네트워크 계층 모델과 프로토콜

네트워크 계층 모델과 프로토콜

출처: 책 - 아는 만큼 보이는 프런트엔드 개발

1. OSI 7 계층

국제표준화기구가 정의한 네트워크 통신 표준.

OSI (Open Systems Interconnection) 7 계층 모델은 네트워크 통신을 계층별로 나누어 표준화한 모델이다. 이는 다양한 네트워크 장비 및 시스템이 상호 운영될 수 있도록 하는 기반이 된다.

 

계층	이름	역할
7	응용 계층 (Application Layer)	사용자와 네트워크 간 인터페이스 제공 (예: HTTP, FTP)
6	표현 계층 (Presentation Layer)	데이터 형식 변환, 암호화 및 복호화 (예: JPEG, SSL/TLS)
5	세션 계층 (Session Layer)	세션 설정 및 유지, 동기화 (예: NetBIOS, RPC)
4	전송 계층 (Transport Layer)	신뢰성 있는 데이터 전송 제공 (예: TCP, UDP)
3	네트워크 계층 (Network Layer)	데이터 패킷의 라우팅 및 전송 (예: IP, ICMP)
2	데이터 링크 계층 (Data Link Layer)	물리적 주소 지정 및 오류 감지 (예: Ethernet, MAC 주소)
1	물리 계층 (Physical Layer)	전기적, 기계적 신호 전송 (예: UTP 케이블, 광섬유)

2. TCP/IP 4 계층

TCP/IP 모델은 인터넷에서 실제로 사용되는 네트워크 계층 모델로, OSI 7 계층을 단순화한 형태이다.

계층	OSI 대응 계층	주요 프로토콜
4	응용 계층	HTTP, FTP, SMTP, DNS
3	전송 계층	TCP, UDP, QUIC
2	인터넷 계층	IP, ICMP, ARP
1	네트워크 접근ㅋ 계층	Ethernet, Wi-Fi

3. 주요 프로토콜

프로토콜(Protocol)은 컴퓨터나 네트워크 장비들이 데이터를 주고받기 위해 사용하는 통신 규칙이다. 즉, 서로 다른 시스템이 원활하게 소통할 수 있도록 정해진 약속이다. 네트워크 모델의 각계층은 이 프로토콜을 기반으로 수행된다. 

 

프로토콜은 데이터를 송수신하는 과정에서 어떤 방식으로 데이터를 포맷하고 전송할지를 결정하는 역할을 한다. 
주요 기능

• 데이터 포맷 정의 → 데이터를 어떤 형태로 전송할 것인지 정함.
• 주소 지정 → 데이터를 보낼 대상(예: IP 주소)을 결정.
• 오류 검출 및 수정 → 데이터가 정상적으로 도착했는지 확인하고, 문제가 있으면 재전송 요청.
• 연결 설정 및 해제 → 통신을 시작하고 종료하는 과정 관리.

네트워크 접근 계층

• 이더넷(Ethernet): 근거리 통신망(LAN)에서 데이터를 주고받는 기술로, 여러 장치가 동일한 네트워크에서 데이터를 공유할 수 있도록 함. 대부분의 유선 네트워크에서 사용되며, 안정적인 데이터 전송을 보장함.
• MAC 주소(Media Access Control Address): 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 할당된 고유한 하드웨어 주소로, 장치 간의 통신을 위해 사용됨. 각 네트워크 장치는 고유한 MAC 주소를 가지며(48비트), 이를 통해 데이터가 정확한 목적지로 전달됨. 
  네트워크 통신을 하려면 IP주소와 MAC주소 둘 다 필요하다!

인터넷 계층

• IP (Internet Protocol): 데이터를 목적지까지 전송하는 네트워크 계층 프로토콜로, 패킷(packet 데이터의 작은단위)으로 분할해 목적지 주소(IP 주소)로 라우팅하여 전달함. 이 패킷에는 출발지IP주소와 목적지IP주소를 가지고 있다. IPv4와 IPv6 두 가지 버전이 존재하며, 네트워크 간 데이터 전송을 담당함. 
  신뢰보장 X 👉🏻 TCP역할
  

전송 계층

• TCP (Transmission Control Protocol): 신뢰성 있는 데이터 전송을 제공하는 프로토콜로, 패킷 손실 시 재전송 및 흐름 제어를 수행하여 데이터의 순서를 보장함. 
  3-way 핸드셰이크, 4-way 핸드셰이크 전송기법을 포함  👉🏻 웹 브라우징, 이메일, 파일 전송 등 신뢰성이 필요한 통신에 적합.
  * 신뢰성 있다: 패킷을 유실하지 않고 확실하게 전달. 
• UDP (User Datagram Protocol): 빠른 데이터 전송을 제공하지만, 오류 검출 및 복구 기능이 없는 프로토콜. 비연결형.
  빠르지만 연결설정이 없기 때문에 흐름제어, 혼잡제어 불가능. 신뢰성보장X
  (신뢰 < 속도) 실시간 스트리밍, 온라인 게임, VoIP(인터넷 전화) 등에서 사용됨.
• QUIC (Quick UDP Internet Connections): 구글이 개발한 최신 데이터 전송 프로토콜로, TCP보다 빠른 연결 속도와 보안성을 제공함. 기존 TCP의 3-way 핸드셰이크 과정 없이 연결을 설정할 수 있어 웹사이트 로딩 속도를 크게 향상시킴. UDP를 뼈대로 만들어졌다. (UDP는 많은 기능을 포함하지 않아서 커스터마이징 용이)

응용 계층

• HTTP (HyperText Transfer Protocol): 웹페이지 요청 및 응답을 처리하는 프로토콜로, 브라우저와 웹 서버 간의 데이터 교환을 담당함. 최신 버전인 HTTP/2 및 HTTP/3는 성능과 보안성을 더욱 강화하여 빠르고 안전한 웹 브라우징 환경을 제공함.