02. 네트워크 모델 알아보기

📍 02-1. TCP/IP 와 OSI 7계층

✅ 네트워크 모델 (Network Model)

- 수많은 네트워크를 통일된 형태로 연결하는 방법을 말한다.

 

✅ TCP / IP 모델

계층	계층명	설명	예시
4	응용 계층	최상위 계층으로, 사용자가 직접 사용하는 애플리케이션과 관련된 기능을 담당	웹 브라우저(Chrome, Firefox), 이메일(POP3, IMAP), FTP, HTTP, DNS
3	전송 계층	데이터 전송의 흐름 제어 및 오류 검출을 담당	TCP, UDP
2	인터넷 계층	데이터를 목적지까지 전달하기 위해 경로를 설정하고, 라우팅을 담당	IP (IPv4, IPv6), ICMP (Ping)
1	네트워크 접속 계층	실제 전송 매체와 장치 간의 연결을 담당 물리적 전송과 데이터 링크를 관리	이더넷, Wi-Fi, ARP, 스위치, 네트워크 카드(NIC)

 

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✅ OSI 7계층 모델

계층	계층명	설명	예시
7	응용 계층	사용자가 직접 사용하는 애플리케이션이 위치한 계층 데이터를 주고 받는 계층	웹 브라우저(Chrome, Firefox), 이메일 클라이언트(Outlook, Gmail)
6	표현 계층	데이터 형식, 압축, 암호화 등을 담당. 데이터의 표현 방식 결정	JPEG, PNG (이미지 파일 형식), SSL/TLS (암호화 프로토콜)
5	세션 계층	통신 세션을 설정, 유지, 종료하는 역할	로그인/로그아웃, 파일 전송 세션 관리, SQL 세션
4	전송 계층	데이터의 흐름 제어 및 오류 검출, 전송을 담당	TCP, UDP
3	네트워크 계층	데이터의 경로 설정 및 라우팅을 담당	IP 주소, 라우터, ICMP (Ping)
2	데이터 링크 계층	물리적인 연결을 통한 데이터의 전송 및 오류 검출	이더넷, MAC 주소, 스위치, 프레임
1	물리 계층	실제 전송 매체(*랜카드, 광섬유 등)와 신호의 전송을 담당	구리선, 광섬유, 전기적 신호, *네트워크 카드(NIC)

* 랜카드 = 네트워크 카드 (Network Interface Card)

 

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✅ TCP / IP 모델과 OSI 7계층 모델 특징 비교

항목	TCP / IP 모델	OSI 모델
계층 수	4계층	7계층
설계 목적	실제 인터넷 프로토콜 구현, 실용적인 네트워크 통신을 위한 모델	국제 표준화를 목적으로 만든 이론적 모델로, 네트워크 통신 프로세스를 설명
구조의 복잡성	간단하고 실용적, 프로토콜 중심	세분화되어 있으며, 네트워크의 모든 동작을 다룬다
프로토콜	프로토콜들이 명확히 정의되어 있음 (TCP, IP 등)	이론적 규약 및 프로토콜이 포함되어 있음 (기본적인 설계 원칙 중심)
사용 사례	실제 인터넷과 네트워크에서 널리 사용됨	네트워크 설계 및 프로토콜 분석에 주로 사용됨
유연성	네트워크 환경에 매우 유연하고, 다양한 구현 가능	이론적인 표준에 가까운 구조로, 구현에서는 다소 제한적
계층 간 구분	계층 간 구분이 상대적으로 덜 엄격	계층 간 구분이 명확하고 세부적으로 나뉨
적용성	실용적이고, 실제로 많이 사용되는 프로토콜을 바탕으로 한 모델	이론적인 네트워크 통신을 설명하는 모델로, 실용성은 낮음

 

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✅ TCP / IP 모델과 OSI 7계층 모델 계층별 비교

OSI 모델 계층	TCP/IP 모델 계층	주요 기능 및 설명	대표 장비	주소/ 프로토콜
7. 응용 계층	4. 응용 계층	사용자와 직접 상호작용하는 애플리케이션 계층으로, 웹 브라우징, 이메일, 파일 전송 등 다양한 애플리케이션 프로토콜을 포함	컴퓨터, 서버, 클라이언트 앱	URL, 도메인 이름, HTTP, FTP, SMTP, DNS, POP3 등
6. 표현 계층		데이터 형식 변환, 압축, 암호화 등을 담당하는 계층 TCP/IP 모델에서는 응용 계층이 이 기능을 처리	-	데이터 포맷 (ASCII, JPEG, SSL/TLS)
5. 세션 계층		통신 세션 설정, 유지 및 종료를 담당하는 계층 TCP/IP 모델에서는 전송 계층이 일부 역할을 처리	-	세션 ID, 토큰 기반 인증, FTP(파일 세션)
4. 전송 계층	3. 전송 계층	데이터 전송의 흐름 제어 및 오류 검출을 담당 TCP(연결 지향적)와 UDP(비연결 지향적) 프로토콜을 사용	컴퓨터, 라우터, 서버	포트 번호 / TCP, UDP
3. 네트워크 계층	2. 인터넷 계층	데이터의 경로 설정과 라우팅을 담당하는 계층 IP(인터넷 프로토콜)와 ICMP(인터넷 제어 메시지 프로토콜)가 포함	라우터, 게이트웨이	IP 주소 (IPv4, IPv6) /  ICMP(핑), 라우팅 프로토콜
2. 데이터 링크 계층	1. 네트워크 접속 계층	물리적 주소를 기반으로 데이터를 전송하는 계층 TCP/IP 모델에서는 네트워크 접속 계층이 데이터 링크와 물리적 전송 기능을 포함	스위치, 브리지	MAC 주소 /  Ethernet, ARP
1. 물리 계층		실제 전송 매체와 연결을 담당하며, 데이터가 물리적으로 전송되는 계층 이더넷, Wi-Fi 등 다양한 전송 방식 포함	허브, 리피터, 케이블, 라우터	물리적 전송 (전기 신호, 광신호), Ethernet, Wi-Fi

 

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📍 02-2. 네트워크 패킷

✅ 패킷의 구조

구성 요소	설명	예시
헤더 (Header)	패킷의 앞부분에 위치하며, 데이터 전송에 필요한 제어 정보를 포함	- 출발지 및 목적지 주소 (예: IP 주소, MAC 주소) - 프로토콜 정보 (예: TCP, UDP, IP) - 시퀀스 번호, 체크섬, 플래그 등
페이로드 (Payload)	패킷에서 실제로 전달하고자 하는 데이터 부분	- 웹 페이지 콘텐츠 (HTTP) - 파일 전송 데이터 (FTP) - 이메일 본문 내용
푸터 (Footer)	패킷의 끝부분에 위치하며, 패킷 끝을 알리거나 오류 검출 정보를 포함	- 오류 검출 정보 (예: CRC, FCS) - 패킷 종료 구분자 (일부 프로토콜에서 사용)

 

✅ 프로토콜의 용도

프로토콜	설명	계층	주요 기능	특징
HTTP	웹에서 데이터를 전송하기 위한 프로토콜 클라이언트-서버 간의 요청/응답 모델로 작동.	응용 계층 (Layer 7)	웹 페이지 요청 및 응답 처리 (텍스트, 이미지 등)	- 상태 비저장(Stateless) - 클라이언트-서버 모델 - 기본 포트 80
TCP	신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하는 전송 계층 프로토콜. 흐름 제어, 오류 제어 기능 제공	전송 계층 (Layer 4)	데이터의 신뢰성 있는 전송, 순서 보장, 오류 복구	- 연결 지향적 (Connection-Oriented) - 포트 번호 사용 (예: 80, 443)
IPv4	IP 주소를 사용하여 네트워크 상에서 데이터를 라우팅하는 인터넷 계층 프로토콜	인터넷 계층 (Layer 3)	주소 지정 및 라우팅 (패킷 전송 경로 설정)	- 32비트 주소 (예: 192.168.1.1) - IPv6로의 전환 필요
Ethernet	LAN에서 데이터를 전송하는 물리 계층 및 데이터 링크 계층 프로토콜	데이터 링크 계층 (Layer 2)	네트워크에서의 데이터 전송 (MAC 주소 사용)	- MAC 주소 기반 - 일반적으로 유선 네트워크에서 사용 - 48비트 주소

 

• HTTP : 웹 서버와 웹 클라이언트 프로그램이 서로 통신하기 위해 사용하며, 응용 계층에서 동작한다.
• TCP : 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하는 전송 계층 프로토콜로, 연결 지향적이며, 오류 제어 및 흐름 제어를 처리한다. 여러 프로그램 가운데 통신 대상을 찾을 때 사용한다.
• IPv4 : 인터넷 계층에서 동작하며, 네트워크에서 패킷을 라우팅하는 역할을 하며, 32비트 주소 체계를 사용한다. 인터넷에 연결된 수많은 컴퓨터 가운데 특정 컴퓨터를 찾아갈 때 사용한다.
• Ethernet : 데이터 링크 계층에서 동작하며, 물리적인 네트워크 연결을 담당하고, MAC 주소를 사용하여 데이터를 전송한다.

 

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✅ 캡슐화와 역캡슐화

• 캡슐화 : 패킷을 만들어서 보낼 때 사용한다.
• 역캡슐화 : 패킷을 받아서 확인할 때 사용한다.

단계	캡슐화 (Encapsulation)	역캡슐화 (Decapsulation)
1단계	응용 계층: 애플리케이션 데이터 생성 (예: HTTP 요청)	물리 계층: 전기적 신호 또는 광신호를 수신하여 데이터로 변환
2단계	전송 계층: TCP/UDP 헤더 추가 (출발지/목적지 포트 번호 등)	데이터 링크 계층: Ethernet 프레임 헤더를 제거하고 패킷을 전달
3단계	인터넷 계층: IP 헤더 추가 (출발지/목적지 IP 주소 등)	인터넷 계층: IP 헤더 제거하고 TCP 세그먼트를 전달
4단계	데이터 링크 계층: Ethernet 헤더 추가 (MAC 주소 등)	전송 계층: TCP/UDP 헤더를 제거하고 데이터 전달
5단계	물리 계층: 데이터를 전기적/광신호로 변환하여 전송	응용 계층: 최종 데이터를 복원하여 사용자에게 전달