📚 [CS면접] 웹 면접 질문 [8] [OSI 7 Layer]

1. OSI 7 Layer

OSI 7 계층은 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7 단계로 나눈 것을 말한다.

나눈 이유는 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악할 수 있기 때문이다.

7단계 중 특정한 곳에 이상이 생기게 되면 다른 단계의 장비나 소프트웨어를 건들지 않고 이상이 생긴 계층만 고치면 되기 때문이다.

 

PC방에서 수강신청을 하는데 문제가 생겼다.
- PC방의 모든 컴퓨터가 문제가 있다면 -> 라우터(네트워크 계층) 문제  
- 내 PC만 문제가 있다. -> 수강신청 사이트(어플리케이션 계층)의 문제

이렇게 특정한 계층의 문제를 파악하고 해결할 수 있다. 

 

이번 글에서는 3계층 부터 자세히 알아보도록 하자. 

 

3계층 - 네트워크 계층 (Network Layer)

이 계층에서 가장 중요한 기능은 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)이다.

이 계층은 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 역할을 한다.

대표적인 장비는 라우터이며, 2계층의 장비 중 스위치 장비에 라우팅 기능을 더한 L3 스위치도 있다. [ IP주소를 사용 ]

 

네트워크 계층은 여러개의 노드를 거칠때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층으로 다양한 길이의 데이터를 네트워크들을 통해 전달하고, 그 과정에서 전송 계층(4계층)이 요구하는 서비스 품질을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공한다.

 

네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션, 오류 제어, 인터네트워킹 등을 수행한다. 

 

TCP/IP 4계층의 관점에서 보면 IP 계층이라고 할 수 있다. IP 패킷의 전달 및 라우팅을 담당하는 계층이다.

주요 프로토콜은 패킷의 전달을 책임지는 IP, 패킷 전달 에러의 보고 및 진단을 위한 ICMP, 복잡한 네트워크에서 인터넷 네트워킹을 위한 경로를 찾게 해주는 라우팅 프로토콜이 있다. 

 

IP프로토콜이란?
TCP/IP 기반의 인터넷 망을 통해 데이터그램의 전달을 담당하는 프로토콜

'신뢰성'이나 '흐름제어' 기능이 없음 -- Best-Effor Service
신뢰성을 확보하려면 IP계층 위의 TCP와 같은 상위 계층에 의존

- 특징
1. 비연결성 데이터그램 방식으로 전달되는 프로토콜 - Connectionless
2. 패킷의 완전한 전달을 보장하지 않음 - Unreliable
3. IP 패킷 헤더 내 수신 및 발신 주소를 포함 - IPv4 헤더, IPv6 헤더, IP 주소
4. TCP, UDP, ICMP, IGMP 등이 IP 데이터그램에 실려 전송

 

4계층 - 전송 계층 (Transport Layer)

통신을 활성화 하기 위한 계층이다. 보통 TCP 를 이용하며, 포트를 열어서 응용프로그램들이 전송을 할 수 있게 한다. 만약 데이터가 왔다면 4계층에서 해당 데이터를 하나로 합쳐서 5계층에 던져 준다. 

 

전송 계층은 양 끝단의 사용자들이 신뢰성있는 데이터를 주고받을 수 있도록 하여, 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해준다. 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용한다. 

패킷 생성 및 전송을 하는 역할을 한다.

 

TCP 프로토콜
OSI 계층모델의 관점에서 전송 계층에 해당

호스트 내 프로세스 상호 간 신뢰적 연결지향성 서비스를 제공
- IP의 비신뢰적인 서비스에 신뢰적인 연결지향성 서비스를 제공하게 됨
- 신뢰적인 전송을 보장함으로써, 어플리케이션 구현이 한층 쉬움

1. 신뢰성 있음 (Reliable)
패킷 손실, 중복, 순서등을 보장
TCP 하위 계층인 IP 계층의 신뢰성없는 서비스에 대해 다방면으로 신뢰성을 제공

2. 연결지향적 (Connection-oriented) 
같은 전송계층의 UDP가 비연결성인 것과는 달리, TCP는 연결지향적
3way-handshaking으로 연결 / 4way-handshaking으로 연결 해제

UDP 프로토콜
신뢰성이 낮은 프로토콜, 완전성을 보증하지 않지만 가상회선을 굳이 확립할 필요가 없고 유연하며 효율적 응용 데이터 전송에 사용

1. 비연결성이고, 신뢰성이 없으며, 순서를 보장하지 않음

2. 실시간 응용 및 멀티태스킹 가능

3. 헤더가 단순

 

5계층 - 세션 계층 (Session Layer)

데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결

 

6계층 - 표현 계층 (Presentation Layer)

데이터의 표현이 상이한 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화

 

7계층 - 응용 계층 (Application Layer)

최종 목적지로서 HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, Telnet 과 같은 프로토콜이 있다. 

해당 통신 패킷들은 이 프로토콜에 의해 모두 처리되며 우리가 사용하는 브라우저나, 메일 프로그램은 프로토콜을 보다 쉽게 사용하게 해주는 응용프로그램이다. 

 

HTTP 프로토콜 (HyperText Transfer Protocol)
웹 개발을 할 떄 가장 많이 들어본 프로토콜일 것이다. 
웹 상에서 웹 서버 및 브라우저 상호 간의 데이터 전송을 위한 응용 계층 프로토콜

1. 요청 및 응답 구조
클라이언트 / 서버 모델로 동작

2. 메세지 교환 형태의 프로토콜 
- 클라이언트와 서버 간 'HTTP 메세지'를 주고받으며 통신 
- HTTP의 응답 및 요청 메세지 구성
- HTTP 메세지 내 헤더 항목들

3. 트랜잭션 중심의 비연결성 프로토콜
- 이전의 상태를 유지하지 않음

4. 전송계층 프로토콜 및 사용 포트 번호
- 전송계층 프로토콜: TCP
- 80번 포트 사용 

5. HTTP 표준