[네트워크] 네트워크 계층

인터넷을 통해 데이터를 보낼 때 통신이 일어나는 과정을 7가지로 나눈 OSI 계층과 4가지로 나눈 TCP/IP 4계층에 대해서 알아보자

계층을 나누는 이유

왜 계층을 나누는 것일까? 그 이유는 다음과 같다.

1. 통신이 일어나는 과정을 단계적으로 파악할 수 있다.
2. 문제가 생기면 찾아내기 쉽다.

OSI 7계층

1. 물리 계층
   • 컴퓨터는 0과 1만 이해할 수 있다. 따라서 요청이 들어오면 컴퓨터가 이해할 수 있도록 전기적 신호로 바꿔야 하는데 이 역할을 물리 계층에서 담당하고 있다.

물리 계층

2. 데이터 링크
   • 컴퓨터가 두 대만 있으면 전기적 신호만 보내면 되지만 여러 컴퓨터가 있는 경우 한 컴퓨터에 여러개의 물리 장치를 연결해야 한다
   • 선의 복잡도를 줄이기 위해 공유기를 사용하여 여러 컴퓨터를 하나로 묶어준다.
   • 데이터 요청이 공유기로 들어오면 4개의 컴퓨터는 모두 이 데이터를 받을 수 있다.
   • 원하는 장치에게만 데이터를 전송해야 하기 때문에 컴퓨터에 고유한 이름(MAC주소)을 부여하고 이를 같이 활용한다.
   • 데이터 링크 계층은 여러 컴퓨터가 통신할 수 있도록 고유한 번호를 부여하는 계층이다. (MAC 주소 사용).

데이터 링크 계층

3. 네트워크 계층
   • 많은 공유기가 있을 때는 특정 공유기에 정확히 도달할 수 있는 방법이 필요하다.
   • 네트워크 계층에서는 공유기에 공인IP를 부여하고 자신과 연결되어 있는 장치들에게는 사설IP를 할당합니다. 그러면 네트워크 계층에 있는 수 많은 공유기들은 IP를 이용하여 목적지에 도달하게 된다.

네트워크 계층

4. 트랜스포트 계층
   • 한 컴퓨터 안에서 여러 프로그램이 실행되고 있을 수 있다.
   • 이를 구분하기 위해 포트번호라는 것을 부여한다.
   • 데이터를 보낼 때 패킷이란 것을 이용하는데 이 때 패킷에 IP주소와 포트 번호를 같이 보내주면 여러 응용 프로그램을 사용하고 있는 컴퓨터에서 정확한 응용 프로그램에게 데이터를 전달할 수 있다.

트랜스 포트 계층

5. 세션 계층
   • 목적지에 데이터가 잘 전달 되었는데 컴퓨터가 꺼져 있어서 데이터를 못받는 경우, 데이터가 제대로 전송되지 않았다는 메세지를 돌려주어야 한다.
   • 세션 계층은 두 응용 프로그램간의 연결을 논리적으로 설정하고 유지하며 종료하는 역할을 담당한다.
6. 표현 계층  
   • 표현 계층은 전달받은 데이터를 응용 프로그램이 해석할 수 있도록 디코딩하거나, 데이터 전송의 효율과 보안을 위해 인코딩 하는 역할을 한다.
   • 암호화, 복호화, 데이터 압축, 인코딩, 디코딩과 같은 추가적인 처리를 하는 계층이다.
7. 응용 계층
   • 서로 다른 응용 프로그램들간에 정보를 교환하기 위해서는 공통적으로 사용하는 언어가 필요하다.
   • 공통적으로 사용하는 언어 역할을 제공하는 것이 애플리케이션 영역 이다.
   • e.g ) 웹 통신을 위한 HTTP 프로토콜, 메일을 주고 받기 위한 SMTP 등

TCP/IP 4계층

OSI 7계층에서 관련있는 계층들의 응집도를 높이기 위해 TCP/IP 4계층이 등장하였다.

TCP/IP 4계층

1. 네트워크 엑세스 : 데이터를 전기적신호로 변환한 뒤, 물리적 주소인 MAC 주소를 사용하여, 알맞은 기기로 데이터를 전달하는 계층.
2. 인터넷 계층 : 통신 노드 간에 IP패킷을 전송하고 라우팅하는 기능을 담당.
3. 전송 계층 : 통신 노드 간의 연결을 제어하고, 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당. (포트 번호를 사용해, 데이터를 목적지 기기 내 적절한 애플리케이션으로 전달)
4. 응용 계층 : 사용자와 가장 가까운 계층으로, 사용자-소프트웨어간 소통을 담당하는 계층.