OSI 7계층 — 네트워크 통신의 계층 구조

OSI(Open Systems Interconnection) 모델은 네트워크 통신을 7개의 계층으로 추상화한 표준 참조 모델입니다.

등장 배경

초기 네트워크 장비는 제조사마다 독자 프로토콜을 사용하여 서로 호환되지 않았습니다. ISO가 1984년 OSI 모델을 제정하면서 서로 다른 시스템 간 통신이 가능한 공통 언어가 마련되었습니다.

전압, 전류, 케이블 규격, 핀 배치 등 물리적 매체를 다룹니다. 데이터의 의미를 이해하지 않고 비트 0/1을 신호로 전달하는 역할만 담당합니다.

MAC 주소를 사용하여 같은 LAN 안에서 프레임을 전달합니다. 오류 감지(CRC)와 흐름 제어를 수행합니다. Ethernet, Wi-Fi(802.11)가 여기에 속합니다.

IP 주소를 기반으로 최적 경로를 선택하고 패킷을 라우팅합니다. 라우터가 이 계층에서 동작합니다.

포트 번호로 프로세스를 식별합니다. TCP는 신뢰성 있는 전달을, UDP는 빠른 비연결 전달을 제공합니다.

애플리케이션 간 대화를 제어합니다. 체크포인트를 설정하여 전송 중단 시 재개 지점을 제공합니다.

인코딩(ASCII, UTF-8), 암호화(TLS), 압축 등을 처리하여 애플리케이션이 데이터를 공통 형식으로 주고받을 수 있게 합니다.

HTTP, FTP, SMTP, DNS 등이 동작하는 계층입니다. 사용자가 직접 사용하는 프로그램이 이 계층에서 네트워크를 활용합니다.

송신 측에서는 7계층 → 1계층 방향으로 각 계층이 헤더를 추가합니다(캡슐화). 수신 측에서는 1계층 → 7계층 방향으로 헤더를 제거합니다(역캡슐화).

실제 인터넷은 OSI보다 단순한 TCP/IP 4계층 모델로 구현됩니다. OSI는 프로토콜 설계와 문제 진단의 개념 틀로 사용됩니다. 네트워크 장애를 분석할 때 "몇 계층 문제인가"를 따지는 방식이 대표적 사례입니다.

7개 계층 구조

1계층 — 물리 계층 (Physical)

전압, 전류, 케이블 규격, 핀 배치 등 물리적 매체를 다룹니다. 데이터의 의미를 이해하지 않고 비트 0/1을 신호로 전달하는 역할만 담당합니다.

2계층 — 데이터링크 계층 (Data Link)

MAC 주소를 사용하여 같은 LAN 안에서 프레임을 전달합니다. 오류 감지(CRC)와 흐름 제어를 수행합니다. Ethernet, Wi-Fi(802.11)가 여기에 속합니다.

3계층 — 네트워크 계층 (Network)

IP 주소를 기반으로 최적 경로를 선택하고 패킷을 라우팅합니다. 라우터가 이 계층에서 동작합니다.

4계층 — 전송 계층 (Transport)

포트 번호로 프로세스를 식별합니다. TCP는 신뢰성 있는 전달을, UDP는 빠른 비연결 전달을 제공합니다.

5계층 — 세션 계층 (Session)

애플리케이션 간 대화를 제어합니다. 체크포인트를 설정하여 전송 중단 시 재개 지점을 제공합니다.

6계층 — 표현 계층 (Presentation)

인코딩(ASCII, UTF-8), 암호화(TLS), 압축 등을 처리하여 애플리케이션이 데이터를 공통 형식으로 주고받을 수 있게 합니다.

7계층 — 응용 계층 (Application)

HTTP, FTP, SMTP, DNS 등이 동작하는 계층입니다. 사용자가 직접 사용하는 프로그램이 이 계층에서 네트워크를 활용합니다.

데이터 캡슐화와 역캡슐화

송신 측에서는 7계층 → 1계층 방향으로 각 계층이 헤더를 추가합니다(캡슐화). 수신 측에서는 1계층 → 7계층 방향으로 헤더를 제거합니다(역캡슐화).