OSI 7계층 모델
🔥 매회 출제 (priority 3)
🌱 왜 배우나
국제 우편을 떠올려 보자. 편지를 쓰는 사람, 봉투에 담는 사람, 우체국 분류 담당, 비행기에 싣는 사람, 집까지 배달하는 사람이 각자 자기 일만 한다. 한 단계의 방식이 바뀌어도 다른 단계는 영향을 받지 않는다. 컴퓨터 통신도 똑같다. 만드는 회사가 다른 장비끼리 대화하려면 “누가 전기 신호를 보내고, 누가 주소를 붙이고, 누가 오류를 검사하는지” 역할을 나눠야 한다. 이 역할 분담을 7단계로 정리한 것이 OSI(Open Systems Interconnection, 개방형 시스템 간 상호 연결) 7계층 모델이다.
📖 핵심 개념
OSI 7계층 모델은 네트워크 통신의 표준 설계도다. ISO(International Organization for Standardization, 국제표준화기구)가 만들었다. 컴퓨터가 데이터를 주고받는 전 과정을 7개 층으로 쪼개고, 각 층에 딱 하나의 역할만 맡긴다. 아래쪽은 전기 신호 같은 물리 작업을 한다. 위로 올라갈수록 사람이 쓰는 프로그램(웹 브라우저, 이메일 등)에 가까운 일을 한다.
각 층은 주고받는 데이터에 고유한 이름을 붙인다. 이 이름이 PDU(Protocol Data Unit, 프로토콜 데이터 단위)다. 보낼 때는 위층에서 아래층으로 내려가며 헤더(머리말 정보)를 한 겹씩 덧붙인다. 이 과정을 캡슐화(Encapsulation)라 부른다. 받을 때는 반대로 아래에서 위로 올라가며 헤더를 한 겹씩 벗긴다.
🔍 시각화
보내는 쪽 받는 쪽
┌──────────┐ ┌──────────┐
│ 7 응용 │ ←── 데이터 ──→ │ 7 응용 │
│ 6 표현 │ ←── 데이터 ──→ │ 6 표현 │
│ 5 세션 │ ←── 데이터 ──→ │ 5 세션 │
│ 4 전송 │ ←── 세그먼트 ──→ │ 4 전송 │
│ 3 네트워크│ ←── 패킷 ──→ │ 3 네트워크│
│ 2 데이터링크│←── 프레임 ──→ │ 2 데이터링크│
│ 1 물리 │ ←── 비트 ──→ │ 1 물리 │
└──────────┘ └──────────┘
캡슐화(보낼 때): 위 → 아래, 헤더 추가
역캡슐화(받을 때): 아래 → 위, 헤더 제거
↔️ 이웃 개념 구분
- OSI 7계층 vs TCP/IP 4계층: OSI는 교과서용 참조 모델(7층), TCP/IP는 실제 인터넷에서 돌아가는 묶음(4층). OSI의 5·6·7층이 TCP/IP에서는 응용 계층 하나로 합쳐진다.
- 프로토콜 vs 계층: 프로토콜(HTTP, TCP 등)은 대화 규칙, 계층은 그 규칙이 속한 층 번호.
🔑 핵심 용어
- 물리 계층(L1): 전기나 빛 신호를 실제 선로로 주고받는 층. PDU는 비트(Bit). 장비는 리피터(신호 증폭기), 허브(신호 복사기). 규격: RS-232, X.21
- 데이터링크 계층(L2): 같은 네트워크 안에서 프레임(Frame) 단위로 데이터를 전달하고 오류를 검출한다. 장비: 스위치, 브리지. 프로토콜: HDLC, PPP(Point-to-Point Protocol), 이더넷(Ethernet)
- 네트워크 계층(L3): 서로 다른 네트워크 사이에서 패킷(Packet)의 길을 찾는다. 논리 주소인 IP 주소를 사용한다. 장비: 라우터. 프로토콜: IP, ICMP, ARP(Address Resolution Protocol, IP를 MAC 주소로 변환), OSPF, RIP
- 전송 계층(L4): 출발지에서 도착지까지 세그먼트(Segment) 단위로 데이터를 안전하게 옮긴다. 포트 번호로 어느 프로그램용 데이터인지 구분한다. 프로토콜: TCP(Transmission Control Protocol, 신뢰성 우선), UDP(User Datagram Protocol, 속도 우선)
- 세션 계층(L5): 통신 연결(세션)을 열고 유지하고 닫는 일을 맡는다. PDU는 데이터(Data)
- 표현 계층(L6): 데이터 형식 변환, 암호화, 압축을 담당한다. PDU는 데이터. 예: JPEG, MPEG, SSL/TLS
- 응용 계층(L7): 사용자가 직접 쓰는 프로그램에 네트워크 기능을 제공한다. PDU는 데이터. 프로토콜: HTTP, FTP, SMTP, DNS, SSH
✅ 스스로 가르쳐보기
이 내용을 처음 듣는 친구에게 OSI 7계층을 설명한다면 어떻게 말하시겠어요? 1층(물리)에서 7층(응용)까지 각 층의 역할과 PDU 이름을 본인 말로 이어서 설명해 보세요.
체크포인트:
- 물리 → 데이터링크 → 네트워크 → 전송 순서로 PDU 이름(비트 → 프레임 → 패킷 → 세그먼트)을 바로 말할 수 있나요?
- 스위치(L2)와 라우터(L3)가 왜 서로 다른 층에 있는지 설명할 수 있나요?
- ARP가 몇 계층이고 어떤 주소를 어떤 주소로 바꾸는지 말할 수 있나요?
🎯 기출 포인트
각 계층의 PDU 이름(비트 → 프레임 → 패킷 → 세그먼트 → 데이터)은 빈칸 채우기로 자주 나온다. 계층별 대표 프로토콜과 장비를 짝짓는 문제도 단골이다. ARP(IP → MAC 변환, L3), 이더넷(L2), TCP/UDP(L4)의 계층 위치를 또렷이 구분하자. 캡슐화 과정에서 각 계층이 헤더를 덧붙이는 순서도 자주 묻는다.
🔗 연결 개념
nw-protocol-002- 보안 공격 유형