OSI 7계층 / TCP-IP 모델 / 프로토콜 / 캡슐화·역캡슐화

OSI 7계층 (OSI 7 Layers)

출처: https://westahn.com/osi-4-%EA%B3%84%EC%B8%B5%EC%9D%B4%EB%9E%80/

계층	이름	주요 역할	대표 프로토콜/장비
7계층	응용 (Application)	사용자와 직접 상호작용	HTTP, FTP, SMTP
6계층	표현 (Presentation)	데이터 인코딩, 암호화, 압축	JPEG, MPEG, TLS/SSL
5계층	세션 (Session)	통신 세션(연결) 관리	NetBIOS, RPC
4계층	전송 (Transport)	신뢰성 있는 전송, 오류 제어	TCP, UDP
3계층	네트워크 (Network)	경로 설정, 주소 지정	IP, ICMP, 라우터
2계층	데이터 링크 (Data Link)	물리적 전송 + 오류 검출	이더넷, ARP, 스위치
1계층	물리 (Physical)	전기적 신호로 변환	케이블, 허브

OSI(Open Systems Interconnection)는 네트워크 통신 과정을 7단계로 나눈 표준 모델입니다

OSI 7계층은 실제로 구현된 게 아니라 개념적 모델이에요.

실제 인터넷을 이해하기 위해서는 TCP/IP모델을 이해하는 것이 더 좋습니다.

 

OSI 7계층은 세세하게 구분된 것이고, TCP/IP 4계층은 실용적으로 통합된 것이라고 생각하시면 됩니다!

TCP/IP 모델 (실제 인터넷에서 사용)

 

현실에서는 OSI 7계층보다 단순화된 TCP/IP 4계층 모델이 더 많이 쓰여요. (때로는 5계층으로도 표현됨)

TCP/IP 계층	OSI 계층 대응	역할	대표 프로토콜
4계층: 응용 계층 (Application)	7~5계층 (응용/표현/세션)	사용자 서비스, 데이터 표현	HTTP, FTP, DNS, SMTP
3계층: 전송 계층 (Transport)	4계층	송수신 호스트 간 데이터 전송, 오류 제어	TCP, UDP
2계층: 인터넷 계층 (Internet)	3계층	주소(IP) 지정, 라우팅	IP, ICMP, ARP
1계층: 네트워크 접근 계층 (Network Access)	2~1계층	실제 물리적 전송 (LAN, MAC, 신호)	Ethernet, Wi-Fi

(1) 응용 계층

• 사용자와 직접 맞닿는 계층
• 프로토콜: HTTP/HTTPS(웹), FTP(파일 전송), DNS(도메인 → IP 변환), SMTP/IMAP(이메일)
• 역할: 데이터를 전송 가능한 형식으로 변환하고 전송 요청

(2) 전송 계층

• 포트 번호를 이용해 프로세스 단위로 통신 관리
• TCP (Transmission Control Protocol)
  • 연결 지향 (3-way handshake)
  • 데이터 순서 보장
  • 오류 검출 및 재전송
  • 신뢰성이 중요한 웹, 메일 등에 사용
• UDP (User Datagram Protocol)
  • 비연결형, 빠름
  • 순서 보장 없음, 오류 검출만 함
  • 실시간 스트리밍, 게임, VoIP 등에 사용

(3) 인터넷 계층

• IP (Internet Protocol): 목적지까지 라우팅
  • IPv4: 32비트 주소 체계
  • IPv6: 128비트 주소 체계
• ICMP: 네트워크 진단 (예: ping 명령)
• ARP: IP ↔ MAC 주소 매핑

(4) 네트워크 접근 계층

• 물리적인 데이터 전송 담당
• 이더넷(Ethernet): 유선 LAN
• Wi-Fi: 무선 LAN
• 프레임 구조: MAC 주소(출발지/목적지), 데이터, 에러 검출(FCS) 포함

TCP/IP는 하나의 특정 프로토콜이 아니라, **IP, TCP, UDP, HTTP, DNS… 같은 여러 프로토콜을 모아둔 집합(스택)이에요.

 

그래서 “TCP/IP 프로토콜”이라고도 부르지만, 정확히는 “TCP/IP 프로토콜 스택”이라고 보는 게 맞아요.

캡슐화 & 역캡슐화

네트워크에서 데이터를 보낼 때, 각 계층에서 헤더(Header) 를 붙여 내려보내는 과정을 캡슐화라고 해요.
받는 쪽에서는 반대로 각 계층의 헤더를 벗겨내는 과정을 역캡슐화라고 합니다.

예시: 내가 브라우저에서 www.example.com 요청할 때

 

• 응용 계층 (Application Layer)
  • 동작: 사용자가 브라우저로 GET / HTTP/1.1 요청 생성
  • PDU: 데이터 (Data)
• 전송 계층 (Transport Layer)
  • 동작: TCP 헤더 추가 (출발지 포트, 목적지 포트=80, 세그먼트 생성)
  • PDU: 세그먼트 (Segment)
• 네트워크 계층 (Internet Layer)
  • 동작: IP 헤더 추가 (출발지 IP, 목적지 IP → 패킷 생성)
  • PDU: 패킷 (Packet)
• 데이터링크 계층 (Network Access Layer)
  • 동작: MAC 주소 붙이고 이더넷 프레임 생성
  • PDU: 프레임 (Frame)
• 물리 계층 (Physical Layer)
  • 동작: 전기/전파 신호로 변환하여 실제 전송
  • PDU: 비트 (Bits)

→ 상대방 서버는 이를 거꾸로 처리 (역캡슐화) 해서 결국 브라우저 요청을 받아들여요.

PDU 표 정리

계층(TCP/IP 기준)	OSI 대응	PDU 명칭	예시 내용
응용 계층	7,6,5 계층	데이터 (Data)	GET / HTTP/1.1
전송 계층	4계층	세그먼트 (Segment)	TCP 헤더 + 데이터
네트워크 계층	3계층	패킷 (Packet)	IP 헤더 + 세그먼트
데이터링크 계층	2계층	프레임 (Frame)	MAC 헤더 + 패킷
물리 계층	1계층	비트 (Bits)	01010101 (신호)

 

넓게 보면, 패킷 교환 네트워크의 패킷 = 네트워크 계층 PDU + 전송을 위한 링크 정보 포함된 것이라고 보면 됩니다.