OSI · TCP/IP 모델과 캡슐화 · 역캡슐화

OSI 모델이란?

컴퓨터에서 데이터를 전송하기 위해서 컴퓨터 내부에서 하는 여러 가지 일들을 7 계층으로 나눈 것
통신이 일어나는 과정을 단계별로 알 수 있기 때문에 특정한 단계에서 이상이 생기면 그 곳만 수정하면 되기 때문에 편리하다.
사용하는 기계 , 케이블 등과 관계 없이 통신을 하기 위해 공통으로 사용하기로 약속한 통신 표준 규격이다.
응용 · 표현 · 세션 · 전송 · 네트워크 · 데이터 링크 · 물리 총 7개의 계층으로 이루어져 있다.
현재는, 응용 · 전송 · 인터넷 · 네트워크 접속 총 4개의 계층으로 이루어진 TCP/IP 모델을 사용한다.
TCP/IP 모델은 OSI 모델을 바탕으로 실생활에 사용하기 위해 만들어졌다.

OSI와 TCP/IP 모델을 비교하면, 위와 같다고 볼 수 있다.

데이터를 송신할 때는, 상위 계층에서 하위 계층으로 데이터를 전달하고, 수신할 때는 하위 계층에서 상위 계층으로 전달한다.

물리 계층은 전기 신호를 전달하는 계층이다.

컴퓨터는 0과 1로 이루어진 비트열을 사용하기 때문에, 이를 전기 신호로 바꾸어주기 위한 기술이다.

랜카드는 컴퓨터와 네트워크 간 데이터를 주고받을 수 있도록 해주는 하드웨어이다.

컴퓨터에서 사용하는 디지털 신호를 전기 신호로 변환하여 전송하고 전기 신호를 받아 디지털 신호로 변환하여 전달 받을 수 있도록 한다.

이를 통해, 네트워크를 통해 컴퓨터 간에 파일 전송이나 인터넷 접속 등의 기능을 수행할 수 있게된다.

컴퓨터 간 멀리 있을 때는, 신호가 갈수록 약해지기 때문에 리피터 라는 장비를 사용해서 전기 신호를 증폭시킨다.

단, 리피터는 1대1 통신만 지원한다. 따라서, 리피터 보다는 허브 를 사용한다.

허브는 감쇠된 신호를 증폭하는 리피터의 역할도 하면서, 1대1 연결이 아닌 기기를 여러개 연결해준다.

한 기기에서 허브로 전달한 데이터는, 연결되어 있는 모든 기기에 전송한다는 특징이 있다.

데이터 링크 계층은 네트워크 장비 간에 신호를 주고받는 규칭을 정하는 계층이다.

랜에서 데이터를 정상적으로 주고받기 위해 필요한 계층이고, 가장 많이 사용되는 프로토콜로는 이더넷이 있다.

여러 기기가 동시에 허브를 통해 데이터를 송신하게 되면 충돌이 발생할 수 있다.

따라서, 데이터를 전송하기 전에 이미 신호가 흐르고 있는지 확인하고 없을 때 전송하는 방식으로 충돌을 피한다.

이러한 방법을 CSMA/CD 라고 하는데 효율상 좋지 않아 현재는 잘 사용되지 않는 방식이고

스위치 라는 네트워크 장비를 사용하여 충돌을 방지한다.

데이터 링크 계층은 이더넷 프로토콜을 사용하는데, 이더넷 헤더에는 목적지 MAC 주소와 출발지 MAC 주소가 있다.

MAC 주소는 랜카드에 부여된 전 세계에서 유일한 번호이고, 이를 통해 어떤 기기에 전송할지 식별할 수 있다.

스위치 에 대해 살펴보면, 허브와는 다르게 스위치 내부에는 MAC 주소 테이블이 존재한다.

MAC 주소 테이블은 스위치 기기의 포트와 그 포트에 연결된 기기의 MAC 주소를 묶어 관리한다.

처음에는 당연히, 각 포트에 연결된 MAC 주소를 알 수 없고 위와 같이 데이터 송신이 발생하면 해당 포트에 MAC 주소가 기록된다.

그리고 도착할 MAC 주소를 모르는 경우에는 일단 연결된 모든 기기에 전송한다.

만약 도착지 MAC 주소를 아는 경우에는, 위와 같이 해당 MAC 주소를 가진 기기에만 전송하게 된다.

응용 계층에서 요청 데이터를 만들고, 전송 계층, 네트워크 계층, 데이터 링크 계층 에서 각 계층에서 원활한 데이터 통신을 위해 헤더 및 트레일러 를 붙여나가는 것을 캡슐화 라고 한다.
수신 하는 과정에서는 역순으로 헤더를 제거하고, 헤더가 모두 제거된 데이터가 수신된다. 이를 역캡슐화 라고 한다.