TCPIP 4 Layers vs. OSI 7 Layers

TCPIP 4 Layers vs. OSI 7 Layers

네트워크 통신을 이해하기 위한 두 가지 주요 참조 모델인 OSI 7계층과 TCP/IP 4계층 모델은 네트워크 통신과 프로토콜에 대한 개념적 프레임워크를 제공한다.
두 모델은 서로 다른 접근 방식과 구조를 가지고 있지만, 궁극적인 목표는 동일하다:
시스템 간의 효율적이고 신뢰할 수 있는 통신을 가능하게 하는 것

OSI 7계층 모델과 TCP/IP 4계층 모델은 각각 고유한 장점과 특성을 가지고 있다.
OSI 모델은 더 세분화되고 개념적인 접근을 제공하여 네트워크 통신의 복잡성을 이해하는 데 유용한 프레임워크를 제공한다. 반면 TCP/IP 모델은 실용적이고 구현 중심적인 접근으로 현대 인터넷의 기반을 형성했다.

실제 네트워크 환경에서는 두 모델이 상호보완적으로 활용된다. OSI 모델은 교육, 설계, 문제 해결에 개념적 프레임워크를 제공하고, TCP/IP 모델은 실제 네트워크 구현과 운영의 기반이 된다.
네트워크 전문가는 두 모델의 특성과 구조를 모두 이해함으로써 네트워크 시스템을 더 효과적으로 설계, 구현, 문제 해결할 수 있다.

역사적 배경과 개발 목적

OSI 7계층 모델

OSI 모델은 1984년 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 개념적 모델.
이 모델은 다양한 벤더의 시스템 간 상호운용성을 촉진하고, 네트워크 통신을 이해하고 설계하기 위한 공통 프레임워크를 제공하기 위한 목적으로 개발되었다.
OSI 모델의 주요 목표는 네트워크 통신을 논리적인 계층으로 분리하여 복잡성을 관리하고, 표준화된 인터페이스를 정의하는 것이었다.

TCP/IP 4계층 모델

TCP/IP 모델은 1970년대 미국 국방부 고등연구계획국(DARPA)의 지원으로 개발되었다.
이 모델은 초기 ARPANET에서 시작하여 현대 인터넷의 기반이 되었다.
TCP/IP 모델은 처음부터 실제 구현과 상호운용성에 중점을 두었으며, 이론적 완전성보다는 실용성을 우선시했다.
따라서 OSI 모델보다 더 단순한 구조를 가지고 있다.

계층 구조와 기능 비교

OSI 7계층 모델의 구조

1. 물리 계층(Physical Layer): 비트 전송을 위한 물리적 매체와 신호 처리를 담당.
   • 신호 인코딩/디코딩, 비트 동기화, 물리적 토폴로지 정의
   • 장비: 허브, 리피터, 케이블, 커넥터
2. 데이터 링크 계층(Data Link Layer): 인접한 노드 간의 신뢰성 있는 전송을 담당.
   • 프레임 구성, 물리적 주소 지정(MAC), 오류 감지/수정, 흐름 제어
   • 장비: 스위치, 브리지, 네트워크 인터페이스 카드
3. 네트워크 계층(Network Layer): 다중 네트워크 세그먼트 간의 패킷 라우팅을 담당.
   • 논리적 주소 지정(IP), 라우팅, 패킷 포워딩, 분할과 재조립
   • 장비: 라우터, L3 스위치
4. 전송 계층(Transport Layer): 종단 간 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당.
   • 세그먼트 관리, 연결 설정/해제, 오류 복구, 흐름 제어
   • 프로토콜: TCP, UDP, SCTP
5. 세션 계층(Session Layer): 통신 세션의 설정, 유지, 종료를 담당.
   • 세션 설정/유지/해제, 대화 제어, 체크포인팅, 복구
   • 프로토콜: NetBIOS, RPC, SQL
6. 표현 계층(Presentation Layer): 데이터 형식 변환과 암호화를 담당.
   • 데이터 변환, 압축, 암호화, 문자 인코딩
   • 프로토콜: SSL/TLS, JPEG, MPEG, XML
7. 응용 계층(Application Layer): 사용자와 직접 상호작용하는 응용 프로그램 서비스를 제공.
   • 사용자 인터페이스, 네트워크 서비스 접근
   • 프로토콜: HTTP, FTP, SMTP, DNS, SSH

TCP/IP 4계층 모델의 구조

1. 네트워크 인터페이스 계층(Network Interface/Link Layer): 물리적 매체를 통한 데이터 전송을 담당.
   • 하드웨어 주소 지정, 매체 접근 제어, 물리적 신호 변환
   • OSI의 물리 계층과 데이터 링크 계층에 해당
   • 프로토콜: 이더넷, Wi-Fi, PPP, ARP
2. 인터넷 계층(Internet Layer): 패킷 라우팅과 전달을 담당.
   • 논리적 주소 지정(IP), 라우팅, 패킷 포워딩
   • OSI의 네트워크 계층에 해당
   • 프로토콜: IP, ICMP, IGMP, IPsec
3. 전송 계층(Transport Layer): 종단 간 통신을 담당.
   • 연결 관리, 신뢰성 있는 데이터 전송, 흐름 제어
   • OSI의 전송 계층에 해당
   • 프로토콜: TCP, UDP, DCCP, SCTP
4. 응용 계층(Application Layer): 사용자에게 네트워크 서비스를 제공.
   • 사용자 인터페이스, 네트워크 서비스 접근, 데이터 형식 변환, 세션 관리
   • OSI의 세션, 표현, 응용 계층에 해당
   • 프로토콜: HTTP, FTP, SMTP, DNS, SSH, Telnet

데이터 캡슐화 과정 비교

OSI 모델의 데이터 캡슐화

1. 응용 계층: 사용자 데이터 생성
2. 표현 계층: 데이터 변환, 압축, 암호화
3. 세션 계층: 세션 데이터 추가
4. 전송 계층: TCP/UDP 헤더 추가
5. 네트워크 계층: IP 헤더 추가
6. 데이터 링크 계층: MAC 헤더와 트레일러 추가
7. 물리 계층: 비트로 변환하여 전송

TCP/IP 모델의 데이터 캡슐화

1. 응용 계층: 사용자 데이터 생성, 데이터 변환, 세션 관리
2. 전송 계층: TCP/UDP 헤더 추가
3. 인터넷 계층: IP 헤더 추가
4. 네트워크 인터페이스 계층: MAC 헤더와 트레일러 추가, 비트 전송

주요 차이점과 특징

계층 구분과 범위

OSI 모델은 네트워크 통신을 7개의 계층으로 세분화하여 더 상세한 구분을 제공한다.
반면 TCP/IP 모델은 4개 계층으로 단순화되어 있으며, 특히 상위 3개 계층(세션, 표현, 응용)을 하나의 응용 계층으로 통합했다.
이러한 차이는 각 모델의 개발 목적과 관련이 있다. OSI는 이론적 완전성을 추구했고, TCP/IP는 실제 구현과 실용성에 중점을 두었다.

프로토콜 독립성

OSI 모델은 특정 프로토콜에 의존하지 않는 일반적인 참조 모델로 설계되었다. 이는 다양한 프로토콜과 기술이 OSI 프레임워크 내에서 정의될 수 있음을 의미한다.
반면 TCP/IP 모델은 TCP와 IP 같은 특정 프로토콜을 중심으로 설계되었으며, 이러한 프로토콜의 특성이 모델 구조에 반영되어 있다.

상호운용성과 구현

TCP/IP 모델은 실제 인터넷 구현의 기반이 되었으며, 다양한 시스템과 네트워크에서 광범위하게 채택되었다.
반면 OSI 모델은 주로 개념적 프레임워크와 참조 모델로 사용되며, 완전한 형태로 구현된 사례는 상대적으로 적다.
이는 TCP/IP가 OSI보다 앞서 개발되어 시장에 정착했기 때문.

계층 간 인터페이스

OSI 모델은 계층 간 인터페이스와 서비스를 명확하게 정의하고 있다.
각 계층은 하위 계층의 서비스를 사용하고 상위 계층에 서비스를 제공하는 역할을 한다.
TCP/IP 모델은 계층 간 관계가 덜 엄격하게 정의되어 있으며, 때로는 계층을 우회하는 통신이 발생할 수 있다.

기술적 적용과 프로토콜 매핑

OSI와 TCP/IP 모델은 각각의 계층에 다양한 프로토콜이 매핑된다.
두 모델의 계층과 관련 프로토콜을 비교해보면 다음과 같다:

OSI 모델 프로토콜 매핑

• 물리 계층: 이더넷 물리 사양, RS-232, USB, 블루투스 물리 계층
• 데이터 링크 계층: 이더넷(IEEE 802.3), Wi-Fi(IEEE 802.11), PPP, HDLC, ATM
• 네트워크 계층: IPv4, IPv6, ICMP, OSPF, BGP, RIP
• 전송 계층: TCP, UDP, SCTP, DCCP
• 세션 계층: NetBIOS, RPC, SIP
• 표현 계층: SSL/TLS, MIME, JPEG, GIF, MPEG
• 응용 계층: HTTP, FTP, SMTP, DNS, Telnet, SSH, SNMP

TCP/IP 모델 프로토콜 매핑

• 네트워크 인터페이스 계층: 이더넷, Wi-Fi, PPP, ARP, L2TP
• 인터넷 계층: IPv4, IPv6, ICMP, IGMP, IPsec, OSPF, BGP, RIP
• 전송 계층: TCP, UDP, SCTP, DCCP
• 응용 계층: HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, DNS, SSH, Telnet, SIP, RPC, SSL/TLS

장단점 비교

장점

OSI 모델의 장점

• 더 세분화된 계층 구조로 복잡한 네트워크 통신을 이해하기 쉽게 함
• 계층 간 인터페이스와 서비스가 명확하게 정의됨
• 특정 기술이나 프로토콜에 의존하지 않는 일반적인 참조 모델
• 네트워크 문제 진단과 해결에 체계적인 접근 방식 제공
• 교육 및 학습 목적으로 유용한 개념적 프레임워크

TCP/IP 모델의 장점

• 실제 인터넷과 네트워크 구현의 기반이 됨
• 단순하고 실용적인 4계층 구조
• 다양한 하드웨어와 소프트웨어 시스템에서 광범위하게 지원됨
• 새로운 프로토콜과 기술에 쉽게 적응 가능
• 실제 네트워크 문제 해결과 관리에 직접적으로 적용 가능

단점

OSI 모델의 단점

• 7개 계층이 불필요하게 복잡할 수 있음
• 실제 구현이 이론적 모델과 정확히 일치하지 않는 경우가 많음
• 일부 프로토콜이나 기술은 여러 계층에 걸쳐 있어 명확한 분류가 어려움
• 시장 점유율 측면에서 TCP/IP에 비해 실제 구현이 제한적임

TCP/IP 모델의 단점

• 계층 간 인터페이스와 서비스가 OSI 모델만큼 명확하게 정의되지 않음
• 네트워크 인터페이스 계층이 데이터 링크와 물리적 측면을 모두 포함하여 세부 사항이 생략됨
• 세션 및 표현 기능이 응용 계층에 병합되어 개념적으로 덜 명확할 수 있음
• 특정 프로토콜(TCP/IP)에 중점을 두고 있어 일반적인 참조 모델로서의 유연성이 제한됨

현대 네트워크에서의 적용과 실제 사용

OSI 모델의 현대적 적용

OSI 모델은 주로 교육, 훈련, 문제 해결 프레임워크로 사용된다.
네트워크 엔지니어와 관리자는 OSI 모델의 계층적 접근 방식을 사용하여 네트워크 문제를 체계적으로 진단하고 해결한다. 또한 OSI 모델은 네트워크 보안, QoS 구현, 새로운 네트워크 기술 개발에 참조 프레임워크를 제공한다.

TCP/IP 모델의 현대적 적용

TCP/IP 모델은 현대 인터넷의 기반이 되는 실제 프로토콜 스택이다.
모든 인터넷 통신은 TCP/IP 모델과 그 프로토콜을 기반으로 한다.
새로운 인터넷 기술과 프로토콜(IPv6, HTTP/3, QUIC 등)도 TCP/IP 모델의 프레임워크 내에서 개발된다.
또한 IoT, 클라우드 컴퓨팅, 5G 네트워크와 같은 최신 기술도 기본적으로 TCP/IP를 활용한다.

비교

용어 정리

참고 및 출처