하루에 하나씩 배우는 컴퓨터 사이언스 개념: OSI 7 레이어(4계층 이해)

하루에 하나씩 배우는 컴퓨터 사이언스 개념 시리즈에서 오늘은 'OSI 7 레이어(4 계층 이해)'에 대해 알아보겠습니다. 네트워크 통신의 기본 원리를 이해하는 것은 복잡한 데이터 전송 과정을 제어하고 효율적으로 관리하는 데 중요한 역량입니다. 이번 글에서는 OSI 모델의 네 번째 계층인 전송 계층에 대한 기본적인 개념과 그 동작 방식에 대해 자세히 설명합니다.

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1. OSI 7 레이어란?

 

OSI(Open Systems Interconnection) 모델은 국제 표준화 기구(ISO)에서 제안한 네트워크 프로토콜 디자인을 위한 개념적 프레임워크입니다. 이 모델은 네트워크 프로세스를 7개의 독립된 계층으로 나누어 설명합니다. 각각의 계층은 특정한 목적과 기능들을 담당하며 상위와 하위 계층과 서비스를 교환합니다.

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2. (4) 전송 계층 (Transport Layer)

 

전송계층은 OSI 모델의 네 번째 단계로서, 애플리케이션 간의 데이터 전송을 제공하는 역할을 합니다. 주요 책임들 중 하나는 데이터 패킷들을 올바른 순서대로 재조립하여 어플리케이션 계충으로 보내주는 것입니다.

 

전송계층에서 사용되는 주요 프로토콜에는 TCP(Transmission Control Protocol)와 UDP(User Datagram Protocol)가 있습니다.

 

TCP는 신뢰성 있는 연결 지향형 서비스를 제공하며, 데이터가 손실 없이 정확하게 순서대로 도착하는 것을 보장합니다.

반면 UDP는 연결 설정 없이 데이터를 보내므로 속도가 빠르지만, 패킷 손실 가능성이 있습니다.

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3. TCP와 UDP

 

프로토콜 종류	TCP	UDP
연결방식	연결형 서비스	비연결형 서비스
패킷 교환 방식	가상 회선 방식	데이터그램 방식
전송 순서	전송 순서 보장	전송 순서가 바뀔 가능성 있음
수신 여부 확인	수신 여부를 확인	수신 여부를 확인하지 않음
통신 방식	1:1 통신	1:1, 1:N, N:N 통신
신뢰성	높다	낮다
속도	느리다	빠르다

TCP와 UDP는 각각 다른 상황과 요구사항에 맞게 설계되었습니다.

 

TCP는 신뢰성이 중요한 애플리케이션에서 주로 사용됩니다. 이메일, 웹 서핑, 파일 전송 등의 애플리케이션에서는 데이터가 정확하게, 순서대로 도착해야 하므로 TCP를 사용합니다.

 

반면에 UDP는 실시간 서비스에서 주로 사용됩니다. 스트리밍 비디오, 인터넷 전화(VoIP), 온라인 게임 등의 애플리케이션에서는 데이터가 빠르게 도착하는 것이 중요하므로 UDP를 사용합니다.

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4. 레이어 작동 예시

 

OSI 모델의 네 번째 가지 레이어가 어떻게 작동하는지에 대한 예시입니다:

 

1) Transport Layer (전송 계층) 예제:

 

예를 들어, 웹 브라우저에서 웹 페이지를 요청하면 HTTP 요청이 생성되고, 이 데이터는 TCP 세그먼트로 분할됩니다. 이후 각 세그먼트는 IP 패킷으로 캡슐화되고 네트워크를 통해 전송됩니다.

 

목적지에 도착하면, TCP는 수신된 세그먼트들을 올바른 순서로 재조립하고 애플리케이션 계층(HTTP)으로 전달합니다. 이렇게 하여 웹 서버는 HTTP 요청을 처리할 수 있습니다.

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5. 추가적인 고려사항

 

OSI 모델은 이론적인 프레임워크이며 실제 네트워크 프로토콜과 완벽하게 일치하지 않습니다.

예를 들어 인터넷 프로토콜 스택(TCP/IP)은OSI 모델의 일부 계층을 합친 형태를 가지고 있습니다.

그러나 OSI 모델을 이해하는 것은 네트워크 통신의 복잡성을 단계별로 분해하고 각 부분이 어떻게 상호 작용하는지 이해하는 데 매우 유용합니다.

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6. 결론

 

오늘 배운 내용으로 컴퓨터 네트워크의 기본 원리 중 하나인 '전송계층'에 대해 알아보았습니다. 전송 계층은 애플리케이션 간의 데이터 전송을 담당하며, 이를 위해 TCP와 UDP와 같은 프로토콜을 사용합니다. TCP는 신뢰성 있는 연결 지향형 서비스를 제공하고, UDP는 연결 설정 없이 빠른 데이터 전송을 목표로 합니다.

 

실제 네트워크 환경에서는 웹 브라우징, 이메일 송수신, 파일 다운로드 등 다양한 애플리케이션에서 전송 계층의 기능을 활용합니다. 예를 들어 웹 페이지를 요청할 때 HTTP 요청은 TCP 세그먼트로 분할되고 IP 패킷으로 캡슐화되어 네트워크를 통해 전송됩니다. 수신 측에서는 TCP가 세그먼트들을 올바른 순서대로 재조립하여 웹 서버가 HTTP 요청을 처리할 수 있게 합니다.

 

OSI 모델과 실제 네트워크 프로토콜 사이에 완벽한 일치성은 없지만, OSI 모델은 복잡한 네트워크 통신 과정을 이해하는 데 많은 도움을 줍니다. 각 계층별 역할과 상호작용 방식을 이해함으로써 전체적인 통신 과정의 복잡성을 단계별로 분해하여 파악할 수 있습니다.

 

하지만 실제 컴퓨터 네트워크 환경에서는 다양한 복잡한 요소들과 함께 작동합니다. 따라서 우리는 계속해서 고급 네트워크 개념과 프로토콜들에 대해서도 배우고 이해할 필요가 있습니다. 오늘 배운 '전송 계층'에 대한 지식은 그 첫걸음 중 하나입니다.