시스템프로그래밍

ⅰ. OSI 7계층 참조 모델과 TCP/IP 네트워크 모델 비교 조사

 

OSI 7계층 참조 모델

OSI(Open Systems Interconnection) 모델은 ISO(국제 표준화 기구)에서 제정한 네트워크 모델로, 7개의 계층으로 구성되어 있다. 각 계층은 독립적으로 동작하며, 상위 계층에 서비스를 제공하고 하위 계층으로부터 서비스를 받는다.

 

계층	이름	기능 및 역할	예시
7	응용 계층	네트워크 서비스를 응용 프로그램에 제공. 사용자 인터페이스와 직접 상호 작용. 다양한 네트워크 애플리케이션 프로토콜 포함	HTTP, FTP, SMTP, DNS, 웹 브라우저, 이메일 클라이언트
6	표현 계층	데이터의 표현 방식을 변환. 암호화/복호화, 압축/해제압축 기능 수행. 데이터 형식 변환을 통해 상위 계층이 데이터를 이해할 수 있도록 함	데이터 암호화, 데이터 압축, JPEG, GIF, SSL/TLS
5	세션 계층	응용 프로그램 간의 세션을 설정, 관리 및 종료. 세션 복구, 체크포인트 등의 기능 제공	세션 관리, API, 소켓
4	전송 계층	종단 간(end-to-end) 통신 제공. 데이터 전송의 신뢰성 보장. 흐름 제어, 오류 제어, 분할 및 재조립 기능 수행	TCP, UDP, 세그먼트
3	네트워크 계층	데이터를 목적지까지 효율적으로 전달하기 위한 경로 결정. 라우팅, 논리적 주소(IP 주소) 지정	라우터, IP 주소, 패킷
2	데이터 링크 계층	물리 계층에서 발생할 수 있는 오류 감지 및 수정. 신뢰성 있는 전송 보장. 이더넷 프레임, MAC 주소 등을 사용하여 장치 간의 데이터 전송 관리	스위치, 브리지, MAC 주소, 프레임
1	물리 계층	물리적 매체를 통해 비트 스트림을 전송. 케이블, 스위치, 전기 신호, 광 신호 등의 물리적 특성을 다룸	전기적/광학적 신호, 물리적 연결 장치 (허브, 리피터)

 

1) 물리 계층 (Physical Layer)

물리적인 연결과 전송 매체를 통해 비트 스트림을 전송한다.

케이블, 스위치, 허브 등의 장치가 있다.

 

2) 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

물리 계층에서 전달된 데이터를 프레임 단위로 관리하고, 오류 검출 및 수정한다.

스위치, 브리지 등의 장치가 있다.

3) 네트워크 계층 (Network Layer)

논리적 주소 지정 및 경로 설정 (라우팅)한다.

라우터 등의 장치가 있다.

 

4) 전송 계층 (Transport Layer)

종단 간 데이터 전송을 담당하고, 오류 검출 및 흐름 제어한다.

TCP, UDP 등의 프로토콜이 있다.

 

5) 세션 계층 (Session Layer)

통신 세션 설정, 유지, 종료한다.

 

6) 표현 계층 (Presentation Layer)

데이터 형식을 변환, 암호화, 압축한다.

 

7) 응용 계층 (Application Layer):

사용자와 직접 상호작용하는 애플리케이션 서비스 제공한다

HTTP, FTP, SMTP 등의 프로토콜을 이용한다.

 

 

TCP/IP 네트워크 모델

TCP/IP 모델은 인터넷 프로토콜 스위트로 알려져 있으며, 네 개의 계층으로 구성되어 있다. TCP/IP 모델은 실제 구현을 기반으로 한 실용적인 모델로, OSI 모델보다 간단하다.

1) 네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer)

OSI 모델의 물리 계층과 데이터 링크 계층에 해당하며, 네트워크 하드웨어와 데이터 프레임을 관리한다.

 

2) 인터넷 계층 (Internet Layer)

OSI 모델의 네트워크 계층에 해당하며, 논리적 주소 지정과 패킷 라우팅한다.

IP, ICMP, ARP등의 프로토콜을 이용한다.

 

3) 전송 계층 (Transport Layer)

OSI 모델의 전송 계층과 유사하며, 종단 간 통신 관리한다.

TCP, UDP등의 프로토콜을 이용한다.

 

4) 응용 계층 (Application Layer):

OSI 모델의 세션, 표현, 응용 계층을 통합하여, 사용자와 직접 상호작용하는 애플리케이션 서비스 제공한다

HTTP, FTP, SMTP, DNS 등의 프로토콜을 이용한다.

OSI 모델과 TCP/IP 모델 비교

계층	OSI 모델	TCP/IP 모델
7	응용 계층 (Application)	응용 계층 (Application)
6	표현 계층 (Presentation)	(응용 계층에 포함)
5	세션 계층 (Session)	(응용 계층에 포함)
4	전송 계층 (Transport)	전송 계층 (Transport)
3	네트워크 계층 (Network)	인터넷 계층 (Internet)
2	데이터 링크 계층 (Data Link)	네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface)
1	물리 계층 (Physical)	네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface)

 

OSI 모델은 7개의 계층으로 구성된 반면, TCP/IP 모델은 4개의 계층으로 이루어져 있다.

이는 TCP/IP 모델이 OSI 모델의 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층을 하나의 응용 계층으로 통합하여 간소화했기 때문이다.

표준화 방식에서도 차이가 있습니다. OSI 모델은 이론적인 접근을 취하며 각 계층의 기능과 인터페이스를 명확히 정의하는 반면, TCP/IP 모델은 실제 구현에 기반하여 인터넷의 실질적인 작동을 설명하는 데 중점을 둔다. 이로 인해 OSI 모델은 교육적이고 개념적인 이해를 돕는 데 유용하며, TCP/IP 모델은 실질적인 네트워크 설계와 운영에 더 적합하다.

OSI 모델은 각 계층에서 사용할 수 있는 다양한 프로토콜을 제안하지만, TCP/IP 모델은 인터넷에서 실제로 사용되는 프로토콜을 명확하게 규정한다. 예를 들어, TCP/IP 모델은 인터넷에서 널리 사용되는 TCP와 IP 프로토콜을 중심으로 설계되었습니다.

 

ⅱ. 유선 LAN과 무선랜(WLAN) 기술 특징 및 표준 비교 조사

유선 LAN은 주로 이더넷 케이블(Cat5e, Cat6 등)을 사용하여 물리적으로 연결된 네트워크다. 일반적으로 1 Gbps에서 10 Gbps 이상의 속도를 제공하며, 최신 기술로는 100 Gbps까지 가능하다. 유선 LAN은 물리적 연결로 인해 신호 간섭이 적고 안정적인 데이터 전송이 가능하여 높은 신뢰성을 제공한다. 또한 물리적인 접근이 필요하기 때문에 보안성이 높다. 그러나 케이블 설치가 필요하여 초기 설치 비용이 높고 유지보수가 번거로울 수 있다. 유선 LAN의 주요 표준으로는 IEEE 802.3 이더넷이 있으며, Fast Ethernet(100 Mbps), Gigabit Ethernet(1 Gbps), 10 Gigabit Ethernet(10 Gbps) 등이 있다.

 

무선 LAN(WLAN)은 무선 주파수를 사용하여 네트워크를 연결한다. 일반적으로 54 Mbps에서 1 Gbps 이상의 속도를 제공하며, 최신 기술로는 10 Gbps 이상도 가능하다. 무선 LAN은 신호 간섭 및 장애물에 영향을 받을 수 있어 유선 LAN보다 불안정할 수 있지만, 설치와 확장이 용이하다. 무선 신호의 특성상 외부 접근이 용이하여 높은 수준의 암호화와 인증이 필요하다. WLAN의 주요 표준으로는 IEEE 802.11이 있으며, 802.11a(5 GHz, 최대 54 Mbps), 802.11b(2.4 GHz, 최대 11 Mbps), 802.11g(2.4 GHz, 최대 54 Mbps), 802.11n(2.4/5 GHz, 최대 600 Mbps), 802.11ac(5 GHz, 최대 1.3 Gbps 이상), 802.11ax(Wi-Fi 6, 최대 9.6 Gbps), 802.11be(Wi-Fi 7, 최대 46 Gbps 이상) 등이 있다.

 

특징	유선 LAN	무선 LAN (WLAN)
전송 매체	구리선, 광섬유	전파
속도	최대 100 Gbps 이상	최대 수 Gbps (Wi-Fi 6 기준)
신뢰성	매우 높음	간섭 및 장애물에 영향 받을 수 있음
보안	물리적 접근 필요	암호화 및 인증 필요
설치	초기 설치 비용 높음, 유지보수 복잡	설치 및 확장 용이
이동성	제한적 (고정된 위치)	매우 높음 (이동 자유)
주요 표준	IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.3af/at/bt	IEEE 802.11 시리즈 (Wi-Fi 4, 5, 6, 7 등)