OSI 7 Layer, TCP/IP Layer

각 계층 핵심 정리 (TCP/IP 중심, OSI 매핑 표시)

1) Link (OSI 1–2)

• 역할: 같은 네트워크(브로드캐스트 도메인) 안에서 프레임을 전달. 오류검출(FCS), MAC 주소 이용
• 장비: 스위치(L2), AP(무선). 허브(L1, 요즘 거의 X)
• 키워드: MAC(48비트), 이더넷 헤더, MTU(보통 1500), VLAN(802.1Q), CSMA/CD(유선 옛개념), Wi-Fi 관리 프레임

2) Internet (OSI 3)

• 역할: 라우팅과 논리 주소(IP) 기반의 패킷 전달
• 프로토콜: IPv4/IPv6, ICMP(오류/진단), ARP(IPv4의 L2 주소 해석), NDP(IPv6)
• 키워드: 서브넷/게이트웨이, 라우팅 테이블, TTL/Hop Limit, NAT/PAT, Path MTU Discovery(IPv6은 라우터 단편화 없음)

3) Transport (OSI 4)

• 역할: 프로세스 간 통신(포트 번호) + 신뢰성/순서/흐름/혼잡 제어
• TCP: 연결지향, 순서 보장, 재전송, 흐름 제어(Receive Window), 혼잡 제어(AIMD, CUBIC 등), 3-way handshake(SYN→SYN/ACK→ACK)
• UDP: 연결 없음, 순서/재전송 없음, 지연/오버헤드 최소 (DNS, VoIP, 스트리밍)
• 포트: 0–65535 (Well-Known 0–1023; 예: 80/443/22/53)

4) Application (OSI 5–7)

• 역할: 실제 애플리케이션 프로토콜. 표현/세션도 이 계층에 포함해 다룬다고 보는 게 TCP/IP 관행
• 예시: HTTP/HTTPS, DNS, DHCP, SMTP/IMAP, SSH, FTP, TLS(암호화), QUIC(UDP 기반, TLS 내장, 0-RTT)
• 소켓 API와의 관계: socket/bind/listen/accept/connect/send/recv는 응용 ↔ 전송 사이 인터페이스(커널 제공)

주소/식별자 4종 요약

• URL/도메인(사람 친화 이름) → DNS가 IP 주소로 변환
• IP 주소(네트워크 경로 결정) → ARP/NDP가 MAC 주소로 변환(동일 L2 내)
• 포트 번호(프로세스 식별) → 같은 IP에서 여러 서비스 동시 실행 가능
• MAC 주소(L2 식별) → 스위치가 프레임 전달에 사용

장비 관점 한 줄 요약

• 허브(L1): 모든 포트로 브로드캐스트(거의 사용 X)
• 스위치(L2): MAC 테이블로 프레임 스위칭, VLAN 분할
• 라우터(L3): 서브넷 간 라우팅, NAT, 방화벽 정책
• L4 로드밸런서/프록시: 포트/세션 관점의 분산, TLS 종료 등

자주 나오는 비교 포인트

• 흐름 제어 vs 혼잡 제어:

  • 흐름(Flow): 수신자가 감당할 수 있도록 속도 조절(Receiver Window)
  • 혼잡(Congestion): 네트워크 혼잡을 피하도록 전송률 조절(CWND, Slow Start, AIMD)
• TCP vs UDP: 신뢰/순서/혼잡 제어 필요하면 TCP, 저지연/단순 전송이면 UDP
• NAT vs 프록시: NAT는 L3/4에서 주소/포트 변환(PAT), 프록시는 L7에서 요청을 대신 수행

표로 비교 OSI ↔ TCP/IP 매핑

* ARP(Address Resolution Protocol)는 IP↔MAC 해석(실무에선 L2/L3 경계 기능)
* QUIC은 UDP 위에서 전송+세션+암호화를 포함하는 현대식 L4.5/L7 성격