OSI 7계층 완벽 가이드
L7 (Application) → L1 (Physical) 순서로, 각 계층의 역할·프로토콜·실무 포인트를 한눈에 정리했습니다.
L7 응용 계층 (Application Layer)
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역할: 사용자 애플리케이션과 직접 맞닿는 계층입니다.•
대표 프로토콜:◦
HTTP/HTTPS (웹)
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FTP/SFTP (파일 전송)
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SMTP/IMAP/POP3 (메일)
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DNS (도메인 해석)
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실무 예시:◦
fetch("https://api.example.com")은 헤더 및 바디를 구성하여 요청을 보냅니다.
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PHP의 session_start()는 로그인 상태를 유지하는 데 사용됩니다.
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TIP:◦
API 설계 시 상태 코드(200, 404, 500 등)를 명확히 사용하는 것이 중요합니다.
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CORS 설정 및 인증 헤더를 통해 보안을 강화할 수 있습니다.
L6 표현 계층 (Presentation Layer)
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역할: 데이터를 암호화, 압축, 인코딩하여 전송에 적합하게 가공하는 계층입니다.•
암호화/복호화: TLS/SSL(HTTPS)을 통해 처리됩니다.•
압축/해제: gzip, Brotli와 같은 기술이 사용됩니다.•
인코딩/디코딩: UTF‑8, Base64 등이 사용됩니다.•
실무 팁:◦
TLS 버전 및 암호화 스위트는 최신으로 유지해야 합니다.
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압축은 CPU 사용량과 네트워크 절감 간의 트레이드오프를 고려해야 합니다.
L5 세션 계층 (Session Layer)
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역할: 세션을 설정하고 유지하며 종료하는 역할을 합니다.•
세션 관리 예시:◦
PHP의 session_start()는 서버에서 세션을 관리합니다.
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WebSocket은 연결을 지속적으로 유지하는 데 사용됩니다.
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기술 포인트:◦
Redis 등의 세션 스토리지를 사용하여 확장성을 확보할 수 있습니다.
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타임아웃 설정을 통해 유효 세션을 자동으로 종료할 수 있습니다.
L4 전송 계층 (Transport Layer)
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역할: 신뢰성 있는 전송(TCP) 또는 저지연 전송(UDP)을 제공합니다.•
TCP (연결 지향):◦
3-way Handshake(SYN → SYN‑ACK → ACK)를 사용하여 연결을 설정합니다.
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시퀀스 번호, ACK, 재전송 기능이 포함되어 있습니다.
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윈도우 크기를 활용한 흐름 제어가 가능합니다.
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UDP (비연결, 고속):◦
빠른 전송을 위해 연결을 설정하지 않습니다.
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실무 팁:◦
중복 ACK이 3회 발생하면 Fast Retransmit을 통해 빠르게 재전송합니다.
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혼잡 제어(Congestion Control) 알고리즘(Cubic, Reno 등)을 이해하면 성능 최적화에 도움이 됩니다.
L3 네트워크 계층 (Network Layer)
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역할: IP 주소를 기반으로 패킷을 목적지까지 전달하는 계층입니다.•
대표 프로토콜: IPv4, IPv6, ICMP, OSPF, BGP 등이 있습니다.•
라우터: 목적지까지의 최적 경로를 결정합니다.•
게이트웨이: 서로 다른 네트워크 간의 연결 지점 역할을 합니다.•
TIP:◦
Path MTU Discovery를 통해 패킷 단편화를 줄일 수 있습니다.
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TTL 값을 통해 라우팅 루프를 방지할 수 있습니다.
L2 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)
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역할: MAC 주소 기반으로 프레임을 생성하고 전송하며 오류를 검사합니다.•
이더넷 프레임 구조:◦
[Dest MAC][Src MAC][Type][Payload][FCS] 형태로 구성됩니다.
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ARP: IP 주소에 대응되는 MAC 주소를 찾기 위한 프로토콜입니다.•
실무 팁:◦
VLAN 태깅을 통해 네트워크를 논리적으로 분할할 수 있습니다.
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스패닝 트리 프로토콜(STP)을 사용해 네트워크 루프를 방지할 수 있습니다.
L1 물리 계층 (Physical Layer)
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역할: 0과 1의 비트를 전기적, 광학적, 무선 신호로 변조하여 전송하는 계층입니다.•
매체 예시:◦
UTP 케이블(Cat5e/6)은 전압 레벨을 기반으로 신호를 전송합니다.
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광섬유는 빛의 ON/OFF로 데이터를 전달합니다.
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Wi‑Fi는 RF 변조 기술을 사용합니다.
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기법: Manchester, NRZ, PAM‑5, 8b/10b 등의 인코딩 방식이 사용됩니다.•
TIP:◦
케이블 종류(Cat5 vs Cat6)에 따라 전송 속도와 간섭 수준이 다릅니다.
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Shielded 케이블을 사용하면 외부 간섭을 줄일 수 있습니다.
한눈에 정리
계층 | 역할 | 주요 기술/프로토콜 | 실무 키워드 |
L7 응용 계층 | 메시지 생성 | HTTP, DNS, SMTP | API 설계, 인증, CORS |
L6 표현 계층 | 암호화·압축·인코딩 | TLS/SSL, gzip | HTTPS 설정, MIME |
L5 세션 계층 | 세션 설정·유지·종료 | WebSocket, PHP 세션 | session_start(), Redis |
L4 전송 계층 | 신뢰성 vs 저지연 전송 | TCP, UDP | Handshake, 시퀀스·ACK, 윈도우 제어 |
L3 네트워크 계층 | IP 라우팅 | IPv4/IPv6, ICMP | MTU, PMTUD, 라우팅 정책 |
L2 데이터 링크 계층 | 프레임·MAC 전송 | Ethernet, ARP | VLAN, STP, FCS |
L1 물리 계층 | 비트 → 신호 변조·전송 | UTP, 광섬유, Wi‑Fi | 인코딩 방식, 클럭 동기화 |
TIP: OSI 모델의 흐름을 이해하면 TCP 핸드셰이크 오류, MTU 문제, VLAN 설정 문제 등 다양한 네트워크 이슈를 빠르게 진단하고 해결할 수 있습니다. 또한 TLS 성능 튜닝, 압축 설정, L4/L7 로드 밸런싱 등의 고급 기술 활용에도 큰 도움이 됩니다.