OSI 프로토콜 스택(OSI Protocol Stack)

개요

OSI 프로토콜 스택(Open Systems Interconnection Model)은 서로 다른 시스템 간의 네트워크 통신을 표준화하기 위해 국제표준화기구(ISO)가 제정한 7계층 구조 모델이다. 네트워크 데이터의 생성부터 수신까지의 과정을 논리적으로 계층화하여, 각 계층이 담당하는 역할과 책임을 분리함으로써 설계의 유연성과 상호운용성을 확보할 수 있도록 한다. 이 글에서는 OSI 7계층의 개념, 계층별 기능, 주요 프로토콜, 그리고 실질적 활용 사례를 체계적으로 설명한다.

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1. 개념 및 정의

OSI 모델은 네트워크 통신을 7개의 계층으로 나누어 각각의 계층이 고유한 역할을 수행하도록 정의한 모델이다. 각 계층은 하위 계층의 기능을 기반으로 상위 계층에 서비스를 제공하며, 반대로 수신 측에서는 계층적으로 역순의 처리를 거쳐 데이터를 해석한다. 이 모델은 다양한 네트워크 기술 간의 상호 운용성과 모듈화된 설계를 가능하게 한다.

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2. OSI 7계층 구조 및 기능

계층	명칭 (영문)	주요 기능 및 설명
7계층	응용 계층 (Application)	사용자와 직접 상호작용, 애플리케이션 서비스 제공 (HTTP, FTP 등)
6계층	표현 계층 (Presentation)	데이터 형식 변환, 암호화, 압축 등 (JPEG, ASCII, TLS)
5계층	세션 계층 (Session)	통신 세션 설정, 유지, 종료 (RPC, NetBIOS 등)
4계층	전송 계층 (Transport)	신뢰성 있는 전송, 오류 복구 (TCP, UDP)
3계층	네트워크 계층 (Network)	논리적 주소 지정, 경로 설정 (IP, ICMP 등)
2계층	데이터링크 계층 (Data Link)	MAC 주소 기반 프레임 전송, 오류 감지 (Ethernet, PPP 등)
1계층	물리 계층 (Physical)	전기적/기계적 신호 전송 (케이블, 리피터 등)

각 계층은 책임이 명확히 나뉘며, 네트워크 설계와 문제 해결 시 참조 모델로 활용된다.

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3. 주요 프로토콜 및 예시

계층	대표 프로토콜	설명
7계층	HTTP, FTP, SMTP	웹, 파일 전송, 메일 송수신
6계층	TLS, SSL	데이터 암호화 및 보안
5계층	NetBIOS, PPTP	세션 관리, 원격 접속
4계층	TCP, UDP	전송 제어 및 흐름 관리
3계층	IP, ICMP, OSPF	주소 지정, 라우팅
2계층	Ethernet, ARP	프레임 전송, 주소 해석
1계층	RS-232, DSL	물리적 신호 전달

현실 세계에서는 TCP/IP 모델이 실질적 표준이지만, OSI 모델은 분석 도구로 여전히 널리 사용된다.

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4. OSI vs TCP/IP 모델 비교

항목	OSI 모델	TCP/IP 모델
계층 수	7계층	4계층 (응용/전송/인터넷/네트워크 접근)
설계 접근	이론적, 교육용	실용적, 구현 중심
계층 간 경계	엄격	유연
표준 기구	ISO	IETF

OSI 모델은 구조적으로 더 세분화되어 있으나, 실제 프로토콜 동작은 TCP/IP가 기준이다.

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5. 장점 및 의의

장점	설명
상호 운용성 확보	다양한 제조사 간 네트워크 호환 가능
모듈화된 설계	각 계층별 독립적 개발 및 유지보수 용이
문제 해결 가이드	특정 계층 기준으로 네트워크 문제 분석 가능
표준화된 커뮤니케이션	전 세계 통신 시스템의 일관성 유지

OSI 모델은 개념적 기준점으로 네트워크 교육과 설계의 핵심 축이 된다.

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6. 활용 사례 및 고려사항

사례	설명	고려사항
네트워크 문제 진단	각 계층별 패킷 분석으로 원인 추적	Wireshark 등 도구 활용 필요
보안 설계	암호화, 인증 등을 계층별 적용	6~7계층 중심으로 보안 취약점 분석 필요
프로토콜 분석 교육	각 계층별 프로토콜 학습	TCP/IP와의 매핑 이해 병행 필요

복잡한 시스템일수록 계층별 분리가 유지 보수 및 확장에 유리하다.

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7. 결론

OSI 프로토콜 스택은 오늘날의 인터넷과 네트워크가 어떻게 구조화되고 동작하는지를 이해하는 데 있어 중요한 기반 지식이다. 비록 실제 구현은 TCP/IP 모델이 중심이지만, OSI 모델은 논리적 사고와 설계, 교육 측면에서 여전히 핵심적인 참조 모델이다. 네트워크 전문가라면 반드시 숙지해야 할 개념이다.