[네트워크 기초] 네트워크는 데이터를 어떻게 송수신 할까?

지금까지 우리는 랜선, 스위치, 라우터 같은 물리적인 장비들과 IP, 포트(Port) 같은 주소 체계에 대해 알아보았습니다.

그렇다면 이 모든 요소들은 도대체 어떤 규칙과 순서로 맞물려 돌아가는 걸까요?

 

이 거대한 네트워크 시스템을 7개의 단계로 나누어 설명하는 완벽한 지도, 바로 'OSI 7계층(OSI 7 Layer)'입니다.

오늘은 데이터를 보낼 때와 받을 때, 이 7개의 계층에서 어떤 마법 같은 일이 일어나는지 아주 쉬운 '택배 포장' 비유로 파헤쳐 보겠습니다!

 

1. OSI 7계층이란? (왜 하필 7단계일까?)

과거에는 제조사(애플, IBM 등)마다 통신 규칙이 달라서 서로 통신이 불가능했습니다.

그래서 국제표준화기구(ISO)가 "우리 모두 이 7단계 규칙에 맞춰서 통신망을 만들자!"라고 대통합을 이뤄낸 것이죠.

 

네트워크에 문제가 생겼을 때도 이 7계층은 아주 유용합니다.

"랜선이 뽑혔네? (1계층 물리 문제)", "IP 설정이 잘못됐네? (3계층 네트워크 문제)"처럼 어디가 고장 났는지 빠르고 정확하게 찾아낼 수 있기 때문입니다.

 

2. 데이터를 보낼 때: 겹겹이 포장하기 (캡슐화, Encapsulation)

우리가 카카오톡으로 "안녕!"이라는 메시지(DATA)를 보낸다고 생각해 봅시다.

위의 그림을 보면, 위(7층)에서 아래(1층)로 내려오면서 데이터 앞에 무언가 자꾸 붙는 것을 볼 수 있습니다.

 

데이터가 각 계층을 통과할 때마다 해당 계층의 역할이 적힌 '헤더(Header)'라는 꼬리표가 맨 앞에 붙습니다.

이를 캡슐화(Encapsulation)라고 합니다.

• 7~5층 (응용/표현/세션 계층): "안녕!"이라는 순수한 데이터(DATA)가 만들어지고, 통신에 필요한 기초적인 포장이 시작됩니다. (AH, PH 등 부착)
• 4층 (전송 계층): 어떤 프로그램으로 갈지 정하는 '포트(Port) 번호'를 적은 헤더(TH)를 붙입니다. (작은 택배 상자에 담기)
• 3층 (네트워크 계층): 목적지까지 길을 찾기 위한 'IP 주소'를 적은 헤더(NH)를 붙입니다. (택배 상자에 주소 송장 붙이기)
• 2층 (데이터 링크 계층): 다음 장비(라우터 등)로 가기 위한 'MAC 주소' 헤더(DH)를 붙이고, 데이터에 오류가 없는지 확인하는 꼬리표(Trailer, DT)를 맨 뒤에 달아줍니다. (택배 트럭에 싣기 전 최종 바코드 스티커 붙이기)
• 1층 (물리 계층): 겹겹이 포장된 이 거대한 택배 상자를 0과 1로 이루어진 전기 신호(BIT)로 변환해 랜선이나 광케이블로 쏘아 보냅니다.

 

3. 데이터를 받을 때: 포장 하나씩 뜯기 (디캡슐화, Decapsulation)

송신자가 보낸 전기 신호가 전송 매체(랜선 등)를 타고 수신자 측에 도착했습니다.

이제는 거꾸로 아래(1층)에서 위(7층)로 올라갈 차례입니다.

 

수신자의 컴퓨터는 택배를 받자마자 겉포장부터 하나씩 뜯으면서 내용을 확인합니다.

이를 디캡슐화(Decapsulation)라고 합니다.

• 1층 (물리 계층): 들어온 전기 신호(0과 1)를 다시 알아볼 수 있는 데이터 형태로 조립해 위로 올려보냅니다.
• 2층 (데이터 링크 계층): 겉에 붙은 MAC 주소 헤더(DH)를 확인합니다. "어? 내 MAC 주소랑 맞네?" 확인이 끝나면 이 겉포장을 뜯어버리고 안의 내용물만 3층으로 올립니다.
• 3층 (네트워크 계층): IP 주소 헤더(NH)를 확인합니다. "우리 집 IP가 맞군!" 뜯어서 버리고 4층으로 넘깁니다.
• 4층 (전송 계층): 포트 번호 헤더(TH)를 봅니다. "아, 카카오톡 80번 포트로 가라는 거구나!" 확인 후 포장을 마저 뜯습니다.
• 결과 (7층 도착): 모든 헤더(포장지)가 다 벗겨지고, 마침내 내 카카오톡 화면에 순수한 데이터인 "안녕!"이 뿅 하고 나타나게 됩니다.

 

4. 총정리: 계층 간의 끼리끼리 통신 (Peer-to-Peer)

위 그림의 가로선을 자세히 보면, 송신 측의 3계층이 붙인 포장(헤더)은 수신 측의 3계층이 확인하고 뜯습니다.

4계층이 붙인 포장은 수신 측의 4계층이 확인하죠.

 

결국 데이터를 겹겹이 포장해서 보내는 이유는, 나와 똑같은 층에서 일하는 상대방의 파트너(계층)에게 정확한 작업 지시서(프로토콜)를 전달하기 위해서입니다.