[풀스택 서비스 네트워킹] OSI Architecture Overall

컴퓨터 네트워크는 이러한 다양한 컴퓨팅 장치들이 서로 통신하고 자원을 공유할 수 있게 해주는 중요한 인프라이다. 네트워크를 통해 데이터 전송, 원격 접속, 분산 처리 등이 가능해지며, 이는 현대 정보화 사회의 근간을 이루고 있다. 더 많은 장치들이 네트워크에 연결됨에 따라 컴퓨터 네트워크의 중요성은 더욱 커지고 있다.

 

 

네트워크의 범주

네트워크 범주(Categories of Networks)는 네트워크의 지리적 범위와 규모에 따라 분류되는 방식으로, 각 유형은 고유한 특성과 용도를 가진다. 기본적으로 LAN, MAN, WAN으로 구분되며, 이외에도 PAN(Personal Area Network)과 BAN(Body Area Network) 등 더 작은 규모의 네트워크도 존재한다.

 

근거리 통신망(Local Area Network, LAN)은 일반적으로 사설 소유이며, 단일 사무실, 건물 또는 캠퍼스 내의 장치들을 연결한다. LAN은 비교적 제한된 지리적 영역에서 고속 데이터 전송을 제공하며, 조직 내부의 리소스 공유와 통신을 위해 설계되었다. 이더넷과 Wi-Fi는 LAN 구현에 가장 널리 사용되는 기술이다.

 

도시권 통신망(Metropolitan Area Network, MAN)은 도시 전체를 커버하도록 설계된 네트워크이다. MAN은 LAN보다 큰 지리적 영역을 포괄하지만 WAN보다는 작은 규모로, 주로 도시나 대도시 지역 내에서 다양한 LAN을 연결하는 역할을 한다. 케이블 TV 네트워크나 고속 광섬유 연결은 MAN의 대표적인 예이다.

 

광역 통신망(Wide Area Network, WAN)은 국가, 대륙, 또는 전 세계와 같은 넓은 지리적 영역에 걸쳐 데이터, 음성, 이미지 및 비디오 정보의 장거리 전송을 제공한다. WAN은 여러 LAN과 MAN을 연결하여 글로벌 통신 인프라를 형성하며, 인터넷은 가장 큰 WAN의 예시이다. 전용 회선, 위성 링크, 해저 케이블 등 다양한 기술이 WAN 구현에 사용된다.

 

 

현대 네트워크 환경에서는 LAN, MAN, WAN을 조합한 하이브리드 네트워크 구조가 일반적이다. 이러한 통합 접근 방식은 조직이 로컬 리소스에 대한 고속 액세스를 유지하면서도 글로벌 연결성을 확보할 수 있게 해준다. 특히 클라우드 컴퓨팅과 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)의 발전으로 네트워크 범주 간의 경계가 점점 더 모호해지고 있다.

 

 

 

 

OSI 7계층 모델

OSI 7계층 모델(OSI 7 Layer Model)은 컴퓨터 네트워크의 통신 기능을 표준화하는 개념적 모델로, 내부 구조나 기술에 관계없이 다양한 통신 시스템 간의 상호 운용성을 목표로 한다. 이 모델은 통신 시스템을 7개의 추상화 계층으로 분할하여 각 계층이 독립적으로 작동하면서도 서로 연계될 수 있게 설계되었다.

 

 

OSI 모델은 '피어 통신(Peer Communication)'이라는 중요한 원칙을 기반으로 한다. 이는 마치 우체국(Post Office)에서 발신자(Sender)가 보낸 편지가 운반자(Carrier)를 통해 수신자(Receiver)에게 전달되는 것과 같이, 한 시스템의 특정 계층에서 다른 시스템의 동일한 계층으로 논리적 연결을 통해 통신이 이루어지는 방식이다. 각 계층은 자신의 아래 계층이 제공하는 서비스를 사용하고, 위 계층에 서비스를 제공하는 구조를 가진다.

 

 

OSI 모델은 크게 상위 계층(일명 응용 계층)과 하위 계층으로 나뉜다. 상위 계층에는 응용 계층(7계층), 표현 계층(6계층), 세션 계층(5계층)이 포함되며, 하위 계층에는 전송 계층(4계층), 네트워크 계층(3계층), 데이터 링크 계층(2계층), 물리 계층(1계층)이 있다.

 

응용 계층(7계층)은 사용자와 직접 상호작용하는 고수준 API를 제공하며, 자원 공유, 원격 파일 접근 등의 기능을 담당한다. 표현 계층(6계층)은 네트워크 서비스와 응용 프로그램 간의 데이터 변환을 처리하고, 문자/멀티미디어 인코딩, 데이터 압축, 암호화/복호화를 수행한다. 세션 계층(5계층)은 두 노드 간의 지속적인 정보 교환 형태로 통신 세션을 관리한다.

 

하위 계층에서 전송 계층(4계층)은 원격 응용 프로세스 간의 데이터 세그먼트의 신뢰성 있는 전송을 담당하며, 세그멘테이션, 확인응답, 다중화를 포함한다. 네트워크 계층(3계층)은 다중 노드 네트워크의 구조화 및 관리를 담당하며, 주소 지정, 라우팅, 트래픽 제어를 처리한다. 데이터 링크 계층(2계층)은 물리 계층으로 연결된 두 인접 노드 간의 데이터 프레임의 신뢰성 있는 전송을 담당한다. 물리 계층(1계층)은 물리적 매체를 통한 원시 비트 스트림의 전송 및 수신을 담당한다.

 

데이터 처리 과정은 다음과 같다: 전송 장치의 최상위 계층(계층 N)에서 데이터가 프로토콜 데이터 단위(PDU)로 구성된다. PDU는 계층 N-1로 전달되어 서비스 데이터 단위(SDU)로 처리된다. 계층 N-1에서 SDU는 헤더, 푸터 또는 둘 다와 연결되어 계층 N-1 PDU를 생성하고 계층 N-2로 전달된다. 이 과정은 최하위 계층에 도달할 때까지 계속되며, 이후 데이터는 수신 장치로 전송된다. 수신 장치에서는 데이터가 최하위 계층에서 최상위 계층으로 SDU 시리즈로 전달되면서 각 계층의 헤더나 푸터가 제거되고, 최상위 계층에 도달하면 마지막 데이터가 처리된다.

 

 

OSI 모델은 인터넷 서비스와 네트워크를 위한 간소화된 모델로서, 소프트웨어와 하드웨어 구현 측면에서 중요한 의미를 갖는다. 이 모델을 통해 네트워크 문제 해결이 용이해지고, 서로 다른 벤더의 장비들이 상호 운용될 수 있으며, 네트워크 기술의 발전과 표준화에 기여한다.

 

 

 

 

 

패러다임의 변화

네트워크 기술은 1970년대부터 2020년대에 이르기까지 하드웨어 중심의 전통적 네트워크에서 소프트웨어 중심의 현대적 네트워킹으로 패러다임이 크게 변화했다. 이러한 진화는 기술 발전과 산업 변화를 반영하는 중요한 전환점이 되었다.

 

전통적인 네트워크(1970년대 시작)는 OSI 모델의 1~4계층 중심 기술에 초점을 맞추었다. 이 시기의 네트워크는 '컴퓨터 네트워크(Computer Network)'라는 하드웨어 중심의 시각으로 이해되었으며, 주로 네트워크 장비 구성도를 통해 표현되었다. 인터넷의 초기 형태는 라우터, 컴퓨터 등으로 구성된 '네트워크 오브 컴퓨터스(Network of Computers)'라는 개념으로 발전했다.

 

반면, 현재의 네트워킹(2010년대 중반 활성화)은 OSI 모델의 1~4계층을 기반으로 하되, 응용(Application) 계층 기반의 신기술이 중심이 되었다. 이는 '컴퓨터 네트워킹(Computer Networking)'이라는 소프트웨어 중심 시각으로 변화했으며, 네트워크 기능 배치도를 통해 이해된다. 현대 네트워킹은 스마트폰, 노트북, 서버, IoT, 로봇 등 다양한 장치들의 네트워킹(Networking of Devices)과 서비스 또는 소프트웨어의 네트워킹(Networking of Services/Softwares)으로 확장되었다.

 

이러한 변화의 중심에는 오픈소스 네트워킹 소프트웨어가 있다. 리눅스 재단(Linux Foundation, LF)은 2000년부터 오픈소스 프로젝트를 중심으로 지속 가능한 생태계를 구축하여 기술 개발과 상업적 도입을 가속화하는 데 기여해왔다. 세계 최대의 오픈소스 비영리 조직인 LF는 리눅스와 협업 개발을 촉진, 보호하고 발전시키며 "역사상 가장 위대한 공유 기술 자원"을 지원하고 있다.

 

LF는 100개 이상의 오픈소스 프로젝트를 관리하고 있으며, 운영체제뿐만 아니라 클라우드 및 컨테이너, 인공지능, 네트워킹, 보안 및 규정 준수, 서비스 등 다양한 영역으로 확장되었다. 이른바 "리눅스가 네트워킹 산업을 잠식하는(Linux Eating the Networking Industry)" 현상이 나타나고 있다.

 

현대 네트워킹의 주요 발전 방향은 데이터 센터 네트워킹(Data Center Networking), 소프트웨어 정의 네트워킹(Software Defined Networking), 풀 스택 서비스 네트워킹(Full-Stack Service Networking)으로 나타나며, 이는 지속 가능한 생태계(Sustainable Ecosystem)를 형성하고 있다. 이러한 변화는 네트워크 기술이 단순한 연결 매체에서 서비스 플랫폼으로 진화하고 있음을 보여준다.