osi 7계층

계층별 핵심 기능과 실무 적용

7계층(Application) - 애플리케이션 서비스

• 실무 포커스: HTTP/3(QUIC), gRPC, WebSocket 등 모던 프로토콜 지원 여부 확인
• 트러블슈팅:
•  

  bash

  curl -v http://target.com # HTTP 헤더 검증 tcpdump -i eth0 port 443 -w capture.pcap # TLS 핸드셰이크 캡처
• 보안: WAF(Web Application Firewall)를 통한 SQLi/XSS 탐지

6계층(Presentation) - 데이터 표현

• 암호화: TLS 1.3 협상 과정에서의 cipher suite 선택 전략
  openssl s_client -connect target.com:443 -tls1_3
• 이슈 사례:
  • JSON vs Protobuf 직렬화 오버헤드 비교
  • 압축 알고리즘(Zstd vs Brotli)에 따른 CPU/대역폭 트레이드오프

5계층(Session) - 세션 관리

• 실무 적용:
  • 양방향 세션 추적을 위한 NetFlow/IPFIX 활용
  • QUIC의 Connection ID를 이용한 멀티패스 핸드오버
• 장애 사례:
  • 방화벽의 세션 타임아웃(기본 30분)으로 인한 장기 연결 끊김

4계층(Transport) - 전송 제어

• TCP 심화:
•  

  bash

  ss -tin # CWND/BBR 모니터링 sysctl net.ipv4.tcp_available_congestion_control
• UDP 최적화:
  • QUIC의 0-RTT 핸드셰이크 구현
  • MTU Discovery 실패 시 PMTUD 블랙홀 현상

3계층(Network) - 라우팅

• BGP 운영:
•  

  bash

  vtysh -c "show ip bgp summary" # BGP 피어링 상태 확인
• SDN 연계: VXLAN을 이용한 L3 오버레이 구성
• 트래픽 엔지니어링:
  • MPLS-TE에서의 명시적 경로 지정(ERSPAN)
  • ECMP 로드 밸런싱 비대칭 문제

2계층(Data Link) - 프레임 전달

• 스패닝 트리:
•  

  bash

  show spanning-tree detail # Root 포트/블로킹 포트 확인
• 이더넀 최적화:
  • LACP의 hash-policy(src-dst-ip vs src-dst-mac)
  • Jumbo Frame(9000 byte) 적용 시 end-to-end 일관성 검증

1계층(Physical) - 물리적 신호

• 케이블 진단:
   
  bash

  ethtool -p eth0 # 링크 LED 점등 확인 cabletest start interface=eth0 # TDR 테스트
• DWDM 장비:
  • Chromatic Dispersion 보상 계수 계산
  • QSFP28 모듈의 BER(Bit Error Rate) 모니터링

계층별 패킷 처리 심화 분석

 

text

송신 측: Application → Presentation → Session → Transport → Network → Data Link → Physical 수신 측: Physical → Data Link → Network → Transport → Session → Presentation → Application

• 헤더 추가 과정:
•  

  python

  # TCP 세그먼트 생성 예시 class TCPHeader: def __init__(self, src_port, dst_port): self.src_port = src_port # 16비트 self.dst_port = dst_port # 16비트 self.seq_num = 0 # 32비트 self.ack_num = 0 # 32비트 # ... 기타 플래그 필드
• MTU 파편화:
  wireshark-filter: tcp.flags.fragment_offset > 0

실무 트러블슈팅 방법론

1. Bottom-Up 접근법:
   • 물리층(1) → 애플리케이션층(7) 순으로 검증
   • 예시: ping(3층) → tcping(4층) → curl(7층)
2. Protocol Analyzer 활용:
   tshark -i eth0 -Y "http.request" -T json
3. Latency 진단:
   mtr --report-wide --tcp --port 443 target.com
4. 대규모 클러스터:
   • eBPF를 이용한 커널 수준 트레이싱
   • P4 프로그래밍 가능 스위치에서의 인라인 측정

클라우드 네이티브 환경의 진화

• 서비스 메시: Istio에서의 L7 프로토콜 인식
• 가상화 네트워킹:
  • SR-IOV의 VF/PF 아키텍처
  • CNI 플러그인의 다중 네트워크 지원(Calico BGP, Cilium eBPF)
• Observability:
  prometheus-query: rate(node_network_transmit_bytes_total[5m])