임베디드 개발자를 위한 네트워크 기초 — IP 주소부터 PHY 레지스터까지

# OSI 7계층 vs TCP/IP 모델 — 두 모델이 공존하는 이유

## 왜 두 가지 모델이 있는가

OSI(Open Systems Interconnection) 7계층은 **이론적 참조 모델**이다. 네트워크 통신을 7개 계층으로 추상화해 표준화했다. TCP/IP 모델은 **실제 인터넷 구현 모델**이다. OSI보다 먼저 실용화됐고, 현재 인터넷의 실질적인 설계 기반이다.

둘 다 배우는 이유는, OSI가 개념 설명에 유리하고 TCP/IP가 실제 구현에 맞기 때문이다.

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## 계층 비교

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OSI 7계층                    TCP/IP 모델
─────────────────────────    ─────────────────────────
7. Application Layer         Application Layer
6. Presentation Layer        (통합)
5. Session Layer             (통합)
─────────────────────────    ─────────────────────────
4. Transport Layer           Transport Layer
─────────────────────────    ─────────────────────────
3. Network Layer             Internet Layer
─────────────────────────    ─────────────────────────
2. Data Link Layer           Network Access Layer
1. Physical Layer            (통합)
─────────────────────────    ─────────────────────────
```

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## 각 계층의 역할과 대표 프로토콜

### L7 — Application (응용)
사용자가 직접 다루는 계층. 데이터의 의미를 처리한다.

| 프로토콜 | 용도 |
|---------|------|
| HTTP/HTTPS | 웹 |
| MQTT | IoT 메시징 |
| SOME/IP | 차량 SOA |
| XCP | 캘리브레이션/측정 |
| DOIP | 차량 진단 (ISO 13400) |

### L4 — Transport (전송)
데이터 전달의 신뢰성과 순서를 담당한다.

| 프로토콜 | 특징 |
|---------|------|
| TCP | 신뢰성, 순서 보장, 흐름 제어. 오버헤드 있음 |
| UDP | 빠름, 비연결, 신뢰성 없음. 실시간 데이터에 적합 |

차량 ECU에서 XCP on Ethernet은 주로 UDP를 쓴다. 캘리브레이션 데이터의 경우 최신 값만 중요하고 손실이 나도 재전송보다 신속성이 우선이기 때문이다.

### L3 — Network/Internet (네트워크)
IP 주소 기반 라우팅. 데이터가 목적지까지 가는 경로를 결정한다.

| 프로토콜 | 용도 |
|---------|------|
| IPv4, IPv6 | 주소 지정, 라우팅 |
| ICMP | 핑(ping), 오류 보고 |
| ARP | IP → MAC 변환 |

### L2 — Data Link (데이터 링크)
동일 네트워크 내 장치 간 프레임 전달. MAC 주소로 식별한다.

| 기술 | 설명 |
|------|------|
| Ethernet (IEEE 802.3) | 유선 LAN |
| 100BASE-T1 | 차량용 단선 이더넷 |
| IEEE 802.1Q | VLAN 태깅 |
| IEEE 802.1AS | 시간 동기화 (gPTP) |

### L1 — Physical (물리)
전기 신호 또는 광신호로 비트를 전송한다.

| 기술 | 속도 |
|------|------|
| 100BASE-TX | 100 Mbps |
| 1000BASE-T | 1 Gbps |
| 100BASE-T1 | 100 Mbps (차량, 단선) |
| 1000BASE-T1 | 1 Gbps (차량, 단선) |

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## 임베디드에서 계층의 경계

임베디드 이더넷 스택에서 각 계층은 보통 이렇게 나뉜다.

```
Application   │ 애플리케이션 코드 (XCP, SOME/IP, DOIP)
───────────────┤
Transport     │ lwIP TCP/UDP 소켓
───────────────┤
Network       │ lwIP IP 레이어
───────────────┤
Data Link     │ 이더넷 드라이버 (MAC 레이어)
───────────────┤
Physical      │ PHY 칩 (Renesas, TI, NXP 등)
               │ MDC/MDIO로 제어
```

디버깅 시 계층별 분리가 핵심이다. "ping은 되는데 TCP 연결이 안 된다"면 L3는 정상이고 L4 이상의 문제다. "ping도 안 된다"면 L3 이하, 즉 IP 설정, 서브넷, 게이트웨이, 물리 연결을 확인해야 한다.

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## 정리

OSI는 개념 설명용, TCP/IP는 실제 구현용이다. 임베디드 이더넷을 다루는 엔지니어라면 두 모델을 함께 머릿속에 가지고 있는 것이 디버깅 효율을 크게 높인다. 문제가 발생했을 때 "어느 계층의 문제인가"를 가장 먼저 좁혀야 한다.

OSI 7계층 vs TCP/IP 모델 — 두 모델이 공존하는 이유

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