[네트워크] OSI 7계층

OSI 7계층 이란?

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OSI 7 계층

OSI 7 계층(OSI 7 Layer)는 네트워크 프로토콜이 통신하는 구조를 7개의 계층으로 분리하여 각 계층간 상호 작용하는 방식을 정해 놓은 것이다. 이는 ISO(International Organization for Standardization; 국제표준화기구)에서 개발한 모델이다.

 

* Open Systems Interconnection (OSI) Model 

 

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OSI 7 계층 단계

OSI 7계층 구조

 

Layer 7: 응용 프로그램 계층(Application Layer)

응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행하는 계층이다.

 

응용 계층은 OSI 7 계층 모델에서 최상위 계층으로 사용자가 네트워크 자원에 접근하는 방법을 제공한다. 또한 계층 7은 최종적으로 사용자가 볼 수 있는 유일한 계층으로 모든 네트워크 활동의 기반이 되는 인터페이스를 제공한다.  즉, 사용자가 실행하는 응용프로그램들이 계층 7에 속한다고 볼 수 있다. 예를 들면 가상 터미널인 텔넷(telnet), 구글의 크롬(chrome), 이메일(전자우편), 데이터베이스 관리 등의 서비스를 제공한다. 사용자와 가장 가까운 계층이다.

 

✔ 프로토콜 종류

 

Hypertext Transfer Protocol(HTTP)

File Transfer Protocol(FTP)

Domain Name System(DNS)

Simple Mail Transfer Protocol(SMTP)

 

Layer 6: 표현 계층(Presentation Layer)

표현 계층은 응용 계층으로부터 전달받은 데이터를 읽을 수 있는 형식으로 변환하는데 표현 계층은 응용 계층의 부담을 덜어주는 역할이 되기도 한다. 응용 계층으로부터 전송 받거나 응용 계층으로 전달해야 할 데이터의 인코딩과 디코딩이 이 계층에서 이루어진다.  그리고 표현 계층은 데이터를 안전하게 사용하기 위해서 암호화와 복호화를 하는데 이 작업도 표현 계층에서 이루어진다. 예를들면, 유니코드(UTF-8)로 인코딩 되어있는 문서를 ASCII로 인코딩 된 문서로 변환하려 할 때 이 계층에서 변환이 이루어진다. 

 

✔ 번역을 담당해주는 계층

✔ 데이터의 "표현"을 해주는 계층

 

Layer 5: 세션 계층(Session Layer)

데이터가 통신하기 위한 논리적 연결을 의미한다. 세션 계층은 전송 계층과 무관하게 응용프로그램 관점에서 봐야한다. 

세션 설정, 유지, 종료, 전송 중단 시 복구 등의 기능을 수행한다. 

 

세션 계층은 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하는 방법을 제공하는 계층이다. 이 계층의 프로토콜은 통신 연결이 손실되는 경우 연결 복구 시도가 가능하며 연결 시도 중 장시간 연결이 되지 않았다면 세션 계층의 프로토콜이 연결을 닫고 다시 연결을 시작한다. 

즉,  모든 통신 장치 간에 연결을 설정하고 관리 및 종료하고 또한 연결이 전이중(Full duplex / 양방향)인지 반이중(half duplex / 단방향)인지 여부를 확인하고 체크 포인팅과 유휴, 재시작 과정 등을 수행하며 호스트가 갑자기 중지되지 않고 정상적으로 호스트를 연결하는 데 책임이 있다. 즉 이 계층에서는 TCP/IP 세션을 만들고 없애고 통신하는 사용자들을 동기화하고 오류 복구 명령들을 일괄적으로 다루며 통신을 하기 위한 세션을 확립, 유지, 중단하는 작업을 수행한다.

 

✔ API, Socket....

 

* 전이중 통신(Full Duplex)

 

두 대의 단말기가 데이터를 송 수신하기 위해 동시에 각각 독립된 회선을 사용하는 통신 방식이다. 대표적으로 전화망, 고속 데이터 통신을 들 수 있다. 

 

* 반이중 통신(Half Duplex)

한 쪽이 송신하는 동안 다른 쪽에서 수신하는 통신하는 방식으로, 전송 방향을 교체한다. 

 

Layer 4: 전송 계층(Transport Layer)

전송 계층은 인터넷의 기반인 TCP/IP 참조 모델과 일반적인 네트워크 모델인 개방형 시스템간 상호 접속 (OSI) 모델 모두 포함하고 있다.

 

전송계층에서는 데이터를 전송하고 전송 속도를 조절하며 오류가 발생된 부분은 다시 맞춰주는 계층이다. 주목적은 하위 계층에 신뢰할 수 있는 데이터 전송 서비스를 제공하는 것이다. 보통 TCP 프로토콜을 주로 사용하게 된다. 즉, 패킷이 전송 과정에서 아무 문제없이 제대로 수신지 컴퓨터에 도착할 수 있도록 패킷 전송을 제어하는 역할을 담당한다.  전송 계층은 네트워크 혼잡 상황에 따라 패킷의 전송 량을 조절하여 패킷의 흐름을 제어하고 패킷 전송의 오류를 점검해서 수신지 컴퓨터까지 패킷이 제대로 도착했는지 확인하는 역할을 한다. 

 

데이터를 전송하는 궁극적인 목적은 애플리케이션이 데이터를 처리하여 애플리케이션의 목적에 따른 서비스를 제공하기 위함 이므로 전송계층은 애플리케이션이라는 최종 목적지까지 데이터 전송을 책임지는 역할을 해준다. 즉, 전송 계층은 다양한 애플리케이션이 동작하는 컴퓨터 내에서 어떤 애플리케이션이 사용하는 데이터인지 식별하여 수신지 컴퓨터에 도착한 데이터를 수신지 컴퓨터 내의 애플리케이션에 배분하는 역할을 한다. 애플리케이션 간의 데이터 통신을 구현해 준다. 전송계층에서는 애플리케이션을 식별하기 위하여 포트 번호를 사용한다. 

 

✔ TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protoco)

 

 

 

Layer 3: 네트워크 계층(Network Layer)

네트워크 계층은 2홉 이상의(멀티 홉 통신)을 담당한다. OSI 7 계층에서 가장 복잡한 계층 중 하나로서 실제 네트워크 간에 데이터 라우팅을 담당한다. 네트워크 계층은 네트워크 호스트의 논리 주소 지정(ex. IP 주소 사용)을 확인한다. 또한 데이터 스트림을 더 작은 단위로 분할하고 경우에 따라 오류를 감지해 처리한다. 여러 개의 노드를 거칠 때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층으로서 다양한 길이의 데이터를 네트워크를 통해 전달하고 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공한다.  네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션, 오류제어, 인터네트워킹 등을 수행한다. 

 

 

* 라우팅이란?

어떤 네트워크 안에서 통신 데이터를 짜여 진 알고리즘에 의해 최대한 빠르게 보낼 최적의 경로를 선택하는 과정을 말한다.

 

* 홉이란?

홉(hop)은 컴퓨터 네트워크에서 노드에서 다음 노드로 가는 경로를 말한다. 1홉 통신이면 한 라우터에서 그다음 라우터까지의 경로를 말한다. 

 

✔ 라우터, IP

 

Layer 2:  데이터 링크 계층(Data Link Layer)

데이터 링크 계층은 물리적인 네트워크를 통해 데이터를 전송하는 수단을 제공한다. 1홉 통신을 담당 한다 라고도 말한다.  데이터 링크 계층은 투 포인터 간의 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위한 계층으로 CRC 기반의 오류제어와 흐름 제어가 필요하다. Mac 주소를 가지고 통신한다. 프레임에 Mac 주소를 부여하고 에러검출, 재전송, 흐름제어를 진행한다.

 

✔ 브릿지, 스위치..

 

 

Layer 1:  물리 계층(Physical Layer)

OSI 모델의 맨 밑에 있는 계층으로서, 네트워크 데이터가 전송되는 물리적인 매체이다. 단지 데이터를 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능을 진행하는 공간이다. 즉, 데이터를 전송하는 역할만 진행한다.

 

✔ 리피터, 케이블, 허브...