네트워크기초-OSI 7계층(OSI 7 Layer)

OSI 7 계층이란 무엇인가?
네트워크 프로토콜이 통신하는 구조를 7개의 계층으로 분리하여 각 계층 간 상호 작동하는 장식을 장해 놓은 것이다. 이는 IOS(국제표준화기구)에서 개발한 모델이다.

1 계층(Layer 1) 물리적 계층(Physical Layer), 2 계층(Layer 2) 데이터링크 계층(DataLink Layer), 3 계층(Layer 3) 네트워크 계층(Network Layer), 4 계층(Layer 4) 전송 계층(Transport Layer), 5 계층(Layer5) 세션 계층(Session Layer), 6 계층(Layer6) 표현 계층(Presentation Layer), 7 계층(Layer 7) 응용 계층(Application Layer)으로 계층이 나누어져 있습니다.

계층을 나눈 이유?
통신이 일어나는 과정을 단계별로  파악하기 위함과 통신 과정 중에 특정한 곳에 이상이 생길 경우에 다른 단계의 장비 및 소프트웨어 등을 건드리지 않고 통신 장애를 일으킨 단계에서 해결할 수 있기 때문입니다.

OSI 7 계층 계층별 설명

1 계층(Layer 1) 물리적 계층(Physical Layer)

주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송하게 됩니다.

이 계층에서 사용되는 통신 단위는 비트이며 이것은 1과 0으로 나타내어지는, 즉 전기적으로 On, Off 상태라고 보면 됩니다. 

1 계층에서는 단지 데이터를 전달만 할 뿐 전송하려는(또는 받으려는) 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등에는 전혀 관심이 없습니다. 

단지 데이터 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능만 할 뿐이다. 이 계층에 속하는 대표적인 장비는 통신 케이블, 리피터, 허브 등이 있다.

2 계층(Layer 2) 데이터링크 계층(DataLink Layer)

1 계층인 물리적 계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관하며 안전한 정조의 전달을 수행할 수 있도록 해주는 역할을 합니다.

통신 중 오류도 찾아주고 재전송도 하는 기능을 하고 데이터링크 계층에서는 맥 주소(MAC Address)를 통새 통신을 하게 됩니다.

전송되는 단위를 프레임이라고 하며, 데이터링크 허브 스위치, 브리지 등 맥주소로 통신사는 장비입니다.

이 장비들을 통해 맥주소를 가지고 물리적 계층에서 받은 정보를 전달합니다.

CRC 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요하다. 네트워크 위의 개체들 간 데이터를 전달하고, 
물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 찾아내고, 수정하는 데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공합니다.

에러 검출/재전송/흐름 제어

3 계층(Layer 3) 네트워크 계층(Network Layer)

3 계층에서 가장 중요한 기능이 바로 라우팅이라는 것인데, 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능입니다.
3 계층에서 사용되는 프로토콜의 종류도 다양하고, 라우팅 기술들도 다양합니다.

3 계층은 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 것이 이 계층의 역할입니다.

네트워크 계층은 여러 개의 노드를 거칠 때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층으로 다양한 길이의 데이터를 네트워크들을 통해 전달하고, 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공해줍니다.

네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션(segmentation/desegmentation), 오류 제어, 인터네트워킹(Internetworking) 등을 수행합니다. 

데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층이고, 
논리적인 주소 구조(IP), 곧 네트워크 관리자가 직접 주소를 할당하는 구조를 가집니다.

2 계층은 맥주소를 가지고 통신을 한다면, 3 계층은 IP주소를 가지고 통신을 하게 됩니다.

주소 부여(IP), 경로 설정(Route)

IP 패킷의 전달 및 라우팅을 담당하는 계층

4 계층(Layer 4) 전송 계층(Transport Layer)

보통 TCP 프로토콜을 이용하여 서비스 포트를 열어서 응용프로그램들이 전송을 할 수 있게 해 줍니다. 말 그대로 통신을 활성화하기 위한 계층입니다.

4 계층은 종단 간(end-to-end) 통신을 다루는 최하위 계층으로 종단 간 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하며, 기능은 오류 검출 및 복구와 흐름 제어, 중복검사 등을 수행한다.
특정 연결의 유효성을 제어하고, 연결 기반(Connection Oriented)이다.
이는 전송 계층이 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송한다는 것을 뜻합니다.

TCP 프로토콜(Transmission Control Protocol)

양종단 호스트 내 프로세스 상호 간에 신뢰적인 연결 지향성 서비스를 제공

- IP의 비신뢰적인 최선형 서비스에다가 신뢰적인 연결 지향성 서비스를 제공
- 신뢰적인 전송을 보장함으로써, 애플리케이션 구현이 한층 쉬워지게 됨

UDP 프로토콜(User Datagram Protocol)

- 신뢰성이 낮은 프로토콜로써 완전성을 보증하지 않으나 가상 회선을 굳이 확립할 필요가 없고 유연하며 효율적 응용의 데이터 전송에 사용

5 계층(Layer5) 세션 계층(Session Layer)

데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결을 말한다. 통신을 하기 위한 대문이라고 볼 수 있습니다.

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

5 계층은  양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공합니다.

동시 송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duplex), 전이중 방식(Full Duplex)의 통신과 함께, 체크 포인팅과 유휴, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행합니다.

이 계층은 TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임집니다.

6 계층(Layer6) 표현 계층(Presentation Layer)
코드 간 번역을 담당하는 계층입니다.
데이터 표현이 상이한 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화합니다.

표현 계층(Presentation layer)은 코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어 준다. MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어진다. 

6 계층은 응용프로그램이나 네트워크를 위해 데이터를 <표현> 하는 것입니다.

7 계층(Layer 7) 응용 계층(APpplication Layer)

응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행하는 계층이다.

 

최종 목적지로서 HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, Telnet 등과 같은 프로토콜이 있다.

해당 통신 패킷들은 방금 나열한 프로토콜에 의해 모두 처리되며 우리가 사용하는 브라우저나, 메일 프로그램은 프로토콜을 보다 쉽게 사용하게 해주는 응용프로그램이다.

 

응용서비스의 예로, 가상 터미널(telnet)이 있습니다.