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[Network] OSI 7계층 정리, 각 계층별 설명

jungeun960 2021. 5. 21. 16:28

OSI(Open Systems Interconnection) 7 계층

  • 통신이 일어나는 과정을 7단계로 정의한 국제 통신 표준 규약이다.
  • 계급, 상하구조가 존재한다.  ex) 물리적 회선 연결이 있어야 데이터를 보내고 소프트웨어가 동작한다.
  • 각 계층은 독립되어있다. -> 용이성, 유지관리의 수월성
  • 암기 TIP : 모든 사람은 데이터 처리가 필요한 듯하다(All-People-Seem-To-Need-Data-Processing)
  1. 물리(Physical Layer) : 데이터를 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능을 진행하는 공간. 장비로는 통신 케이블, 허브가 존재한다.
  2. 데이터 링크(Data Link Layer) : 물리계층으로 송/수신되는 정보 확인하고 오류 없는 통신을 위해 여러 역할을 수행한다. MAC 주소를 통해 통신함. 장비로는 브릿지와 스위치가 존재한다.
  3. 네트워크(Network) : 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능. 라우터를 통해 경로를 선택하여 IP주소를 지정하고 경로에 따라 패킷을 전달해준다. 장비로는 라우터가 존재한다.
  4. 전송(Transport) : 두 호스트 시스템으로부터 발생하는 데이터의 흐름을 제공한다. 
  5. 세션(Session) : 통신 시스템 사용자 간의 연결을 유지 및 설정한다.
  6. 표현(Presentation) : 세션 계층 간의 주고받는 인터페이스를 일관성 있게 제공한다.
  7. 응용(Application) : 사용자가 네트워크에 접근할 수 있도록 서비스를 제공한다.

ex) 미국에 있는 친구에게 편지를 보낸다

  • 응용(Layer 7) : 편지를 쓴다
  • 표현(Layer 6) : 한글로 작성한 편지를 미국 친구가 알아볼 수 있게 번역한다.
  • 세션(Layer 5) : 미국 친구의 집 주소를 기입한다.
  • 전송(Layer 4) : 우체국에 편지를 접수시키기 위한 절차, 즉 배 또는 비행기 등의 운송수단 결정
  • 네트워크(Layer 3) : 우체국에 있는 여러 편지들을 같은 목적지별로 분류한다.
  • 데이터링크(Layer 2) : 해당되는 목적지와 운송 방법에 따라 분류하며, 해당되는 목적지와 직접 연결이 되지 않는 경우 중간 경유지를 선택하여 분류하는 작업이다.
  • 물리계층(Layer 1) : 실제적으로 편지가 배, 비행기, 자동차 등의 운송수단에 의해서 운송되는 것을 의미한다.

 

ex) 이메일 전송을 한다 ( 참고자료 )

  • 응용(Layer 7) : 이메일 프로그램을 통해 이메일을 작성한다.
  • 표현(Layer 6) : 공통된 표현 형식으로 데이터를 변환하거나, 암호화, 압축을 수행한다.
  • 세션(Layer 5) : 데이터의 동기화를 위해 일정한 길이마다 sync를 삽입하여 전송 계층으로 데이터를 전달한다.
  • 전송(Layer 4) : 발신지와 목적지의 주소를 지정하고, 연결 방식, 흐름제어, 오류제어를 한다. 그리고, 데이터를 전송할 수 있는 세그먼트 단위로 나눈다.
  • 네트워크(Layer 3) : 발신지와 목적지의 주소가 아닌 라우팅에 필요한 논리 주소를 설정하고, 패킷에 대한 라우팅 정보를 삽입한다.
  • 데이터링크(Layer 2) : 프레인 단위로 데이터를 나눈다. 그리고 MAC 주소를 지정하고, 각 양 끝단의 속도차이에 대해 원활하게 해주기 위한 흐름제어를 한다. 또한 데이터의 오류를 막기 위해 CRC방법이나 체크썸 방식을 사용해 데이터를 받는 쪽에서 데이터의 오류를 검사할 수 있도록 설정한다.
  • 물리계층(Layer 1) : 전송 매체가 일반 케이블인지, 광 케이블인지 등의 설정을 한다. 그리고 전송 방식과 데이터를 회선으로 보내기 위한 전기적인 변환을 담당한다.

 

1. 물리계층(Physical Layer)

ex) 해리포터는 부엉이, 편지는 우편부, 통신에도 매체가 필요하다 -> 유선은 UTP, STP 케이블이나 광케이블, 무선은 공기

  • 데이터를 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능을 진행하는 공간
  • 장비 : 통신 케이블, 리피터, 허브, 모뎀 등
  • 데이터 단위 : 데이터는 0과 1의 비트열, 즉 On, Off 전기적 신호 상태로 이루어진다.
  • 데이터를 전달하기만 한다. 어떤 에러가 있는지 등에는 전혀 관여하지 않는다.
  • 이진 데이터를 어떤 시그마로 만드느냐 -> 인코딩 기술
  • 신호를 주고받기 위한 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해 데이터를 전송
  • 대역폭과 전송효율이 중요

 

2. 데이터 링크 계층(Data Link Layer) 

  • 물리계층으로 송/수신되는 정보를 확인하고 오류 없는 통신을 위해 여러 역할을 수행한다.
  • MAC 주소를 통해 통신한다. 프레임에 Mac 주소를 부여하고 에러 검출, 재전송, 흐름 제어를 진행한다.
  • 장비 : 브릿지, 스위치
  • 데이터 단위 : 프레임(Frame)
  • 하드웨어와 소프트웨어 특성을 둘 다 가진다 (물리계층은 하드웨어적 특성을 가지고, 네트워크 계층부터는 소프트웨어적인 특성을 가진다. 연결다리 역할)

( + 심화 )

ex) 한국에서 미국IP로 전달해줘 -> 각 노드를 타고 메세지가 전달된다

  • 데이터 링크 계층은 직접 연결된 서로 다른 2개의 네트워킹 장치 간의 데이터 전송을 담당하는 계층
  • 이 계층에서 전송되는 데이터를 프레임(Frame)이라고 한다.
  • 이 계층에서 사용되는 다양한 프로토콜은 용도에 따라 프레임의 종류, 길이 등의 정보를 정의한다.
  • MAC(Media Access Control)이라고 하는 매체 접근 제어 기능
  • 48비트 길이의 주소를 가짐
  • 주요 역할 -> 오류 없는 통신을 위한 역할
    • 프레이밍(Framing) : 물리 계층을 통해 수신한 신호를 조합하여 프레임 단위의 정해진 크기의 데이터 유닛으로 만들어 처리
    • 흐름 제어(Flow Control) : 송신 측과 수신 측 간에 데이터를 주고받을 때, 너무 많거나 너무 적게 데이터를 송수신하지 않도록 데이터 흐름을 적절히 제어)
    • 오류 제어(Error Control) : 프레임 전송 시에 발생한 오류를 복원하거나 재전송
    • 접근 제어(Access Control) : 매체 상에 통신 주체가 여럿 존재할 때, 데이터 전송 여부를 결정
    • 동기화(Synchronization) : 프레임 구분자

 

(+ MAC 주소란 )

  • 컴퓨터 간 데이터를 전송하기 위해 있는 컴퓨터의 물리적 주소, 하드웨어 주소
  • 그 기계의 고유번호, 그 하드웨어만 가지고 있는 식별변호 (= 주민번호)
  • IP는 변할 수 있지만 MAC은 변하지 않는다
  • MAC 주소는 데이터링크 계층에 사용되고, IP주소는 네트워크 계층에서 사용된다

ex) '서울특별시 ~~~(IP)'에 사는 '00(MAC 주소)'에게 편지를 보내줘 // 00이 변하지 않은 이름이라 가정

 

3. 네트워크 계층 (Network Layer)

  • 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)을 담당한다.
  • 라우터를 통해 이동할 경로를 선택하여 IP주소를 지정하고, 해당 경로에 따라 패킷을 전달해준다. (= 패킷을 네트워크 간의 IP를 통하여 데이터를 전달한다)
  • 라우팅, 흐름제어, 오류제어, 세그먼테이션 등을 수행한다.
  • 장비 : 라우터
  • 데이터 단위 : 패킷(Packet)

 

4. 전송 계층(Transport Layer)

  • 두 호스트 시스템으로부터 발생하는 데이터의 흐름을 제공한다. 
  • TCP와 UDP 프로토콜을 통해 통신을 활성화한다. Port를 열어두고, 프로그램들이 전송할 수 있도록 제공해준다.
  • 데이터 단위 : 세그먼트(Segment)

+ TCP : 신뢰성, 연결지향적 / UCP : 비신뢰선, 비연결성, 실시간

5. 세션 계층(Session Layer)

  • 통신 시스템 사용자 간의 연결을 유지 및 설정한다.
  • 데이터가 통신하기 위한 논리적 연결을 담당한다. 세션을 만들고 없애는 책임을 지니고 있다.
  • API, Socket

 

6. 표현 계층(Presentation Layer)

  • 세션 계층 간의 주고받는 인터페이스를 일관성 있게 제공한다.
  • 데이터 표현에 대한 독립성을 제공하고, 암호화하는 역할을 담당한다.
  • 파일 인코딩, 명령어를 포장, 압축, 암호화 한다.
  • JPEG, MPEG 등

 

7. 응용 계층(Application Layer)

  • 사용자가 네트워크에 접근할 수 있도록 서비스를 제공한다.
  • 최종 목적지로, 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.
  • 사용자 인터페이스, 전자우편, 데이터베이스 관리 등의 서비스를 제공한다.
  • HTTP(HyperText Transfer Protocol), SMTP(Simple Mail Transfer Protocol), FTP(File Transfer Protocol), DNS 등

 

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