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개요

OSI 7 계층은 국제표준화기구(International Organization for Standardization, ISO)에서 개발한 모델로, 네트워크 프로토콜이 통신하는 구조를 7개의 계층으로 분리하여 각 계층 간 상호 작동하는 방식을 정해 놓은 것이다.

의의

  • OSI 7 계층을 안다면 네트워크 구성을 예측하고 이해할 수 있다.
  • 계층 별로 분할하여 분업이 가능하다.
  • 계층의 독립성
    • 7단계 중 특정한 곳에 이상이 생길 경우 다른 단계의 장비 및 소프트웨어를 건드리지 않고 이상이 생긴 단계만 고칠 수 있다.
    • 상위 계층에 영향을 미치지 않으면서 향상된 성능으로 교체가 가능하다.

OSI 7 계층 미리보기

  • 상위 계층 (5, 6, 7 계층) : 소프트웨어 형태로 구현 (사용자를 위한 계층, 데이터 생성)
  • 하위 계층 (1, 2, 3, 4 계층) : 하드웨어 형태로 구현 (데이터의 흐름 또는 전송을 담당)
계층 이름 데이터 단위
(정보 처리 단위)		 예시 프로토콜
7 응용 계층
Application Layer		 Data 텔넷(Telnet), 구글 크롬, 이메일, 데이터베이스 관리 HTTP, SMTP, SSH, FTP, Telnet, DNS, modbus, SIP, AFP, APPC, MAP
6 표현 계층
Presentation Layer		 Data 인코딩, 디코딩, 암호화, 복호화 ASCII, MPEG, JPEG, MIDI, EBCDIC, XDR, AFP, PAP
5 세션 계층
Session Layer		 Data 동기화 제어, 연결 세션 관리 NetBIOS, SAP, SDP, PIPO, SSL, TLS, NWLink, ASP, ADSP, ZIP, DLC
4 전송 계층
Transport Layer		 TCP-Segment,
UDP-datagram		 특정 방화벽 및 프록시 서버 TCP, UDP, SPX, SCTP, NetBEUI, RTP, ATP, NBP, AEP, OSPF
3 네트워크 계층
Network Layer		 Packet 라우터 IP, IPX, IPsec, ICMP, ARP, NetBEUI, RIP, BGP, DDP, PLP
2 데이터링크 계층
DataLink Layer		 Frame MAC 주소, 브릿지 및 스위치, 이더넷 Ethernet, Token Ring, AppleTalk, PPP, ATM, MAC, HDLC, FDDI, LLC, ALOHA
1 물리 계층
Physical Layer		 Bit 전압, 허브, 네트워크 어댑터, 중계기 및 케이블 사양, 신호 변경(디지털,아날로그) 케이블, 리피터

작동 원리

wiki.hash.kr

📤 데이터를 보낼 때 — 캡슐화

응용 계층에서 시작해 차례대로 내려와 물리 계층으로 간다.

아래 계층으로 내려갈수록 다양한 프로토콜에 의해 헤더가 더해진다.

(단, 2 계층(DataLink Layer)에서는 오류 제어를 위해 푸터에도 일부 데이터가 더해진다.)

📥 데이터를 받을 때 — 디캡슐화

물리 계층에서 시작해 차례대로 프로토콜의 헤더와 푸터를 분석하며 (떼어내며) 올라간다.

결과적으로 응용 계층에 도착했다면, 원본 데이터만 남게된다.

💡 데이터 캡슐화? 사용자 데이터가 각 계층을 지나면서 하위 계층은 상위 계층으로부터 온 정보를 데이터로 취급하며, 자신의 계층 특성을 담은 제어 정보를 헤더화시켜 붙이는 일련의 과정

계층별 주요 기능

Layer 7: 응용 계층 Application layer

응용 계층은 사용자에게 인터페이스(응용 프로그램)와 네트워크 서비스(HTTP, FTP, …)를 제공함으로써 데이터를 생성한다.

  • 네트워크 소프트웨어 UI
  • 사용자의 I/O

Layer 6: 표현 계층 Presentation Layer

표현 계층은 응용 계층에서 만들어진 데이터를 컴퓨터가 인식 할 수 있도록 데이터 표현 방식을 변환한다. 이 과정에서 데이터의 인코딩과 디코딩이 이뤄지고, 데이터를 안전하게 사용하기 위해 암호화와 복호화 작업도 표현 계층에서 이루어진다.

  • 데이터 부호화, 변화
  • 데이터 압축
  • 데이터 암호화, 복호화

Layer 5: 세션 계층 Session Layer

세션 계층은 응용 프로그램 또는 네트워크 간의 연결 상태를 담당한다. 포트(Port) 연결이라고도 한다. 통신 장치 간에 연결을 설정, 관리, 종료하고 연결이 전이중(양방향)인지 반이중(단방향)인지 확인한다. 즉, TCP/IP 세션을 만들고 없애며, 통신하는 사용자들을 동기화하고 오류 복구 명령들을 일괄적으로 다루며, 통신을 하기 위한 세션을 확립, 유지, 중단하는 작업을 수행한다. (너무 많다..)

  • 통신을 하기 위한 세션을 확립, 유지, 중단

Layer 4: 전송 계층 Transport Layer

전송 계층은 데이터 전송 방식을 결정하고, 서비스의 포트 번호를 구별한다. 종단간(end-to-end) 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하며 오류 검출 및 복구, 흐름 제어, 중복 검사 등을 수행한다.

데이터 전송 방식으로는 TCP(신뢰성)와 UDP(신속성)가 있는데 이는 다음 게시물에서 자세히 다루겠다.

  • 패킷 생성
  • 오류 검출 및 복구
  • 흐름 제어, 중복 검사

Layer 3: 네트워크 계층 Network Layer

네트워크 계층은 멀티 홉 통신을 담당하고, 여러 노드를 거칠 때마다 논리적 주소(ex. IP 주소)를 기반으로 출발지에서 목적지까지 가는 최적의 (가장 안전하고 빠르게) 데이터 경로를 결정한다. 즉, 실제 네트워크 간에 데이터 라우팅을 담당한다. 또한 데이터 스트림을 더 작은 단위로 분할하고, 필요에 따라 오류를 감지해 처리한다.

  • 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션, 오류 제어, 인터네트워킹 등

💡 홉? (컴퓨터 네트워크에서) 노드에서 다음 노드로 가는 경로

데이터링크 계층은 1홉 통신을 담당하고, 인접한 두 장치 간(Point to Point) 물리적 주소(MAC 주소)를 기반으로 신뢰성 있는 정보 전송을 담당한다. 데이터 전달과 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류 검출 및 수정하는 데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공한다.

  • 물리적 주소 부여 — MAC 주소
  • 에러 검출, 재전송, 흐름 제어

Layer 1: 물리 계층 Physical Layer

물리 계층은 네트워크 데이터가 전송되는 물리적 매체로, 데이터를 컴퓨터가 이해할 수 있는 2진수로 변환하고 전기적인 신호로써 전송로를 통해 목적지까지 실질적인 데이터를 전달한다. 즉, 데이터는 0(off)과 1(on)으로 이루어져 있다. 따로 오류 제어 기능은 없다.

  • 디지털 → 아날로그
  • 아날로그 → 디지털

OSI 7 Layer vs. TCP/IP 4 Layer

TCP/IP 는 현재 인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고 받는데 쓰이는 프로토콜의 모음이다. 간단히 공통점과 차이점에 대해 살펴보자.

공통점

  • 캡슐화, 프로토콜 사용
  • 다중화, 역다중화

차이점

OSI 7 Layer TCP/IP
7계층 모델 4계층 모델
역할 기반의 계층 프로토콜 집합 기반
통신 전반 기술 표준화 데이터 전송 기술 특화

Notice: 이 게시물은 wiki.hash.kr, wikipedia.org 사이트를 참고하였습니다.

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참고

스케줄러

January 20 2023

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