개발 지식/Network
OSI 7계층
언젠간코딩잘함
2023. 4. 26. 15:27
OSI 7 계층은 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로서, 네트워크 프로토콜 디자인과 통신 과정을 7개의
계층으로 구분하여 만든 표준구격이다. 초창기의 네트워크는 각 컴퓨터마다 시스템이 달랐기 때문에 하드웨어와 소프트웨어의 논리적인 변경 없이 통신할 수 있는 표준 모델이 나타나게 되었다.
- 통신이 일어나는 과정을 7단계로 크게 구분하여 단계별로 파악이 가능
- 컴퓨팅 장치나 네트워킹 장치를 만들 때 이 모델을 참조해서 모든 통신 장치를 만듬
- 네트워크 구성 요소를 표준화함으로 서로 다른 통신 장치와의 상호 호환 가능
- 각 계층은 독립적인 모듈로 구성되어 있음
- 이상이 생기면 해당 단계만 고쳐서 해결 가능
- 각 계층은 상하 계급 구조를 가지고 있음
- 물리 계층: 하드웨어 / 데이터링크 계층: 하드웨어 + 소프트웨어 / 3 계층부터는 소프트웨어
Physical Layer
1 계층 물리 계층은 상위 계층(데이터 링크)에서 전송된 데이터를 물리적인 전송 매체를 통해 다른 시스템에 전기적 신호를 전송하는 역할을 한다. 즉 기계어를 전기적 신호로 바꿔서 와이어에 실어주는 것.
데이터를 전달만 할 뿐, 전송받는 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 관심 없음.
- 전송단위: 비트
- 장비: 통신 케이블, 리피터, 허브 등이 있음
Data-link Layer
2 계층 데이터 링크 계층은 네트워크 기기들 사이의 데이터 전송을 하는 역할을 한다.
시스템 간의 오류 없는 데이터 전송을 위해 패킷(Packet)을 프레임(Frame)으로 구성하여 물리 계층으로 전송한다.
네트워크 계층에서 정보를 받아 주소와 제어 정보를 헤더와 테일에 추가한다.
- Point to Point 간 신뢰성 있는(안전한) 전송을 보장하기 위한 계층
- 물리 계층을 통해 송수신되는 데이터의 전송 오류를 감지하는 기능을 제공, 오류 감지 시 재전송
- MAC(맥) 주소를 가지고 통신
- 전송단위: 프레임
- 장비: 브리지, 스위치 등
- 프로토콜: 이더넷, MAC, PPP, ATM, LAN, Wifi
MAC Address: 컴퓨터 간 데이터를 전송하기 위한 컴퓨터의 물리적 주소
Network Layer
3 계층 네트워크 계층은 기기에서 데이터그램(Datagram)이 가는 경로를 설정해 주는 역할을 한다.
라우팅 알고리즘을 사용하여 최적의 경로를 선택, 송신 측으로부터 수신 측으로 전송한다.
이때, 전송되는 데이터는 패킷(Packet) 단위로 분할하여 전송한 후 다시 합쳐진다.
2 계층이 노드 대 노드 전달을 감독한다면, 3 계층은 각 패킷이 목적지까지 성공적이고 효과적으로 전달하게 함
- 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠른 경로로 전달하는 기능(라우팅)이 가장 중요
- 여러 개의 노드를 거칠 때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층
- 전송 단위: 패킷(Packet)
- 장비: 라우터, L3 스위치
- 프로토콜: IP, ICMP 등
Transport Layer
4 계층 전송 계층은 발신지에서 목적지(End to End) 간 제어와 에러를 관리한다.
패킷의 전송이 유효한지 확인하고 전송에 실패된 패킷을 다시 보내는 것과 같은 신뢰성 있는 통신을 보장하며,
헤드에는 세그먼트(Segment)가 포함된다. 주소설정, 오류 및 흐름 제어, 다중화를 수행한다.
- EndPoint의 사용자들이 신뢰성 있는 데이터를 주고받게 해주는 역할 (오류 검출 및 복구, 흐름 제어와 중복 검사)
- 패킷 생성 및 전송 (전송이 유효 한 지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송)
- 헤더에 포트 번호가 포함되어 있음 (포트 번호: 여러 프로세스 중 자기가 가야 할 프로세스를 구분하기 위한 번호)
- 전송 단위: 세그먼트(Segment)
- 장비: 게이트웨이(GateWay), L4 스위치
- 프로토콜: TCP, UDP, ARP, RTP
- TCP
- 대부분 TCP 사용
- 신뢰적인 전송 보장(패킷 손실, 중복, 순서 바뀜 등이 없도록 보장) - ACK 사용
- IP가 처리할 수 있도록 데이터를 여러 개의 패킷으로 나누고, 도착지에서 완전한 데이터로 패킷을 재조립
- 데이터 전송 단위: 세그먼트
- UDP
- 비연결성, 비신뢰성 서비스
- TCP와 다르게 패킷을 나누고 재조립하는 과정 없이 수신지에서 제대로 받든 말든 데이터를 보내기만 함
- 이때 에러와 그에 따른 재전송, 대체는 애플리케이션에서 처리해야 함
- 속도는 빠름 (RTP 서비스에 사용)
- 데이터 전송 단위: 블록 형태의 다이어그램
- TCP
Session Layer
5 계층 세션 계층은 통신 세션을 구성하는 계층으로, 포트(Port) 번호를 기반으로 연결한다.
통신 장치 간의 상호 작용을 설정하고 유지하며 동기화한다.
동시 송수신(Duplex), 반이중(Half-Duplex), 전이중(Full-Duplex) 방식의 통신과 함께 체크 포인팅과 종료,
다시 시작 과정 등을 수행한다.
- Session: 클라이언트와 웹 서버 간 네트워크 연결이 지속 유지되고 있는 상태
(사용자가 브라우저를 열어 서버에 접속한 뒤 접속을 종료할 시점까지를 의미) - 네트워크 상 양쪽 연결을 관리, 지속시켜 주는 계층
- 세션 생성, 유지, 종료, 전송 중단 시 복구 기능 수행(OS가 세션 계층으로 이 역할을 수행)
- TCP/IP 세션을 만들고 없애는 역할
- 프로토콜: NetBIOS, SSH, TLS
Presentation Layer
6 계층 표현 계층은 송신 측과 수신 측 사이에서 데이터의 형식(png, jpg 등)을 정해준다.
받은 데이터를 코드 변환, 구문 검색, 인코딩-디코딩 및 암호화, 압축의 과정을 통해 올바른 표준 방식으로 변환.
- 응용 계층으로부터 전달받거나 전송하는 데이터의 인코딩-디코딩 및 암호화 등이 이루어지는 계층
- 코드 간의 번역을 담당
- 프로토콜: JPG, MPEG, SMB, AFP
Application Layer
7 계층 응용 계층은 사용자와 바로 연결되어 있으며 응용 SW를 도와주는 계층이다.
사용자로부터 정보를 입력받아 하위 계층으로 전달하고 하위 계층에서 전송한 데이터를 사용자에게 전달한다.
파일 전송, DB, 메일 전송 등 여러 가지 응용 서비스를 네트워크에 연결해 주는 역할을 한다.
- 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 네트워크에 연결 및 수행하는 역할
- 사용자와 직접 접하는 유일한 계층
- 사용자로부터 정보를 입력받아 하위 계층으로 전달, 하위 계층에서 전송한 데이터를 사용자에게 전달
- UI 부분, I/O 부분
- 대표적인 프로토콜: HTTP, DNS, Telnet, FTP 등
송신 측에서 응용 계층부터 물리 계층까지 각 계층마다 헤더를 붙여 캡슐화
수신 측에서 물리 계층부터 응용 계층까지 헤더를 제거하는 역캡슐화
