[Network] - OSI 7계층
OSI(Open Systems Interconnection) 7 계층이란?
OSI 7 계층은 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 개념적 프레임워크 말한다.
OSI 7 계층 모델을 만든 이유는?
네트워크 구조상 정말 많은 방식으로 End to End 연결이 가능하다.
행성급의 전기 신호가 있다면 미국 - 한국을 안테나 - 안테나로 바로 연결할 수도 있는데, 이런 경우에는 허브, 스위치 등의 네트워크 장비들은 하나도 필요 없다.
그러나 그런 예외는 우주에서나 존재하므로, 대부분은 공유기에 모뎀을 써서 기지국에 연결한다.
이런 정형화된 경우를 고려해 고안된 것이 OSI 7계층이다.
OSI 7계층은 다음의 장점들을 가진다.
복잡한 시스템에 대한 이해 공유
계층을 나눈 이유는 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악할 수 있기 때문이다.
추상화를 통해 시스템을 더 작고 관리 가능한 부분으로 분해하는 기능은 사람들이 이해하기 쉽고, 흐름을 한눈에 알아보기 쉽게 만든다.
유연한 표준화
OSI 모델은 레벨 간에 사용할 프로토콜을 지정하지 않고 프로토콜이 수행하는 작업을 지정한다.
네트워크 통신 개발을 표준화하여 사람들이 시스템에 대한 사전 지식 없이도 매우 복잡한 시스템을 신속하게 이해, 구축 및 분해할 수 있도록 한다.
더 빠른 연구 및 개발
엔지니어가 작업을 더 잘 이해할 수 있다.
또, 7단계 중 특정 단계에 이상이 생기면 다른 단계의 장비 및 소프트웨어에 대한 간섭 없 이상이 생긴 단계만 고칠 수 있게 된다.
1계층 - 물리계층(Physical Layer)
이 계층에서는 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 하나의 패킷 신호를 그대로 다른 포트에 나눠서 보내준다. 단지 데이터를 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능만 할 뿐이다. 이 계층에 속하는 대표적인 장비는 통신 케이블, 리피터, 허브등이 있다.
➡️ 케이블, 리피터, 허브를 통해 데이터 전송.
2계층 - 데이터 링크계층(DataLink Layer)
물리계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 수행할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.
따라서 통신에서의 오류도 찾아주고 재전송도 하는 기능을 가지고 있는 것이다.
- 2계층에서는 맥 주소를 가지고 통신하게 된다.
- 2계층에서 전송되는 단위를 프레임이라고 하고, 대표적인 장비로는 브리지, 스위치 등이 있다.
데이터 링크 계층(Data link layer)은 포인트 투 포인트(Point to Point) 간 신뢰성있는 전송을 보장하기 위한 계층으로 CRC 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요하다.
주소 값은 물리적으로 할당 받는데, 이는 네트워크 카드가 만들어질 때부터 맥 주소(MAC address)가 정해져 있다는 뜻이다.
주소 체계는 계층이 없는 단일 구조이다. 데이터 링크 계층의 가장 잘 알려진 예는 이더넷이다.
➡️ 브릿지나 스위치를 통해 맥주소를 가지고 물리계층에서 받은 정보를 전달
➡️ 프레임에 주소부여(MAC - 물리적주소)
➡️ 에러검출/재전송/흐름제어
3계층 - 네트워크 계층(Network Layer)
네트워크 계층에서 가장 중요한 기능은 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)이다.
네트워크 계층의 역할은 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 것이다.
따라서 네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션(segmentation/desegmentation), 오류 제어, 인터네트워킹(Internetworking) 등을 수행한다.
주로 라우터가 이 계층에서 동작하고 이 계층에서 동작하는 스위치도 있다.
➡️ 주소부여(IP), 경로설정(Route)
+IP 프로토콜
TCP/IP 기반의 인터넷 망을 통하여 데이타그램의 전달을 담당하는 프로토콜
TCP/IP 상에서 IP 계층이 네트워크 계층에 해당한다.
즉, 패킷을 목적지까지 전달하는 역할 및 그에 수반되는 기타 역할을 한다.
주요 역할 :
- IP 계층에서는 그 하위 계층인 데이터링크 계층의 특성에 관계없이 독립적인 역할 수행.
주요 기능:
- IP 계층에서 IP 패킷의 라우팅 대상이 됨 (Routing)
- IP 주소 지정 (Addressing)
주요 특징:
신뢰성(에러제어)및흐름제어기능이 전혀 없음- 신뢰성을 확보하려면 IP 계층 위의 TCP와 같은 상위 트랜스포트 계층에 의존
- 비연결성 데이터그램 방식으로 전달되는 프로토콜
- 패킷의 완전한 전달(소실,중복,지연,순서바뀜 등이 없게함)을 보장 않음
4계층 - 전송 계층(Transport Layer)
통신을 활성화하기 위한 계층이다. 보통 TCP프로토콜을 이용하며, 포트를 열어서 응용프로그램들이 전송을 할 수 있게 한다. 만약 데이터가 왔다면 4계층에서 해당 데이터를 하나로 합쳐서 5계층에 던져 준다.
전송 계층(Transport layer)은 양 끝단(End to end)의 사용자들이 신뢰성있는 데이터를 주고 받을 수 있도록 해 주어, 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해준다.
전송 계층은 특정 연결의 유효성을 제어하고, 일부 프로토콜은 상태 개념이 있고(stateful),
연결 기반(connection oriented)이다.
이는 전송 계층이 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송한다는 것을 뜻한다.
가장 잘 알려진 전송 계층의 예는 TCP이다.
➡️ 패킷 생성 및 전송
+TCP 프로토콜(Transmission Control Protocol)
TCP/IP 상에서 TCP 프로토콜이 OSI 7계층의 전송 계층(4계층)에 해당한다.
양종단 호스트 내 프로세스 상호 간에 신뢰적인 연결지향성 서비스를 제공한다.
주요 특징
- 신뢰성 있음 (Reliable)
- 패킷 손실, 중복, 순서바뀜 등이 없도록 보장
- TCP 하위계층인 IP 계층의 신뢰성 없는 서비스에 대해 다방면으로 신뢰성을 제공
-
- 같은 전송계층의 UDP가 비연결성(connectionless)인 것과는 달리, TCP는 연결지향적
- 연결 관리를 위한 연결설정 및 연결해제 필요연결지향적 (Connection-oriented)
+UDP 프로토콜(User Datagram Protocol)
전송 계층의 통신 프로토콜의 하나 (TCP에 대비됨)
신뢰성이 낮은 프로토콜로써 완전성을 보증하지 않으나, 가상회선을 굳이 확립할 필요가 없고 유연하며 효율적 응용의 데이타 전송에 사용.
주요 특징
- 비연결성이고, 신뢰성이 없으며, 순서화되지 않은 Datagram 서비스 제공
- 실시간 응용 및 멀티캐스팅 가능
- 헤더가 단순
5계층 -세션 계층(Session Layer)
데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결을 말한다. 통신을 하기위한 대문이라고 보면 된다.
하지만 4계층에서도 연결을 맺고 종료할 수 있기 때문에 우리가 어느 계층에서 통신이 끊어 졌나 판단하기는 한계가 있다.
그러므로 세션 계층은 4 계층과 무관하게 응용 프로그램 관점에서 봐야 한다.
세션 설정, 유지, 종료, 전송 중단시 복구 등의 기능이 있다.
세션 계층(Session layer)은 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다.
동시 송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duplex), 전이중 방식(Full Duplex)의 통신과 함께, 체크 포인팅과 유휴, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다.
이 계층은 TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 진다.
➡️ 통신하는 사용자들을 동기화하고 오류복구 명령들을 일괄적으로 다룬다.
➡️ 통신을 하기 위한 세션을 확립/유지/중단 (운영체제가 해줌)
6계층 - 표현 계층(Presentation Layer)
데이터 표현이 상이한 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화 한다.
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.
예를 들면, EBCDIC로 인코딩된 문서 파일을 ASCII로 인코딩된 파일로 바꿔 주는 것,
해당 데이터가 TEXT인지, 그림인지, GIF인지 JPG인지의 구분 등이 표현 계층의 몫이다.
➡️ 사용자의 명령어를 완성및 결과 표현. 포장/압축/암호화
7계층 - 응용 계층(Application Layer)
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. 한마디로 모든 통신의 양 끝단은 HTTP와 같은 프로토콜이지 응용프로그램이 아니다.
응용 계층(Application layer)은 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.
일반적인 응용 서비스는 관련된 응용 프로세스들 사이의 전환을 제공한다.
응용 서비스의 예로, 가상 터미널(예를 들어, 텔넷), "Job transfer and Manipulation protocol" (JTM, 표준 ISO/IEC 8832) 등이 있다.
➡️ 네트워크 소프트웨어 UI 부분, 사용자의 입출력(I/O)부분
+HTTP 프로토콜(HyperText Transfer Protocol)
웹 상에서 웹 서버 및 웹브라우저 상호 간의 데이터 전송을 위한 응용계층 프로토콜
처음에는, WWW 상의 하이퍼텍스트 형태의 문서를 전달하는데 주로 이용
현재에는, 이미지,비디오,음성 등 거의 모든 형식의 데이터 전송 가능
➡️HTTP 프로토콜에 대한 자세한 내용 ⬅️
reference