OSI 7 Layer

네트워크 개요

네트워크 정의

•컴퓨터나 기타 기기들이 리소스를 공유하거나 데이터를 주고받기 위해 유선 혹은 무선으로 연결된 통신 체계

 

네트워크의 주요 기능

•어플리케이션 목적에 맞는 통신 방법 제공

  *어플리케이션: 컴퓨터와 사용자 간의 상호 작용을 통해 특정 작업을 수행하는 소프트웨어 프로그램

•신뢰할 수 있는 데이터 전송 방법 제공

•네트워크 간의 최적의 통신 경로 결정

•목적지로 데이터 전송

•노드 사이의 데이터 전송

 

 

위와 같이 통신 기능이 제대로 동작하기 위해서는 참여자들 사이에서 약속된 통신 방법이 필요하다.

↓

네트워크 프로토콜: 네트워크 통신을 하기 위해 통신에 참여하는 주체들이 따라야 하는 형식, 절차, 규약

↓

단 하나의 프로토콜로 표현하기 힘들어 모듈화를 시켜 계층 구조를 만듦

•OSI 7계층(7계층): 범용적인 네트워크 구조 (이론적)

•TCP/IP 스택(4계층): 인터넷에 특화된 네트워크 구조 (실용적)

 

OSI 7 Layer & TCP/IP 4 Layer

 

OSI 7 Layer란?

•OSI 7 계층 모델은 1984년 국제표준화기구(ISO, International Organization for Standardization)에서 네트워크 통신의 표준화를 위해 제안한 모델

•다양한 네트워크 장비와 프로토콜들이 상호 운용 가능하도록 하기 위한 표준 모델을 만듦

•네트워크 아키텍처의 표준화를 통해 다양한 네트워크 기술 및 제품 간의 상호 운영성을 보장

 

•OSI 7 Layer가 만들어진 궁극적인 목적
1. 표준화를 통한 서로 다른 회사와 통신하기가 편해져 비용 절감
2. 세분화를 통한 신속한 장애문제 해결 및 교육적인 효과 상승

 

•특징

•7개로 이루어진 계층은 각각 독립적인 모듈로 구성

•각 계층은 상하 계급 구조를 가짐

•상위 계층의 프로토콜이 동작하기 위해서는 하위의 모든 계층에 문제가 없어야 한다.

 

응용 계층(L7)

•기능: 사용자와 직접 상호작용하는 응용 프로그램을 지원한다.

•역할: 이메일, 웹 브라우저 등 사용자와 상호작용하는 응용 프로그램에서 데이터를 주고받는다.

 

•전송 단위: 데이터, 메세지

•예시: HTTP, FTP, SMTP, DNS(웹페이지가 보고 싶을 때 HTTP 통신,파일을 서버에 다운 및 업로드 FTP,도메인을 ip주소로 바꾸고 싶으면 DNS,이메일을 사용하고 싶으면 SMTP)

 

표현 계층(L6)

•기능: 7계층에서 만들어진 데이터를 “확장자”를 부여하여 표현해주는 계층. 데이터를 다른 형식으로 변환하고, 암호화/복호화하여 데이터의 보안을 유지(메시지 포맷 관리)

 

•역할: 데이터 형식 변환, 압축, 암호화 등을 통해 데이터를 상호 호환 가능한 형태로 만듦

•전송 단위: 데이터, 메세지

•예시: 텍스트 파일을 ASCII로 변환, 데이터 압축/암호화, ppt->pptx

 

세션 계층(L5)

•기능: 응용 프로그램 간의 세션을 설정하고 관리한다.

•역할: 세션을 시작, 유지, 종료하며, 데이터 교환을 위한 동기화를 제공한다.

•전송 단위: 데이터, 메시지

•예시: 로그인을 통해 로그인 상태로 세션을 설정하고, 데이터 통신을 관리한다.

 

*세션: 물리적 연결(케이블)외 IP(논리주소), MAC주소(물리주소)등 논리적인 연결을 통해 통신/프로세스들 사이에 통신을 수행하기 위해서 메세지 교환을 통해 서로를 인식 한 이후부터 통신을 마칠 때까지의 기간

*동기화: 동기점을 설정해서 송수신 중 오류가 발생하면 동기화 이후부터 다시 재전송한다.

 

넘어가기에 앞서...

•7~5계층은 데이터를 송수신하는 양쪽 종점 컴퓨터 내의 프로세스들 간의 통신 프로토콜이라 할 수 있다.

•전송단위가 데이터, 메세지인 이유는 이 계층들이 주로 애플리케이션과 사용자 간의 데이터 교환을 처리하기 때문에

 

•4~1계층의 주된 기능은 데이터를 전달하는 것(+양쪽 외에 있는 노드들도)

•네트워크 경로 설정+물리적 연결

 

전송 계층(L4)

•기능: 데이터를 신뢰성 있게 전송하며, 전송 속도 조절과 오류 제어를 담당한다.

•역할: 데이터의 송수신을 관리하고, 신뢰성 있는 연결(TCP)과 빠른 전송(UDP)을 제공한다.

•전송 단위: TCP-세그먼트, UDP-데이터그램

 

•장비: L4 스위치

•예시: TCP(신뢰성, 연결지향적), UDP(비신뢰성, 비연결성, 실시간)

 

네트워크 계층(L3)

•기능: 데이터를 여러 경로를 거쳐 목적지까지 전달한다.

•역할: 데이터를 목적지까지 최적의 경로로 전달하며, 라우팅을(데이터가 표적에 도달하기 위한 최상의 물리적 경로를 찾는 과정) 통해 경로를 설정한다.

 

•전송 단위: 패킷

•장비: 라우터

•예시: IP 주소

 

데이터 링크 계층(L2)

•기능: 데이터가 만들어지는 단계. 이웃한 기기 간의 데이터 전송을 담당하며, 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 수정한다.

•역할: 프레임 단위로 데이터를 주고받으며, 프레임에 물리적 주소(mac주소)를 부여하고  흐름 제어, 오류 제어, 접근 제어, 동기화 등을 수행한다.

•전송 단위 : 프레임

•장비: 스위치, 브리지

•예시: Ethernet

•

*MAC주소: 컴퓨터 간 데이터를 전송하기 위한 컴퓨터의 물리적 주소

*MAC 주소는 장치의 각 네트워크 인터페이스에 할당된 고유 식별자. IP 주소는 컴퓨터 네트워크에 연결된 장치에 할당된 숫자 식별자

*MAC 주소 기반 통신(ARP:ip->mac주소로 변환)

 

물리 계층(L1)

•기능: 데이터를 전기적 신호로 변환하여 전송한다.

•역할: 컴퓨터가 0과 1의 신호를 아날로그 신호로 변환하여 물리적 장비로 전송하고, 이를 다시 0과 1의 디지털 신호로 해석하는 역할을 한다.

•전송 단위:Bits 단위

•미디어 타입: 구리, 광섬유, 공기(무선)

•장비: 허브, 리피터, 통신 케이블

 

데이터 캡슐화와 역캡슐화

•캡슐화: 데이터를 보내기 전에 각 계층을 거치면서 필요한 정보를 덧붙이는 과정. 예를 들어, 소포를 포장하는 것처럼 각 계층에서 헤더와 푸터를 추가하여 데이터를 전송한다.

•역캡슐화: 데이터를 받을 때 각 계층에서 헤더와 푸터를 제거하고 원래의 데이터를 복원하는 과정.

 

네트워크 통신의 전체 흐름

EX.이메일을 보내는 과정

•1. 응용 계층 (Application Layer): 작성된 이메일이 응용 계층에서 표현 계층으로 전달

•2. 표현 계층 (Presentation Layer): 데이터 형식 변환, 압축, 암호화가 이루어지며, 세션 계층으로 전달

•3. 세션 계층 (Session Layer): 동기화를 위해 주기적으로 동기점을 삽입하여 전송 계층으로 전달

•4. 전송 계층 (Transport Layer): 발신지와 목적지를 정하고, 오류 제어 및 흐름 제어를 수행

•5. 네트워크 계층 (Network Layer): 라우팅 정보를 삽입하고, 패킷으로 나누어 데이터 링크 계층으로 전달

•6. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer): 프레임 단위로 나누고, MAC 주소를 지정하여 물리 계층으로 전달

•7. 물리 계층 (Physical Layer): 데이터를 전기적 신호로 변환하여 전송

•

이와 같은 과정을 통해 데이터가 목적지에 도달하고, 역캡슐화를 거쳐 원래의 데이터를 복원하게 된다.

 

사진출처:

네트워크 https://hasonss.com/blogs/wp-content/uploads/2023/11/network-infrastructure-2.webp

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*PPT

[3주차]OSI 7 Layer.pptx

2.78MB

*참고자료:

네트워크 | OSI 7 계층 그림과 함께 이해하기 (velog.io)

OSI 모델이란? | OSI 7계층 | Cloudflare