OSI 7계층은 통신기술을 이용해 데이터를 주고 받고 하는 부분에서
커뮤니케이션이나 프로토콜의 이해, 통신장비의 동작흐름 등을
계층별로 파악할 수 있습니다.
개념
•
국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로, 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것이다. (위키피디아)
•
네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것을 말한다. (요약)
탄생배경
•
초기 여러 정보 통신 업체 장비들은 자신의 업체 장비들끼리만 연결이 되어 호환성이 없었음
•
모든 시스템들의 상호 연결에 있어 문제없도록 표준을 정한것이 OSI 7계층
•
표준(호환성)과 학습도구에 의미로 제작
OSI 7 계층을 나눈이유는?
계층을 나눈 이유는 통신이 일어나는 과정이 단계별로 파악할 수 있기 때문이다.
7단계 중 특정한 곳에 이상이 생기면 다른 단계의 장비 및 소프트웨어를 건들이지 않고도 이상이 생긴 단계만 고칠 수 있기 때문이다.
예시 :
PC방에서 오버워치를 하는데 연결이 끊겼다.
어디에 문제가 있는지 확인하기 위해서는
모든 PC가 문제가 있다면
라우터의 문제(3계층 네트워크 계층)이거나 광랜을 제공하는 회사의 회선 문제(1계층 물리 계층)
한 PC만 문제가 있고
오버워치 소프트웨어에 문제가 있다면(7계층 어플리케이션 계층)
오버워치 소프트웨어에 문제가 없고, 스위치에 문제가 있으면(2계층 데이터링크 계층)
있다고 판단해 다른 계층에 있는 장비나 소프트웨어를 건들이지 않는것이다.
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작동 원리
1.
OSI 7계층은 응용, 표현, 세션, 전송, 네트워크, 데이터링크, 물리계층으로 나뉨.
2.
전송 시 7계층에서 1계층으로 각각의 층마다 인식할 수 있어야 하는 헤더를 붙임(캡슐화)
3.
수신 시 1계층에서 7계층으로 헤더를 떼어냄(디캡슐화)
4.
출발지에서 데이터가 전송될 때 헤더가 추가되는데 2계층에서만 오류제어를 위해 마지막 부분에 추가
5.
물리계층에서 1, 0 의 신호가 되어 전송매체 (동축케이블, 광섬유 등)을 통해 전송
OSI 7 계층 단계
물리 계층 (Physical Layer):
•
설명:
◦
데이터를 전송하기 위한 물리적인 매체와 전송 방식을 다룹니다.
◦
단지 데이터 전달의 역할을 할 뿐이라 알고리즘, 오류제어 기능이 없음
•
데이터 단위: 비트(bit)
# 전기신호로 구성
01010101010101010101010101010101
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•
예시: 케이블, 리피터, 허브
데이터 링크 계층 (Data Link Layer):
•
설명
◦
물리적인 연결을 통하여 인접한 두 장치 간의 신뢰성 있는 정보 전송을 담당(Point-To-Point 전송)
◦
프레임에 주소부여(MAC - 물리적주소) / 에러검출/재전송/흐름제어
•
데이터 단위: 프레임(frame)
# 이더넷 프레임으로 구성
| MAC 주소(출발지) | MAC 주소(목적지) | 유형 | 데이터 | CRC |
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•
예시: 이더넷 스위치, MAC 주소
네트워크 계층 (Network Layer):
•
설명:
◦
패킷의 경로 설정과 라우팅을 처리하며 IP주소를 사용하여 목적지까지 전달(최적의 경로를 설정)
◦
라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션(segmentation/desegmentation), 오류 제어, 인터네트워킹(Internetworking) 등을 수행한다.
◦
주소부여(IP) / 경로설정(Route)
•
데이터 단위: 패킷(packet)
# IP 패킷으로 구성
| 버전 | 헤더 길이 | 유형 | 총 길이 | 식별자 | 플래그 | 프래그먼트 오프셋 | TTL | 프로토콜 | 헤더 체크섬 | 출발지 IP | 목적지 IP | 데이터 |
Mathematica
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•
예시: 인터넷 라우터, IP 주소
전송 계층 (Transport Layer):
•
설명:
◦
신뢰성 있는 데이터 전송과 흐름 제어를 담당
◦
시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용
•
데이터 단위: 세그먼트(segment), 데이터그램(Datagram)
# ex) TCP 세크먼트로 구성
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Source Port | Destination Port |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Sequence Number |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Acknowledgment Number |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Data | Reserved|C|E|U|A|P|R|S|F| Window Size |
| Offset | |W|C|R|G|K|H|T|N| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Checksum | Urgent Pointer |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Options (if any) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
| Data Payload |
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
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•
예시: TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol)
세션 계층 (Session Layer):
•
설명:
◦
양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공
◦
데이터 교환을 관리하고 세션 설정 및 유지를 제공
◦
TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 짐
◦
통신을 하기 위한 세션을 확립/유지/중단 (운영체제가 해줌)
•
데이터 단위: 세션(session)
# 세션 데이터로 구성
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•
예시: SCP, SOCKS
표현 계층 (Presentation Layer):
•
설명:
◦
◦
데이터의 형식 변환과 암호화를 처리하여 응용 계층에 적절한 형태로 제공
•
데이터 단위: 데이터(data)
# 데이터 변환 및 암호화 수행
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예시: JPEG 압축, SSL(Secure Sockets Layer)
응용 계층 (Application Layer):
•
설명:
◦
응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행
•
데이터 단위: 메시지(message)
# 메시지로 구성
HTTP 요청 메시지:
GET /index.html HTTP/1.1\r\nHost: example.com\r\n\r\n
HTTP 응답 메시지:
HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n<html><body><h1>Hello, World!</h1></body></html>
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예시: HTTP 웹 서버, SMTP 이메일 클라이언트
위의 데이터 단위의 예시는 이해를 돕기 위해 추가한 것이기 때문에
실제 모형과는 다를 수 있습니다.
애초에 프로그래밍 언어로 조작 가능한 계층은 전송~응용 계층까지 이므로
그 하위 계층은 어떤 역할을 하는지 흐름만 이해하길 바란다.
참고로 세션, 표현, 응용 계층은 용도에 따라 구분을 하지만,
결국은 데이터를 주고받는 규칙이라고 볼 수 있다.
(그래서, 5계층으로 요약하여 구분하기도 한다.)