[Network] OSI 7계층

OSI 7계층

• Open System Intercon-nection
• 시스템 상호 연결에 있어 개방(열려있다, 표준)모델을 뜻한다
• 실제 인터넷에서 사용되는 TCP/IP OSI 참조 모델을 기반으로 상업적이고 실무적으로 이용될 수 있도록
  단순하된 현실화의 과정에서 채택된 모형

7계층은 왜 나눌까?

• 표준과 학습도구
• 표준화를 통해 장비별 포트, 프로토콜을 구별
• OSI 계층별 기능과 통신의 과정을 정립하여 교육하기 위한 목적으로 사용
• 통신이 일어나는 과정을 단계별로 알 수 있고, 특정한 곳에 이상이 생기면 그 단계만 수정할 수 있다

캡슐화 & 역캡슐화

 

• 캡슐화(Encapsulation)
  • 데이터를 전송할 때 각각의 레어마다 인식할 수 있는 헤더를 붙이는 과정
  • 2계층(Data layer, 데이터링크계층)에서는 오류제어를 위해 데이터의 뒷부분에도 일부 데이터가 추가됨
• 역캡슐화(Decapsulation)
  • 데이터가 각각의 레이어를 따라 올라가면서 헤더가 벗겨지는 과정

 

계층별 특징

• OSI 7계층에서 PDU(Process Data Unit)란 각 계층에서 전송되는 단위
• 계층 별 PDU
  • 1계층 : Bits
  • 2계층 : Frames
  • 3계층 : Packets
  • 4계층 : Segments
  • 5~7계층 : Data
• 용어
  
  • 분할 : 큰 용량의 데이터를 전송하기 위해 데이터를 나누는 기능
  • 재조립 : 분할된 데이터를 사용하기 위해 재조립 하는 기능
  • 캡슐화 : 각 계층을 거칠 때 마다 각 계층의 헤더가 계층별로 붙으며, 캡슐화를 진행
  • 순서 제어 : 전송되는 데이터의 순서를 조율하고 이를 통해 데이터가 중복되거나 유실되는지 체크
  • 흐름 제어 : 송신되어 데이터의 양과 전송률을 제한하는 기능
  • 오류 제어 : 데이터가 올바르게 수신되었는지 에러 검출 코드를 통해 체크하는 기능

1. 물리(Physical)

리피터, 케이블, 허브 등

• 단지 데이터 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능을 진행하는 공간
• 즉, 데이터를 전송하는 역할만 진행한다.
• 비트(Bit)단위의 PDU, 1(On)/0(Off)의 인코딩 전압 및 케이블 사양 핀의 수 등을 정의한 계층

 

2. 데이터 링크(Data Link)

브릿지, 스위치 등

• 물리 계층으로 송수신되는 정보를 관리하여 안전하게 전달되도록 도와주는 역할
• Mac 주소를 통해 통신한다. 프레임에 Mac 주소를 부여하고 에러검출, 재전송, 흐름제어를 진행한다.
• 프레임(Frame)단위의 PDU, MAC주소와 제어정보를 전송, 헤더를 통해 캡슐화 또는 캡슐화 해제
• IEEE802.2(LLC), IEEE802.3(CSMA/CD), IEEE802.5(Token Ring) 등등

 

3. 네트워크(Network)

라우터, IP

• 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능을 담당한다.
• 라우터를 통해 이동할 경로를 선택하여 IP 주소를 지정하고, 해당 경로에 따라 패킷을 전달해준다.
• 라우팅, 흐름 제어, 오류 제어, 세그먼테이션 등을 수행한다.
• 패킷(Packet)단위의 PDU, 패킷은 목적지까지 경로를 설정, 헤더를 통해 캡슐화 또는 캡슐화 해제
• IP(Internet Protocol), 라우팅(Routing), OSFP, BGP 등등

 

4. 전송(Transport)

TCP, UDP, L4 스위치

• 종단 간(End-to-End)에 신뢰성 있고 정확한 데이터를 전송
• 세그먼트(Segement)단위의 PDU, 종단 간의 에러복구와 흐름제어 담당, 헤더를 통해 캡슐화 및 캡슐화 해제
• TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol) 등등
• TCP와 UDP 프로토콜을 통해 통신을 활성화한다. 포트를 열어두고, 프로그램들이 전송을 할 수 있도록 제공해준다.
  • TCP : 신뢰성, 연결지향적
  • UDP : 비신뢰성, 비연결성, 실시간

 

5. 세션(Session)

API, Socket

• 데이터가 통신하기 위한 논리적 연결을 담당한다. TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 지니고 있다.
• 통신장치 간 상호작용 및 동기화를 제공
• 연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생 시의 복구를 관리
• 헤더를 통해 캡슐화 및 캡슐화 해제
• 4계층과 5계층을 경계가 모호함
• NetBIOS, SSH, Appletalk 등등

 

6. 표현(Presentation)

JPEG, MPEG 등

• 데이터 표현에 대한 독립성을 제공하고 암호화하는 역할을 담당한다.
• 데이터 표현에 차이가 있는 응용처리에서 제어 구조를 제공
• 전송하는 데이터의 인코딩, 디코딩, 암호화, 코드 변화
• 헤더를 통해 캡슐화 및 캡슐화 해제
• ASCII, JPEG, MPEG 등등

 

7. 응용(Application)

HTTP, FTP, DNS 등

• 최종 목적지로, 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다. (=응용 프로세스 간 정보 교환)
• 사용자와 가장 밀접한 계층, 인터페이스(Interface) 역할
• 전자메일, 인터넷 서비스, 동영상 플레이어 등의 어플리케이션

 

참고

• https://gyoogle.dev/blog/computer-science/network/OSI%207%EA%B3%84%EC%B8%B5.html
• https://velog.io/@inyong_pang/OSI-7-%EA%B3%84%EC%B8%B5%EA%B3%BC-TCPIP-%EA%B3%84%EC%B8%B5