OSI 7계층

개념 vs 사실(실체)

• ‘사람’이 개념이라면 ‘유재석’은 사실

• OSI 7계층도 개념, TCP/IP + HTTP 통신은 사실

• 이론적인 개념으로 공부하고(어려우니까), 사실(실체)에 더 집중하자.

• 네트워크란? 사용자 혹은 데이터가 어떤 곳에서 다른 곳으로 이동할 수 있게 만든 통로. 현대의 네트워크는 TCP/IP를 이용하고 어떤 곳이든 접근할 수 있게 해준다. ⇒ 통신(연결성)

OSI 7계층

• 초기 여러 정보 통신 업체 장비들은 자신의 업체 장비들끼리만 연결이 되어 호환성 X

• 모든 시스템들의 상호 연결에 있어 문제없도록 국제표준기구 ISO 표준을 정한 것이 OSI 7계층

• 표준(호환성)과 학습도구의 의미로 제작

• 7개의 계층으로 나눈 이유는 흐름을 한눈에 알아보기 쉽고, 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 확인하려고 한다.
1. 모든 PC가 문제가 있다면
라우터의 문제(3계층 네트워크 계층)이거나 광랜을 제공하는 회사의 회선 문제(1계층 물리 계층)
2. 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.

통신 과정

1. OSI 7계층은 응용, 표현, 세션, 전송, 네트워크, 데이터링크, 물리계층으로 나뉨.
1. 7계층은 → 물데네전세표응!

2. 전송 시 7계층에서 1계층으로 각각의 층마다 인식할 수 있어야 하는 헤더를 붙임(캡슐화)

3. 수신 시 1계층에서 7계층으로 헤더를 떼어냄(역캡슐화)

4. 출발지에서 데이터가 전송될 때 헤더가 추가되는데 2계층에서만 오류제어를 위해 꼬리부분에 추가

5. 물리계층에서 1, 0 의 신호가 되어 전송매체 (동축케이블, 광섬유 등)을 통해 전송

1계층_물리층(Physical Layer)

• 통신 단위: 비트(bit) 0과 1로 나타낸다.

• 실제로 장치들을 연결하기 위한 물리적인 사항을 정의한다.

• 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송하게 된다.

• 단지 데이터를 전기적인 신호로 변환해서 전달만 할뿐, 전송하는 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등에는 전혀 신경 쓰지 않는다. (알고리즘, 오류제어 기능이 없음)

• 대표적인 장비는 통신 케이블, 리피터, 허브가 있고, 이를 통해 데이터를 전송한다.

2계층_데이터 링크(Data Link Layer)

• 통신 단위: 프레임(Frame)

• 물리적인 연결을 통하여 인접한 두 장치 간의 신뢰성 있는 정보 전송을 담당한다. (Point-To-Point 전송)

• 물리계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 수행 할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

• 따라서 통신에서의 오류를 발견하고, 재전송도 하는 기능이 있다.

• 장치들의 고유한 MAC 주소를 기준으로 구분하여, MAC 주소를 가지고 통신한다.

• 대표적인 장비로는 브릿지, 스위치 등이 있다.

3계층_네트워크층(Network Layer)

• 통신 단위: 패킷(Packet)

• 여러 통신 장비를 거치게 될 때, 경로를 선택하고(주소를 정하고) 경로에 따라 패킷을 전달해주는 것이 이 계층의 역할이다.

• 네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션(segmentation/desegmentation), 오류 제어, 인터네트워킹(Internetworking) 등의 기능을 수행한다.

• 가장 중요한 기능은 라우팅! → 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 데이터를 보내는 기능을 가지고 있음 (최적의 경로를 설정 가능)

• IP 주소가 바로 네트워크 계층 헤더에 속하며, 경로를 찾을 때는 IP 주소를 사용한다.

• 연결된 네트워크를 통해 데이터를 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층이다.

• 이때 사용되는 프로토콜의 종류도 다양하고, 라우팅하는 기술도 다양하다.

• 장비로는 라우터, L3 스위치가 있음

4계층_전송층(Transport Layer)

• 통신 단위: 세그먼트(Segment)

• 양 끝단의 사용자들의 신뢰성 있는 송수신을 보장한다.

• 송신자와 수신자 간의 신뢰성있고 효율적인 데이터를 전송하기 위해 오류검출 및 복구 그리고 흐름제어와 중복검사 등을 수행

• 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용한다.
•  전송 계층이 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송한다.
• 예시) 5단위로 전송 하는 경우 27에서 오류 발생 시 26부터 다시 전송 (26-30)

• 데이터 전송을 위해서 Port 번호를 사용하며 대표적인 프로토콜로 TCP와 UDP가 있다.
• TCP는 상호 간에 신뢰적인, 연결지향적인 전송을 보장한다.
• UDP는 신뢰성 낮고, 순서화 되지 않는 실시간, 멀티캐스팅 가능 예) 라이브 방송
• 추후 TCP/UDP도 따로 정리하면 좋을 것 같다.

5계층_세션층(Session Layer)

• 통신 단위: 메세지(Message)

• 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다.

• 데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결을 말한다. (대문 같은 존재)

• 세션 설정, 유지, 종료, 전송 중단시 복구 등의 기능이 있다.
• 통신을 하기 위한 세션을 확립/유지/중단 (운영체제가 해줌)

6계층_표현층(Presentation Layer)

• 통신 단위: 메세지(Message)

• 데이터를 어떻게 표현할지 정하는 계층 → 인코딩 및 데이터의 형식 차이를 조절한다.

• 데이터 표현이 상이한 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화 한다.

• 통신 기기 간 인코딩 방식이 다를 수 있기 때문에 → 변환/압축/암호화의 과정을 거친다.

• 코드 간의 번역을 담당하여 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어 준다.
• EBCDIC → ASCII
• MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어진다.
• 데이터가 TEXT인지, 그림인지, GIF인지 JPG인지의 구분 등이 표현 계층의 역할이다.

7계층_응용층(Application Layer)

• 통신 단위: 메세지(Message)

• 사용자와 가장 밀접한 계층으로 인터페이스 역할이다.

• 최종 목적지로서 HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, Telnet 등과 같은 프로토콜이 있다.

• 응용 프로세스 간의 정보 교환을 담당
• 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.

각 계층별 통신 장치(프로토콜)