[네트워크] OSI 7계층

OSI 7계층

 네트워크 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것이다. 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악하고, 통신 과정 중에 문제가 생길 경우 해당 단계를 확인하고 해결하기 위함이다. 

 

계층별로 프로토콜을 개발해 네트워크 구성 요소들을 모듈화 할 수 있다는 장점이 있다.

 

상하구조를 가지기 때문에 상위 계층의 프로토콜이 제대로 작동하기 위해서 하위의 모든 계층에 문제가 없어야 한다.

 

OSI 7계층은 다시 두가지 계층으로 나눌 수 있다,

 

1~4 계층 : 데이터 플로 계층 (Data Flow Layer) / 하위 계층 (Lower Layer)

5~7 계층 : 애플리케이션 계층(Application Layer) / 상위 계층 (Upper Layer) 

 

데이터 플로 계층의 목표는 데이터 잘 쪼개고 받는 역할을 중점적으로 고려하여 결국 데이터를 상대방에게 잘 전달하는 역할을 가지고 있다.
애플리케이션 계층의 목표는 데이터를 잘 표현하는 데 초점을 맞춘다.

 

제 1 계층, 물리 계층 (Physical Layer)

- OSI 7계층의 최하위 계층이며, 단말기와 전송매체 사이의 인터페이스를 정의하고 데이터 링크 계층 엔티티 간의 비트 전송을 위한 기계적, 전기적, 기능적, 절차적인 수단을 제공하는 계층이다.

 

- 아날로그 신호를 받아 디지털 신호로 변환해 사용하고 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 전송하여, 전기적 특성을 이용하여 신호를 만드는 역할 한다.

 

- 1계층은 주소의 개념이 없음으로 들어온 포트를 제외하고 모든 포트에 같은 전기 신호를 전송한다. 

 

- 1계층의 단위는 BIT이다.

 

- 1계층의 대표 프로토콜 : Coax, Fiber, Wireless

 

- 주요 장비로는 허브, 리피터등이 있다.

제 2 계층, 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

- 전기 신호를 모아 우리가 알아볼 수 있는 데이터 형태로 처리한다. 1계층은 전기 신호를 정확하게 전달한다면, 2계층은 주소 정보를 정의하고 정확한 주소로 통신이 되도록 하는데 집중한다. 

 

- 같은 LAN 안의 연결된 컴퓨터들끼리 MAC 주소(물리적 주소)로 통신이 가능하도록 해준다. 

 

- 2계층의 단위는 프레임이다.

 

-2계층의 대표 프로토콜 : Ethernet, SLIP, PPP, FDDI

 

- 주요 장비로는 스위치와 브리지 등이 있다.

제 3 계층, 네트워크 계층 (Network Layer)

- 중계 라우터를 통한 라우팅(데이터를 목적지 호스트까지 빠르고 안전하게 전달하는 것 )을 포함하여 패킷 포워딩을 담당하는 계층이다. 송신자 호스트에서 여러 중간 노드를 거쳐 목적지 호스트까지 각 패킷의 전달에 대한 책임을 지고 전송한다.

 

- IP 주소(논리적 주소)를 이용하여 송수신자 간의 최적 경로를 찾고, 패킷을 전달한다.

 

- 3계층의 단위는 패킷이다. 

 

- 3계층의 대표 프로토콜 : IP, IPSec, ICMP, IGMP

 

- 주요 장비로는 라우터, L3 스위치가 있다.

제 4 계층, 전송 계층(Transport Layer)

- 네트워크 양 끝에서 통신을 수행하는 당사자 간의 단대단 연결을 제공한다. 데이터 링크 계층과 유사하게 오류 제어, 흐름 제어 등을 제공하는 면에서 비슷하다고 할 수 있지만, 데이터 계층은 물리적으로 1:1 연결된 호스트 사이의 전송을 의미하고, 전송 계층은 논리적으로(네트워크로) 1:1 연결된 호스트 사이의 전송이다.

 

- 1,2,3 계층은 신호와 데이터를 올바른 위치로 보내고 실제 신호를 잘 만들어 보내는데 집중한다. 4 계층은 종단간 신뢰성있고 정확한 데이터 전송을 담장하고 데이터들이 정상적으로 잘 보내지도록 확인하는 역할이다.

 

- 패킷이 유실되거나 순서가 바뀌었을 때, 바로 잡아주는 역할을 하며 장치내 많은 애플리케이션을 구분할 수 있도록 포트 넘버로 구분한다.

 

- 4계층의 단위는 세그먼트이다.

 

- 4계층의 대표 프로토콜 : TCP, UDP, ENC, SCTP, DDCP

 

- 주요 장비로는 로드 밸랜서, 방화벽이 있다. ( 부하를 분산하거나 보안 정책을 수립해 패킷을 통과, 차단함) 

 

※ TCP / UDP 란?

 

제 5계층, 세션 계층 ( Session Layer )

- 양 끝의 프로세스가 연결을 성립하도록 도와주고 연결이 안정적으로 유지되도록 관리하며, 작업이 완료된 후에는 이 연결을 끊는 역할을 한다. ( TCP/IP 세션을 생성하고 없애기 )

 

- 동기 기능 : 통신 양단끼리 서로 동의 하는 논리적인 공통 시점인 동기점을 만들어 메세지가 제대로 처리 되고 있는지를 파악한다. / 오류 복구를 위하여 필수적으로 사용되는데 동기점 설정 이전 까진 서로 처리라 완료되었음을 합의함

 

- 대화 기능 : 데이터 전송 과정이다. / 시간 경과에 따른 순차적으로 동기점을 부여하여 신뢰성을 보장하는 기능을 단계적으로 구현할 수 있게 되어 일시정지 후 나중에 이어서 작업을 진행할 수 있다. 

 

- 두 응용 프로그램의 대화를 관리하기 위해 토큰이라는 특수 메세지를 사용한다. 

       토큰 (특정권리를 배타적으로 소유한다는 뜻)

1. 데이터 토큰 : 데이터를 전송할 수 있는 권한
2. 해제 토큰 : 통신 양단 사이의 연결 해제를 제어
3. 동기 토큰 : 동기 처리가 필요한 시점에 사용

- 5 계층의 단위는 데이터 이다.

 

- 5계층의 대표벅 프로토콜은 VARIOUS API'S, SOCKETS이다.

 

제 6 계층, 표현 계층 (Presentation Layer)

- 표현 방식이 다른 애플리케이션 시스템  간의 통신을 돕기 위해 하나의 통일된 데이터 형식으로 변한다.

 

- 추상 문법 : 각 컴퓨터에서 사용하는 데이터 표현 규칙 / 수신 측 컴퓨터에서 이해하는 추상 문법 형태로 다시 변환해야 된다. 

 

- 전송 문법 : 네트워크 전체에서 일관성을 가지는 새로운 표현 규칙 / 특정 컴퓨터에서 독입적이면서 네트워크 전체에서 일관성을 가지는 새로운 표현 쥬칙을 이용해 전송 해야 된다. 

 

- 압축 : 대용량 데이터를 압축하여 크기를 줄인 후 전송하는 것이 속도 측에 유리함 / 데이터 압축률은 원래 데이터 패턴에 영향을 받는다 즉, 중복이 많을 수록 압축률이 높아지게 된다. (왜냐 압축된 데이터의 내용에는 중복이 없기에.) / 동일 패턴이 반복되는 환경에는 유리하지만, 반복이 없는 환경에서는 데이터가 커질 수 있음

 

- 보안 : 전송 데이터의 내용을 해석하지 못하도록 하기 위해 사용

 

- 6 계층의 단위는 데이터 이다.

 

- 6 계층의 대표 프로토콜 : SSL, FTP, IMAP, SSH

제 7 계층, 응용 계층 (Application Layer)

-  응용 프로그램과 통신 프로그램 간의 인터페이스를 제공한다. 

 

- 응용 계층 프로세스들 사이의 통신은 표현 계층이 제공하는 서비스, 즉 데이터의 형식을 정하고(format), 부호화하고(code), 암호화하고(encrypt), 압축하는 서비스를 통해 이루어진다.

 

- 소프트웨어의 UI 부분이나, 사용자 입,출력 부분을 정의한다. 

 

- 7 계층의 단위는 데이터 이다.

 

- 7 계층의 대표 프로토콜 : HTTP, FTP, IRC, SSH, DNS