OSI 7 계층

bagt13·2022년 11월 26일

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애플리케이션 개발/운영 과정에서 네트워크 통신 트러블슈팅이 많이 생긴다. 이때 OSI 7 계층별로 어떻게 구성되어 있고, 계층마다 통신하는 방법을 알고 있어야 이를 해결할 수 있다.

이는 OSI 7계층을 나눈 이유와 동일한 맥락인데, 계층을 나눈 이유는 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악할 수 있기 때문이다.

이를 통해 통신 흐름을 이해하기 쉽고, 7계층 중 특정한 곳에 문제가 생기면 다른 계층을 건들지 않고도 문제가 생긴 부분을 빠르게 해결할 수 있기 때문이다.

모든 계층(Layer)을 알고 있어야 하지만, 특별히 중요한 부분은 3L, 4L, 7L이라고 할 수 있다.

주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송

1계층에서는 단지 데이터를 전달만 할 뿐, 전송하려는 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등에는 전혀 신경 쓰지 않는다.

즉, 데이터 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능만 할 뿐이다. 이 계층에 속하는 대표적인 장비는 통신 케이블, 리피터, 허브 등이 있다.

1계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보 전달을 수행할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

2계층에서는 맥 주소(MAC Address)를 가지고 통신하게 된다. 2계층에서 전송되는 단위를 프레임(Frame)이라고 하고, 대표적인 장비로는 브리지, 스위치 등이 있다.

즉, 브릿지나 스위치를 통해 MAC address를 이용해 물리계층에서 받은 정보를 전달한다.

데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)을 한다.

3계층은 경로를 선택하고, 주소를 정하고, 경로에 따라 패킷을 전달해주는 것이 주 역할이다.

3계층의 대표적인 장비는 라우터이며, 요즘은 2계층의 장비 중 스위치에 라우팅 기능을 장착한 Layer 3 스위치도 있다.

통신을 활성화하기 위한 계층이다. 보통 TCP 프로토콜을 이용하며, 포트를 열어서 응용 프로그램들이 전송을 할 수 있게 한다.

4계층까지는 물리적인 계층에 속하며, 만약 데이터가 왔다면 4계층에서 해당 데이터를 하나로 합쳐서 5계층에 던져준다.

전송 계층은 양 끝단(End to end)의 사용자들이 신뢰성 있는 데이터를 주고 받을 수 있도록 해주어, 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해준다.

종단간(end-to-end) 통신을 다루는 최하위 계층으로 종단간 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하며, 오류 검출 및 복구와 흐름 제어, 중복 검사 등을 수행한다.

데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결을 말한다. 통신을 하기위한 대문이라고 보면 된다.

세션 설정, 유지, 종료, 전송 중단시 복구 등의 기능이 있으며, 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공하며, TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 진다.

데이터 표현이 상이한 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화 한다.

코드 간의 번역을 담당하여 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어준다.

MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어진다.
- ex) EBCDIC encoded 문서 파일을 ASCII encoded 파일로 바꿔 주는 것
해당 데이터의 형식 구분(text, JPG 등)도 6계층의 몫이다.

최종 목적지로서 HTTP/FTP/SMTP/IMAP/Telnet 등과 같은 프로토콜이 있으며, 통신 패킷들은 이 프로토콜에 의해 모두 처리되고, 우리가 사용하는 브라우저나 메일 프로그램은 프로토콜을 보다 쉽게 사용하게 해주는 응용 프로그램이다.

즉, 모든 통신의 양 끝단은 HTTP와 같은 프로토콜이며, 응용프로그램이 아니다.

layer	TCP/IP 4계층 모델	주요 프로토콜	역할
4층	응용 계층	HTTP, DNS, FTP...	애플리케이션 통신
3층	전송 계층	TCP, UDP...	IP와 애플리케이션을 중개하여 데이터 전달
2층	인터넷 계층	IP, ICMP, ARP...	네트워크 주소를 기반으로 데이터 전송
1층	네트워크 접근 계층	Ethernet, wifi...	컴퓨터를 물리적으로 네트워크에 연결해서 기기 간 전송이 가능하게 함