OSI 7 계층

정의

OSI 모형(Open Systems Interconnection Reference Model)이라고도 한다. 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로, 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것이다.

이는 (통신에 관련된) 기반 기술로부터 독립적으로 네트워킹 또는 통신 시스템의 기능을 설명하는 개념적 프레임워크이다.
데이터 통신을 7개의 추상적인 계층으로 분리하고, 프로토콜을 네트워킹 기능으로 적절히 묶어 표준화하였다. 이를 통해 기술 유형, 벤더, 모델에 상관 없이 통신 시스템에서 상호 운용성을 보장한다.

OSI 7 계층은 원래 벤더 간의 상호 운용성을 촉진하고, 네트워크 통신을 위한 명확한 표준을 정의하기 위해 개발되었다.

계층

계층 분리의 장점

네트워크 통신을 구성하는 요소들을 7개의 계층으로 표준화 하여, 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악할 수 있다. 또한 특정 계층에 문제가 발생하면 다른 계층을 건드리지 않고 문제가 발생한 계층만 수정할 수 있다.

계층 1 : 물리 계층

물리 계층은 전기적, 광학적, 혹은 전자기적인 신호를 사용하여 물리적으로 정보를 전송한다.
이로써 네트워크 장치와 인프라 간의 통신이 가능하게끔 한다.

물리적 매체를 통해 구조화되지 않은 원시 데이터 스트림의 통신을 담당한다.
이 계층에서는 단순히 데이터만 주고받을 뿐, 데이터가 무엇인지, 에러가 있는지는 알 수 없다.

다양한 특징의 하드웨어 기술이 접목되어 OSI 모델에서 가장 복잡한 계층으로 간주된다.

단위 : Bit
대표 장치 : 케이블, 허브, 리피터
대표 기능 : 정보의 전달

계층 2 : 데이터 링크 계층

포인트 투 포인트(Point to Point)간에 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위한 계층이다.
물리 계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여, 안전한 정보의 전달을 수행할 수 있도록 한다. 안전한 정보의 전달을 위해 오류 검사를 하며, 재전송 기능, 흐름 제어의 기능을 수행한다.

데이터 링크 계층은 네트워크 내의 노드 간 데이터 전송을 담당하고, 스위치와 같은 물리적으로 연결된 장치 간의 연결을 관리한다. 물리적 계층에서 수신한 원시 데이터는 동기화되고 데이터 프레임(적절한 노드간에 정보를 라우팅하는데 필요한 프로토콜을 가짐)으로 패키징 된다.

주소 값은 물리적으로 할당받고 이를 맥 주소(MAC Address)라고 하며, 이를 통해 통신한다. 주소 체계는 계층이 없는 단일 구조이다.

단위 : Frame
대표 장치 : L2 스위치, 브릿지
대표 기능 : 프레임에 주소 부여(MAC), 에러 검출, 재전송, 흐름 제어

계층 3 : 네트워크 계층

핵심 기능은 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)이다.

네트워크 계층은 네트워크 특성, 사용 가능한 최상의 경로, 트래픽 제어, 데이터 패킷의 혼잡, 서비스 우선 순위를 포함한 다양한 요인에 기초하여 최적의 물리적 경로를 통해 데이터를 라우팅하는 역할을 한다. 네트워크 계층은 소스 네트워크와 대상 네트워크를 구별하기 위해 데이터 패킷에 대한 논리적 주소 지정을 구현한다.

데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 하는 계층이다. 주소 체계는 네트워크 관리자가 직접 주소를 할당하며, 계층적이다.

단위 : Packet
대표 장치 : 라우터, L3 스위치
대표 기능 : 주소 부여(IP), 경로 설정(Route), 흐름 제어, 세그멘테이션, 오류 제어, 인터네트워킹

계층 4 : 전송 계층

양 끝단(End to end)의 사용자들이 서로 신뢰성 있는 데이터를 주고 받을 수 있게 해 준다.
이를 통해 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해 준다.

특정 연결의 유효성을 제어하고, 일부 프로토콜은 상태 개념이 있고(stateful), 연결 기반(connection oriented)이다.
시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용하며, 전송 계층의 패킷들이 유효한지 확인하고, 전송 실패한 패킷들을 다시 전송한다.

단위 : Segment
대표 장치 : L4 스위치
대표 기능 : 패킷 생성 및 전송
대표 프로토콜 : TCP, UDP

계층 5 : 세션 계층

양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다.

동시 송수신 방식(Duplex), 반이중 방식(Half duplex), 전이중 방식(Full duplex)의 통신과 함께 체크 포인팅과 유휴ㅡ 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다.
TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 지며, 세션 작업 열기, 닫기 및 재설정, 특정 앱과 서버 간의 통신 인증 및 승인, 전이중 또는 반이중 작업 식별, 데이터 스트림 동기화 등의 다양한 기능을 담당한다.

단위 : Message 또는 Data
대표 장치 : L5 스위치
대표 기능 : 통신을 하기 위한 세션을 확립/유지/중단
대표 프로토콜 : RPC, PPTP, SCP, SDP

단위
5 계층 이후로는 단위가 모두 Message 또는 Data이다.

계층 6 : 표현 계층

데이터 표현이 상이한 응용 프로세스의 독립성을 제공한다.

코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 줄여준다. MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 여기서 이루어진다.
해당 데이터가 TEXT인지, GIF인지, JPG인지의 구분이 표현 계층의 몫이다.

단위 : Message 또는 Data
대표 기능 : 데이터 변환, 문자 코드 번역, 데이터 압축, 암호화 및 암호 해독

계층 7 : 응용 계층

응용 프로세스와 직접적으로 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.
최종 사용자와 직접 상호작용하여 다른 분산 정보 서비스 중에서도 이메일, 네트워크 데이터 공유, 파일 전송 및 디렉터리 서비스를 지원한다.

네트워킹 엔티티를 식별하여 최종 사용자 요청에 의한 네트워킹 요청을 용이하게 하고, 리소스 가용성을 결정하고, 통신을 동기화하고, 애플리케이션별 네트워킹 요구사항을 관리한다.

단위 : Message 또는 Data
대표 장치 : L7 스위치
대표 프로토콜 : HTTP, FTP, SMTP, DNS, POP3, Telnet

참고

https://www.bmc.com/blogs/osi-model-7-layers/
https://ko.wikipedia.org/wiki/OSI_%EB%AA%A8%ED%98%95
https://velog.io/@minsgy/%EB%B0%B1%EC%97%94%EB%93%9C-%EA%B0%9C%EB%B0%9C%EC%9E%90-%EB%A9%B4%EC%A0%91%ED%95%99%EC%8A%B5%EB%82%B4%EC%9A%A9
https://shlee0882.tistory.com/110
https://namu.wiki/w/OSI%20%EB%AA%A8%ED%98%95?from=OSI%207%EA%B3%84%EC%B8%B5