OSI(Open Systems Interconnection)

개방형 시스템 상호 연결 모델이라고 하며, 표준 프로토콜을 사용하여 다양한 통신 시스템이 통신 할 수 있도록 국제표준화기구에서 만든 개념 모델.
쉽게 말해, 네트워크에서 통신이 일어나는 과정.

왜 나눔?

네트워크 통신이 간단하게 일어나지 않기 때문에, 단계 별로 파악할 수 있게 7계층으로 나눔.

즉, 흐름을 한 눈에 알아보기 쉽고 사람들이 이해하기 쉽게 표현하며
네트워크에 문제가 발생했을 시, 7계층에서 어느 단계에 문제가 생겼는지 비교적 빠르게 작업할 수 있다.

PC방에서 마스터가 코 앞인 나는 오늘 끝장을 보기 위해 랭겜을 돌렸다.

그러자 갑자기 게임이 팅기면서 꺼져버린 것!!＼（〇_ｏ）／
일반 사용자였다면 바로 카운터로 가 화를 버럭 내며 책임지라는 말을 하겠지만, 우린 OSI 7계층에 대해 제대로 공부한 사람이라고 가정해보자.

그럼 어디에 문제가 있는지 확인해야 한다.
내 옆자리, 옆옆자리, 앞/뒤자리 모두 나와 비슷한 증상이라면 광랜을 제공하는 회사의 회선 문제이거나 라우터의 문제일 수 도 있다.

하지만, 내 PC에만 문제가 발생한다면 억울한 감정을 억누르고 다른 부분을 고려해야 한다.

다른 게임은 잘 돌아가는지, 잘 돌아가지 않는지 등을 판단하며 발생한 문제 지점을 찾기 쉽고
소위 삽질을 안할 수 있다.

7 Layer

OSI에 뜬금없이 TCP/IP는 왜 들고 옴?
TCP/IP는 OSI 참조 모델을 기반으로 만든 것이다. 상업적이고 실무적으로 이용될 수 있도록 단순화 한 것이고 이따 다뤄보려고 해서 미리 가져왔다.

작동 원리

• OSI 7계층은 응용, 표현, 세션, 전송, 네트워크, 데이터링크, 물리계층으로 나뉜다.
• 전송 시 7계층에서 1계층(응용 -> 물리)으로 각 층마다 인식할 수 있어야 한다.
  • 그래서 각 층마다 인식할 수 있어야 하는 헤더를 붙인다. (== 캡슐화)
• 수신 시 1계층에서 7계층(물리 -> 응용)으로 헤더를 떼어낸다. (== 역캡슐화)
• 출발지에서 데이터가 전송될 때 헤더가 추가되는데 2계층에서만 오류 제어를 위해 꼬리 부분에 추가된다.
• 물리 계층에서 1/0읜 신호가 되어 전송 매체(케이블, 광랜 등)을 통해 전송한다.
  
  (위 그림에서 2계층에 헤더가 앞에 추가되었는데, 알아보기 쉽도록 나타낸 것이다.)

응용 계층 (Application layer) : 7th

• 사용자와 가장 밀접한 계층으로 인터페이스 역할을 한다.
• 응용 프로세스 간의 정보 교환을 담당한다.
• 예시) 전자 메일, 인터넷, 동영상 플레이어, 게임 소프트웨어 등

표현 계층 (Presentation layer) : 6th

응용 계층에서 내린 명령, 발송한 데이터 등을 어떻게 표현할 것인지 정해주는 계층

표현 계층의 기능

• 암호화 : 송신자에서 온 데이터가 암호가 설정되어있으면 이 자료는 암호를 해석해야한다 알려줌
• 압축 : 해당 자료가 압축이 되어있다면 압축해제가 필요함을 알려줌
• 인코딩 : 언어가 중국어로 작성이 되었으면 영어가 아니라 중국어로 읽어야 함을 알려줌

이처럼 자료 수신자도 송신자의 의도대로 자료를 확인하기 위해 공통된 양식으로 표현하는 계층이다.

세션 계층 (Session Layer) : 5th

• 데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결 (like 통신을 하기 위한 대문)
• 통신 장치 간 상호작용 및 동기화를 제공
• 연결을 생성(created), 유지(establish), 종료(close)를 관리하는 층
• 연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생 시의 복구도 관리

세션 계층(Session layer)은 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 유휴, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다.

이 계층은 TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 진다.

전송 계층 (Transport Layer) : 4th

• 데이터 전송의 신뢰성을 보장
• 전송을 위해서 포트번호를 정하는 계층
• 더불어 TCP / UDP 중 어떤 방식을 사용할지 결정
• 송신자와 수신자 간의 신뢰성있고 효율적인 데이터를 전송하기 위하여 오류검출 및 복구, 흐름제어와 중복검사 등을 수행
• 전송 계층에서 데이터 단위는 세그먼트(Segment)

네트워크 계층 (Network Layer) : 3rd

• 데이터 패킷의 라우팅을 담당
  위 예시에서 PC방의 모든 PC의 네트워크가 먹통이라면 라우터 문제 즉, 네트워크 계층의 문제를 의심해 볼 수 있다.
• 네트워크 계층에서는 IP를 통해 도착할 곳으로 어떤 경로로 가야할지 안내 해주는 계층
  이 IP 주소가 네트워크 계층의 헤더에 속한다
• 네트워크 계층에서 데이터 단위는 패킷(Packet)

데이터링크 계층 (Data-Link Layer) : 2nd

• 두 장치 간의 데이터 전송을 처리
• 물리적인 연결을 통하여 인접한 두 장치 간의 신뢰성 있는 정보 전송을 담당(Point-To-Point 전송)
• MAC 주소를 통해서 통신
• 데이터 링크 계층에서 데이터 단위는 프레임(Frame)

물리계층 (Physical Layer)

• 하드웨어 전송 기술을 다룸
• 데이터는 0과 1의 비트열, 즉 On, Off의 전기적 신호 상태로 이루어져 해당 계층은 단지 데이터를 전달
• 단지 데이터 전달의 역할을 할 뿐이라 알고리즘, 오류제어 기능이 없음

캡슐화와 역캡슐화

• 캡슐화 : 데이터를 전송할 때 각 계층마다 헤더를 추가하는 것.
• 역캡슐화 : 전송된 데이터를 수신할 때, 정보를 확인할 수 있는 응용프로그램에서 열기 위해 각 계층에 싸여진 헤더를 떼어내는 과정

---

TCP/IP와 비교

위 그림과 같이 TCP/IP와 OSI모델의 차이점을 볼 수 있다. 그럼 TCP/IP 모델은 무엇이 다를까?

차이

두 모델의 차이는 구조와 실용성에 생긴다. OSI모델은 이론적이고 포괄적인 접근을 제공하여 네트워크 통신 과정을 상세하게 이해 할 수 있다. 반면, TCP/IP 모델은 인터넷의 실제 작동 원리를 바탕으로, 실용적인 통신을 가능하게 한다.

즉, TCP/IP 모델은 실제 인터넷 환경에 적합하도록 설계되어 있다. 그렇기 때문에 그림과 같이 OSI 모델에 비해 단순하다.

TCP/IP 5계층 모델

보통 4계층 또는 5계층으로 설명하는데, 내 포스트에는 5계층으로 설명하고자 한다.

이제 초반에 보여준 사진을 다시 가져와 보자.

OSI 모델과의 명확한 차이라면 응용, 표현, 세션 계층이 Application 계층으로 묶으며 더욱 간소화 했다.

이제 5계층의 각 단계를 설명해보겠다.
(chung_es.log 의 표현을 빌렸습니다)

Application

• 설명 : 사용자가 데이터를 생성하고 특정 목적을 가진 메세지(이메일, 웹 페이지 요청, 파일 전송 등)를 네트워크를 통해 보내기로 결정한다. 데이터가 생성되고, 사용자의 의도에 맞게 포맷팅 되어 전송 준비를 마친다.

• 비유 : 열동이가 사랑하는 사람에게 보낼 편지를 작성하는 것처럼, 편지를 받을 사람에 따라 편지 영어나 한글, 일본어 등으로 쓰고 봉투에 넣거나 포장을 하고 받을 사람의 주소를 적는 것.

Transport

• 설명 : 데이터의 전송이 신뢰성 있게 이루어질지(TCP), 아니면 빠른 전송을 우선시 할지(UDP)를 결정한다. 적잘한 프로토콜을 사용하여 목적지까지 데이터가 전송될 준비를 마친다.

• 설명 : 편지 작성을 마친 열동이는 편지를 보내기 위해 등기 우편이나 일반 우편 중 하나를 선택한다.

Network

• 설명 : 데이터 패킷이 IP 주소를 사용해 최적의 경로로 전송된다. 네트워크 계층은 다양한 네트워크 간의 데이터 전송과 라우팅을 담당한다.

• 비유 : 편지가 우체국 시스템에 의해 가장 효율적인 경로로 수신자까지 이동하는 과정

Data-Link

• 설명 : 데이터 패킷이 네트워크 장비 간의 올바른 물리적 연결을 통해 정확하게 전달된다. 데이터 링크 계층은 주소 지정, 프레임 생성, 오류 검출 및 수정을 담당한다.

• 비유 : 편지가 특정 지역의 우체국에 도착한 후, 정확한 아파트 동과 호수로 배달되는 과정

Physical

• 설명 : 데이터가 전기적, 광학적 신호(0 / 1)로 변환되어 통신 매체(케이블, 광선유 등)를 통해 전송된다. 물리적 계측은 데이터의 물리적 전송과 관련된 모든 하드웨어적 요소(네트워크 어댑터, 전송 매체 등)를 다룬다.
• 비유 : 열동이가 보낸 편지가 실제 수신자의 우편함에 도착하는 과정

---

두 모델의 상관 관계 및 활용

TCP/IP와 OSI 7계층은 서로 보완재로 활용된다.
TCP/IP는 실제 통신에서 사용되는 프로토콜이기 때문에, 인터넷 및 네트워크 구성에 필수다. OSI 7계층은 이론적인 참조 모델로서, 각 계층의 역할과 기능을 이해하고 분석하는 데 매우 큰 도움이 된다.

---

참조

https://velog.io/@euisuk-chung/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EA%B3%84%EC%B8%B5-OSI-7%EA%B3%84%EC%B8%B5-vs-TCP-5%EA%B3%84%EC%B8%B5
https://velog.io/@cgotjh/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-OSI-7-%EA%B3%84%EC%B8%B5-OSI-7-LAYER-%EA%B8%B0%EB%B3%B8-%EA%B0%9C%EB%85%90-%EA%B0%81-%EA%B3%84%EC%B8%B5-%EC%84%A4%EB%AA%85
https://velog.io/@nellholic108/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-OSI-7-%EA%B3%84%EC%B8%B5
https://aws.amazon.com/ko/what-is/osi-model/