OSI 7계층

eunsukim·2024년 10월 22일
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OSI모형(Open Systems Interconnection Reference Model)은 국제표준화기구 ISO에서 개발한 모델로, 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층별로 나누어 설명한 것이다.

계층 1: 물리 계층

물리 계층은 물리적 통신 매체와 해당 매체를 통해 데이터를 전송하는 역할이다.

역할:

  • 데이터링크 계층으로부터 한 단위의 데이터를 받아 통신 링크를 따라 전송될 수 있는 형태로 변환한다.
  • 비트의 흐름을 전자기(전자 통신) 또는 광 신호(광 통신)로 변환한다.
  • 매체를 통해 신호로 전송한다. (구리 케이블, 무선 전파, 마이크로파 등)

특성:

  • DTE(Data Terminal Equipment)와 DCE(Data Communication Equipment) 사이의 물리적 연결에 관한 사항이다.
  • 전압 레벨, 클럭 신호, 전송 거리, 데이터 전송 속도 등을 규정함.
  • DTE와 DCE 간의 상호 작용을 정의하며, 각 회선이 수행하는 기능적 역할을 규정함.

데이터링크 계층

네트워크 기기간의 데이터 전송을 담당하며, 오류 검출 및 제어 기능 수행.

역할:

  • 프레이밍(Framing): 연속된 비트 스트림을 의미 있는 데이터 단위인 프레임(Frame)으로 나누는 과정이다.

    • Frame의 구성 요소:

      • 헤더(Header): 프레임의 시작을 알리는 정보와 제어 정보.
      • 페이로드(Payload): 실제 전송하려는 데이터.
      • 트레일러(Trailer): 프레임의 끝을 알리는 정보와 오류 검출 코드.

    • 네트워크 계층으로 부터 데이터 단위를 받아 주소와 제어정보 같은 의미있는 비트들을 헤더와 트레일러에 추가한다.

  • 매체 접근 제어

  • 오류 검출 및 수정(Error Detection and Correction)
    오류가 발생한 프레임을 검출하고, 이를 재전송 또는 복원.

    • 체크섬(Check Sum): 전송된 데이터의 합계를 비교하여 오류 감지.
    • CRC

  • 동기화: 프레임 도착을 수신국에 알리기 위한 비트를 포함한다.

  • 흐름제어: 수신기의 노드에 도착하는 패킷의 양이 그 노드가 처리할 수 있는 양보다 많아지는 것을 막아주는 기능을 한다.

특성:

  • 하나의 지국에서 다른 지국으로 오류 없는 데이터 전달에 대한 책임을 가진다.
  • 이웃하는 노드 간의 데이터 전송을 담당한다.

네트워크 계층

패킷을 송신측으로부터 수신측으로 전송하는 역할이다.

역할:

  • 데이터를 패킷(Packet) 단위로 분할하여 전송한 후 재결합한다.
  • 데이터링크 계층이 인접한 두 노드간의 전송을 담당하는 반면, 네트워크 계층은 각 패킷이 송신지에서부터 최종 수신지까지 정확하게 전송되도록 경로를 책임진다.
  • 라우팅 프로토콜을 사용하여 최적의 경로를 선택한다.

    *라우팅이란 송신지에서 수신지로 패킷을 보낼 때 다양한 경로 중에서 가장 좋은 경로를 선택하는 것을 의미한다.

주요 프로토콜

  • IP(Internet Protocol)

    • IPv4: 32비트 주소 체계
    • IPv6: 128비트 주소 체계

  • IGMP(Internet Group Management Protocol)
    인터넷 그룹 관리 프로토콜. 멀티캐스트를 위해 존재하는 프로토콜이며, 그룹의 가입이나 탈퇴 등을 관리함.

  • ICMP(Internet Control Message Protocol)
    네트워크 오류 메시지와 진단 정보를 전송하는데 사용된다.

  • ARP(Address Resolution Protocol)
    IP 주소를 물리적 MAC 주소로 변환하여 데이터 링크 계층에서 주소 지정에 사용.
    ARP Table => IP 주소와 MAC 주소를 일대일 매칭
    • ARP 패킷 구조

전송 계층

계층 구조의 네트워크 구성 요소와 프로토콜 내에서 송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공한다.
프로토콜(TCP, 등)과 관련된 계층으로, 오류 복구, 흐름 제어를 담당함.

역할:

  • 두 시스템간의 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장.
  • 시스템 종단간의 투명한 데이터 전송을 양방향으로 행하는 계층
    • 네이버의 웹 서버까지 많은 장비들을 통과할 때 실제 물리 계층, 데이터링크 계층, 네트워크 계층까지만 해당되고, 서버에 도착한 후로는 웹서버가 특정 경로로 통신을 한다.(TCP 80)

데이터 단위 전송:

  • 데이터 헤더에는 포트 주소 또는 소켓 주소를 포함한다.
  • 헤더에는 순서 혹은 세그먼트 번호가 포함된다.
  • 전송 계층이 세션 계층으로부터 온 데이터를 수신할 때, 데이터를 전송할 수 있는 세그먼트로 나누고, 수신측에서 수신자가 재조립할 수 있도록 순서를 헤더에 표시한다.

세션 계층

특정한 한 쌍의 프로세스들 사이에서 세션이라 불리는 연결을 확립하고, 유지하며 동기화한다.

역할:

  • 세션관리
  • 동기화
  • 대화 제어
  • 원활한 종료
    • 데이터 교환이 세션 종료 전 적절한 때에 완료됨을 보장.

표현 계층

송신측과 수신측 사이에서 표준화된 데이터의 형식에 대해 규정함. 예를들어, 이미지가 bmp인지, jpg인지, 압축이 되었는지 등의 표현과 관련된 구분.

역할:

  • 통신 장치 간의 상호 연동을 보장함.
  • 송수신자가 공통으로 이해할 수 있도록 데이터 표현 방식을 바꾸는 기능을 수행함.
  • 필요에 따라, 보안 목적을 위한 데이터 암호/복호화, 압축, 압축해제 기능

응용 계층

파일 전송, DB, 원격 접속, 메일 전송 등 응용 서비스를 네트워크에 접속시키는 역할을 담당하며 여러 서비스를 제공한다.

역할:

  • 네트워크 상의 소프트웨어 사용자에게 사용자 인터페이스를 제공한다.
  • 사용자로부터 정보를 입력받아 하위 계층으로 전달하고, 하위 계층으로부터 전송받은 데이터를 사용자에게 전달한다.
  • 실제 통신의 최종 목표

응용 계층 프로토콜:

접속 장치와 OSI 모델

OSI 7계층과 TCP/IP


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