[Network] 1. OSI 7계층

foresec·2023년 6월 12일

Computer Science

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OSI 7 layers

컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것
ISO가 표준화 및 정리

계층으로 나눈 이유

데이터 흐름 파악 용이
표준화된 규칙을 기반으로 하기 때문에 다른 제조사 장비끼리의 호환성 보장 및 비용 절감
각계층으로 나누어 놓으면 각 계층은 다른 계층과 영향을 받지 않고 독립적으로 발전 가능. 즉, 다양한 유형의 프로토콜에 적응할 수 있는 유연성을 제공할 수 있음

하위 계층으로 내려갈수록 캡슐화(각 계층의 특징들이 담긴 Header가 붙음)가 진행되고, 상위 계층으로 올라갈수록 디캡슐화(Header 제거)가 진행됨
데이터 통신을 하는데 있어 PDU를 표준으로 통신
PDU 양식을 맞추기 위해 캡슐화 or 디캡슐화 진행
+) PDU : Protocol Data Unit

물리(Physical) 계층

전기, 물리 신호에 대한 계층

장비 가동용 전기 공급부터 장비끼리의 물리적 연결을 위한 LAN 케이블, 무선통신을 위한 주파수까지 다양한 전기적/물리적인 것을 포함

비트(Bit, 0 or 1)의 통신 단위로 통신
대표적인 프로토콜/기술 : 케이블, 허브(데이터 전송장비), 리피터(장거리 증폭) 등이 있음

데이터 링크(Data Link) 계층

1계층의 물리적인 네트워크를 통해 데이터를 신뢰성 있게 전송하는 계층

대표적인 역할
1. 물리적인 주소 지정(cf) MAC주소)
2. 전송하는 데이터의 Header에 다음 목적지 주소를 붙임, 이때, 데이터 링크 계층에서 전송하는 데이터 전체 구성이자 데이터 단위를 Frame이라고 함.
3. 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 찾고 수정하는데 필요한 기능/절차 제공

주 목적은 물리적인 장치를 식별하는데 사용할 수 있는 주소 지정 체계를 제공하는 것

투 포인트(장비들) 간의 신뢰성 있는 전송 보장

대표적인 프로토콜/기술 : Bridge 및 Switch(거의 Switch를 씀)가 있음

네트워크(Network) 계층

IP주소를 제공하는 역할을 수행하는 계층

데이터가 들어있는 Packet(전송단위)이 서울에서 뉴욕까지 가는 경로가 상당히 많은데, 그러한 경로를 어떻게 설정해서 나아갈지를 결정하는 계층

대표 기능
1. 각 단말을 구분하도록 IP주소를 할당하는 논리주소(Logical Address) 기능
2. Packet전달을 위해 할당된 IP주소를 기반으로 네트워크를 구분하는 라우팅(Routing) 기능 : 라우터가 경로를 제공
3. 복잡하고 다양한 경로 중 최적의 경로를 찾기 위한 경로 설정 기능 : OSPF, BGP 프로토콜이 있음

대표적인 프로토콜/기술 : IP, ICMP, ARP 등

전송(Transport) 계층

각 종단 간 데이터 전송에 대한 전반적인 조율 담당, 통신의 신뢰성을 보장하는 계층

대표 기능
1. 분할 작업 : 전송 단위인 Segment를 포트 번호 등으로 구분하여 각 응용계층이 나눠받도록 함
2. 흐름 제어 작업 : 서로 다른 장비 간 각기 다른 대역폭 속도를 서로 맞춰줌
3. 오류 제어 작업 : 수신하지 못한 Segment가 있을 시 해당 부분만 다시 송신 요청
4. 연결형 작업 : 데이터 수신 유/무 확인
5. 비연결형 작업 : 데이터 수신 유/무 확인X

전송 계층의 주 목적 : 하위 계층(하드웨어)으로 신뢰할 수 있는 데이터 전송
송신자와 수신자 간의 논리적 연결 수행
단말(Endpoint)간 전달데이터의 오류를 제어(시퀀스 넘버 기반)
전송 단위는 Segment

대표적인 프로토콜/기술 : TCP, UDP

세션(Session) 계층

데이터가 서로 만나는 환경을 조성해주는 계층
ex) 파티 시 음식, 식기, 기타 물품 등을 준비하는 것,
ex) Authentication : 어떤 서버 접근시 인증이 필요한 경우, 사용자는 아이디와 암호를 입력해야 서버에 접근 가능

응용 시스템 간의 세션을 관리
모든 통신 장치 간에 연결을 설정하고 관리 및 종료
송신자와 수신자 간의 통신을 위해 동기화 신호를 주고 받음
통신 방식(단순, 반이중, 전이중)을 결정
포트 연결이라고도 함

대표적인 프로토콜/기술 : SSH(22번 포트 사용, 보안개념 추가), TLS(웹 표준방식)

+)통신방식

단순 : 옛날 TV, 일방적으로 정보를 받기만 함
반이중 : 무전기, 한번씩 돌아가며
전이중 : 전화, 동시

표현(Presentation) 계층

데이터를 더 빠르고 안전하게 전송하기 위한 압축 및 암호화/복호화 작업을 하는 계층

응용 계층으로부터 받은 데이터를 읽을 수 있는형식으로 변환
데이터의 인코딩, 디코딩, 암호화, 복호화 등의 기능을 수행
확장자의 개념이 여기서 사용됨
대표적인 프로토콜/기술 : JPEG, MPEG, ASCII, MIDI 등
(우리가 사용하는 확장자들이 여기에 포함된다고 보면 됨)