정보통신공학과에 들어가고 가장 처음 외우는것이 바로 물데네전세표응이다 그만큼 네트워크에 있어서 가장기본이 되는것이 바로 네트워크 7계층 즉 OSI 7 Layer이다. 물론 저는 대충만 알지 자세히는 모릅니다. 이걸 어떻게 다외워!! 그렇기 때문에 이번 글은 정보 공유 글이 아니라 저 자신이 필요할때마다 보기 위한 용도로 작성한 글임을 인지해 주시기 비랍니다.
OSI 7계층 모델은 데이터가 네트워크를 통해 전송될 때 다양한 단계를 거치는 과정을 설명하는데 사용되는 개념적인 프레임워크입니다. 각 계층은 특정 기능을 수행하며, 데이터가 송수신 될 때 각 계층을 거쳐 전달되는 방식으로 동작합니다.
1부:OSI 7Layer
물리 계층(Physical Layer)
데이터 전송의 가장 기본적인 단위인 비트를 전기적, 광학적, 무선 신호 등으로 변환하여 전송합니다.
이 계층은 케이블(동축, 트위스트 페어, 광섬유)과 같은 물리적 매체, 리피터, 허브 등의 하드웨어가 포함됩니다.
비트 전송 속도(Baud rate), 전송 매체, 전압 수준, 핀 연결, 케이블 사양 등을 정의합니다.
신호의 타이밍, 동기화 및 물리적 네트워크 토폴로지(버스, 스타, 링 등)도 이 계층의 역할입니다.
데이터 링크 계층(Data Link Layer)
프레임 단위로 데이터를 전송하며, 오류 검출 및 오류 수정(CRC, 체크섬), 흐름 제어, 순서 제어 등을 담당합니다.
MAC 주소를 사용해 네트워크 장비 간 물리적인 통신을 가능하게 합니다.
이 계층은 종종 두 개의 서브 계층으로 나뉘어집니다: LLC 서브 계층은 다른 네트워크 계층 프로토콜과의 인터페이스를 제공하고, MAC 서브 계층은 실제 하드웨어의 주소로 통신합니다.
스위치, 브리지와 같은 장비가 이 계층에서 작동합니다.
네트워크 계층(Network Layer)
IP(Internet Protocol) 주소를 기반으로 다른 네트워크와의 통신을 담당하며, 라우팅(경로 결정) 기능이 중심입니다.
패킷을 네트워크의 한 부분에서 다른 부분으로 이동시키기 위해 라우팅 테이블을 사용합니다.
서브넷팅, 인터네트워킹, 오류 핸들링, 패킷 분할 및 재조립 등의 기능을 수행합니다.
라우터, L3 스위치와 같은 장비가 이 계층에서 작동합니다.
전송 계층(Transport Layer)
두 호스트 간의 데이터 전송을 관리하며, 종단 간 통신(end-to-end communication)을 책임집니다.
TCP는 연결 지향적 서비스를 제공해 데이터의 순서와 신뢰성 있는 전송을 보장합니다.
UDP는 연결을 설정하지 않고 데이터를 전송하는 비연결성 서비스를 제공합니다.
포트 번호를 사용하여 특정 프로세스나 서비스와 통신합니다.
데이터 전송의 품질을 관리하는 기능(QoS), 혼잡 제어, 세션 복구 등의 작업을 수행합니다.
세션 계층(Session Layer)
통신 세션을 생성, 관리, 종료하는 역할을 합니다.
데이터 교환을 위한 논리적 연결을 설정하고, 통신이 중단된 경우 복구합니다.
체크포인트를 설정해 세션 내에서 데이터 교환의 일정 지점까지 복구할 수 있게 합니다.
인증과 권한 부여가 이 계층에서 이루어질 수 있습니다.
표현 계층(Presentation Layer)
데이터 형식화, 코드 변환, 데이터 압축, 암호화 및 복호화 등을 담당합니다.
서로 다른 시스템 간의 데이터 표현 방식 차이를 조정해 주는 역할을 합니다.
예를 들어, EBCDIC-to-ASCII 변환, JPEG 인코딩/디코딩, MPEG 비디오 데이터 스트림 처리 등이 여기에 해당됩니다.
응용 계층(Application Layer)
사용자와 직접적으로 상호작용하는 응용 프로그램의 데이터를 네트워크 서비스로 전달합니다.
HTTP, FTP, SMTP, DNS 등의 응용 계층 프로토콜이 여기에 포함됩니다.
사용자 인터페이스, 이메일 전송, 웹 서핑, 파일 전송과 같은 네트워크 기반 응용 프로그램의 기능을 지원합니다.
데이터 전송 과정에서, 송신 측은 응용 계층에서부터 시작하여 각 계층을 통해 데이터가 전달될 때마다 해당 계층의 헤더나 트레일러를 추가합니다(캡슐화). 반대로, 수신 측에서는 물리 계층에서부터 시작하여 계층을 올라가면서 각 계층의 헤더나 트레일러를 해석하고 제거하며(디캡슐화), 최종적으로 응용 계층에서 사용자가 이해할 수 있는 형태의 데이터를 얻습니다. 이 과정을 통해 네트워크를 통한 복잡한 데이터 전송이 체계적으로 이루어집니다.
2부: 캡슐화, 디캡슐화
OSI 모델의 각 계층은 네트워크 통신 과정에서 특정한 역할을 수행하며, 데이터가 한 계층에서 다음 계층으로 넘어갈 때 특정한 처리 과정을 거칩니다. 이 과정을 '캡슐화'라고 하며, 데이터는 각 계층을 지날 때마다 해당 계층의 프로토콜에 맞는 헤더(또는 트레일러)가 추가됩니다. 데이터가 최종 목적지에 도달하면, 각 계층의 헤더는 수신 측에서 순차적으로 제거되며, 최종적으로 원본 데이터가 복원됩니다. 이 과정을 '디캡슐화'라고 합니다.
다음은 각 계층에서의 캡슐화 및 디캡슐화 과정을 좀 더 심층적으로 설명한 것입니다:
응용 계층(Application Layer)
사용자가 네트워크를 통해 데이터를 전송하려고 할 때, 응용 프로그램은 데이터를 생성하고 OSI 모델의 최상위 계층인 응용 계층으로 전달합니다.
예를 들어, 웹 브라우저는 HTTP 요청을 생성하고 이메일 클라이언트는 SMTP를 통해 메일을 전송합니다.
표현 계층(Presentation Layer)
응용 계층에서 전달받은 데이터는 표현 계층에서 적절한 형식으로 변환됩니다(인코딩, 압축, 암호화 등).
이 계층에서 데이터는 네트워크를 통해 전송하기에 적합한 형태로 변환되어 다음 계층으로 전달됩니다.
세션 계층(Session Layer)
세션 계층은 표현 계층에서 전달된 데이터에 세션 관리를 위한 정보를 추가합니다.
데이터는 통신 세션을 식별하고 관리하기 위한 헤더와 함께 전송 계층으로 넘어갑니다.
전송 계층(Transport Layer)
전송 계층은 데이터를 세그먼트(TCP)나 데이터그램(UDP)으로 분할하고, 이에 포트 번호와 순서 번호, 오류 검증 정보 등을 포함한 헤더를 추가합니다.
이렇게 패키징된 데이터는 네트워크 계층으로 전송됩니다.
네트워크 계층(Network Layer)
네트워크 계층은 전송 계층에서 온 세그먼트 또는 데이터그램에 IP 헤더를 추가합니다. 이 헤더에는 출발지와 목적지 IP 주소, 생존 시간(TTL), 기타 제어 정보가 포함됩니다.
패킷은 이제 라우터를 통해 다른 네트워크로 라우팅될 수 있습니다.
데이터 링크 계층(Data Link Layer)
네트워크 계층에서 전달받은 패킷은 데이터 링크 계층에서 프레임으로 변환됩니다.
프레임에는 송수신 장비의 MAC 주소와 오류 검출을 위한 정보(CRC)가 헤더와 트레일러 형태로 추가됩니다.
물리 계층(Physical Layer)
데이터 링크 계층에서 전달받은 프레임은 물리 계층에서 전기적 신호로 변환됩니다.
이 신호는 네트워크 케이블, 광섬유, 무선 링크 등을 통해 수신자에게 전송됩니다.
수신 측에서는 위의 과정이 역순으로 이루어집니다. 물리 계층에서 전기적 신호를 받아 프레임으로 복원하고, 데이터 링크 계층에서 MAC 주소와 오류 검출 정보를 확인합니다. 네트워크 계층에서는 IP 헤더를 해석하여 패킷을 올바른 목적지로 라우팅합니다. 전송 계층에서는 세그먼트 또는 데이터그램의 순서를 재조정하고, 필요한 경우 오류를 수정합니다. 세션, 표현, 응용 계층에서는 각각 세션 관리, 데이터 형식 변환, 그리고 최종 사용자 응용 프로그램으로의 데이터 전달이 이루어집니다. 이 과정을 통해 최종적으로 원본 데이터가 수신자에게 도달하게 됩니다.
사실 여러곳에서 줍고 주워서 적긴 했지만 저는 아직도 위의 내용의 반도 이해를 못하겠습니다. 인프라의 길은 험하고도 험하구나...시간이 빌때마다 틈틈히 읽고 이해하도록 노력해봐야겠습니다.
