OSI 7계층

OSI

Open Systems Interconnection Reference Model
국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로, 네트워크 통신의 7단계 과정이며 각 레이어는 프로토콜을 갖는다.
OSI 7계층을 보면 컴퓨터간 어떻게 데이터를 전송하는지를 이해할 수 있다.

#1 Physical Layer

• 데이터는 0과 1의 비트열로 이루어져있다.
• 1계층에서는 데이터 전달의 역할만 한다.
• 전송 단위는 비트이다.
• 장비로는 케이블, 리피터, 허브가 있다.

#2 Data-Link Layer (frame)

같은 네트워크에 있는 여러대의 컴퓨터들이 데이터를 주고받기 위해 필요한 모듈(함수)로 다른 네트워크는 고려하지 않는다.

• 송신자는 데이터 앞뒤에 특정한 비트열을 붙여 시작과 끝을 표시하며, 비트열이 붙은 데이터가 하나의 데이터 단위이고 이를 프레임이라고 한다.
  • 2계층에서는 encoder에서 데이터를 프레이밍하고, 동일한 네트워크의 다른 컴퓨터에게 보내면, decoder를 통해 프레이밍이 제거된 원본 데이터를 확인한다.
• 흐름제어(flow control)
  • 송신자와 수신자의 처리 속도 간 차이를 해결한다.
• 에러제어(error control)
  • 송신측에서 framing한 비트열을 보내면 수신측에서는 비트 배열을 받게 되는데, 이 전기적 신호들은 취약하기 때문에 변형되거나 손실될 수 있으므로, 2계층에서 에러를 검출한다. 2계층에서는 검출된 에러를 직접 수정하거나, 송신측에 데이터를 다시 보내달라고 요청할 수 있다.
• 이때 컴퓨터는 MAC 주소를 통해 통신한다.
  • MAC 주소는 2계층에서 통신을 위한 네트워크 인터페이스에 할당된 고유 식별자이다.
• 데이터 단위는 프레임이다.
• 랜카드(하드웨어)에 구현되어있다.

#3 Network Layer (packet)

Transport Layer으로부터 전달받은 segment에 source IP 주소, destination IP 주소, TTL, identification 등의 필드가 저장된 헤더를 추가하여 Packet을 만든다.

• 다른 네트워크에 있는 컴퓨터와 데이터를 주고받기 위해 필요한 모듈(함수)
• 컴퓨터끼리 통신하기 위해서는 송신자 컴퓨터는 수신자 컴퓨터의 IP주소를 알아야한다.
• 3계층에서는 IP주소를 사용해 길을 찾고(routing), 다음 라우터에게 데이터를 넘겨준다(forwarding)
  • 송신자 컴퓨터는 자신이 연결된 A 라우터에 데이터 패킷(IP주소와 데이터가 저장된 객체)을 전달한다. A 라우터는 데이터 패킷을 열어 IP주소를 확인하고(decoding), 자신에 연결된 컴퓨터들 중에 해당 IP 주소가 없다면, 다시 encoding 시켜 연결된 B 라우터에게 데이터 패킷을 전달한다. B 라우터에 decoding해 확인한 IP 주소의 컴퓨터가 있다면, 그 컴퓨터에게 데이터 패킷을 전달한다.
• 라우팅 기능을 맡고있는 계층인만큼 최적의 경로를 설정해 데이터를 보낸다.
• 데이터 단위는 패킷이다.
• 운영체제의 커널에 소프트웨어적으로 구현되어있다.

#4 Transport Layer (segment)

네트워크 통신은 메시지 기반으로 이루어진다. 하지만, 파일을 다운로드받는 경우를 생각해보면, 하나의 메시지로 한번에 짠하고 이루어지지 않는다. 파일은 여러개의 chunk로 나누어져 다운로드되는데, 이 과정이 일어나는 곳이 Transport Layer의 TCP 프로토콜에서 일어난다.

• 포트번호를 사용해 도착지 컴퓨터의 최종 도착지인 프로세스까지 데이터가 도달하게 하는 모듈
• 대표적으로 자주 사용하는 TCP, UDP 프로토콜이 있는 계층이다.
• 데이터 전송단위는 TCP는 Segment, UDP는 Datagram이다.
• 운영체제의 커널에 소프트웨어적으로 구현되어있다.

#5 Session Layer

두 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다.

• 양쪽 네트워크의 연결을 관리하고, 연결을 지속시켜준다.
• 세션을 만들고, 유지하며, 세션 종료, 복구 등의 기능이 있다.

#6 Presentation Layer

데이터를 어떻게 표현할지 정하며 MIME 인코딩이나 암호화 등이 이 계층에서 이루어진다.

• 송신자에게 온 데이터를 해석하기 위한 데이터 부호화(Translation: ASCII->EBCDIC)
• 수신자가 압축을 풀 수 있는 방식으로 데이터 압축 (Data Compression)
• 데이터의 암호화와 복호화 (Encryption, Decryption)

#7 Application Layer

크롬, 파이어폭스, 스카이프 등의 인터넷을 사용하는 애플리케이션 등이 있으며, 크롬과 파이어폭스 등의 웹 브라우저는 HTTP, HTTPS 프로토콜을 사용하며, 그 외에도 FTP(파일전송), SMTP(이메일) 등이 있다.

• 응용 프로세스 간의 정보 교환

reference

• [10분 테코톡] 🔮 히히의 OSI 7 Layer
• What is OSI model? 7 end to end layers in OSI model
• OSI Model Explained | OSI Animation | Open System Interconnection Model | OSI 7 layers | TechTerms
• 네트워크 통신과정(feat. ARP vs Routing)