[Computer Science] OSI 7계층

김두루 (FrontEnd Developer)·2022년 1월 24일

CS(Computer Science)

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OSI 7계층이란?

OSI(Open System Interconnection) 란 국제표준기구인 ISO에서 만든 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈것을 말한다.

OSI 7계층을 나눈 이유?

계층을 나눈 이유는 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악할 수 있기 때문이다.
흐름을 한눈에 알아보거나 사람들이 이해하기 쉽고, 7단계 중 특정한 곳에 이상이 생기면 다른 단계의 장비 및 소프트웨어를 건들지 않고도 이상이 생긴 단계만 고칠 수 있기 때문이다.

OSI 7계층과 TCP/IP 계층 구조 비교

OSI

OSI 7계층 vs TCP/IP 4계층 vs TCP/IP Updated

TCP/IP(Transfer Control Protocol/Internet Protocol) 는 미국 국방부(DoD)에서 정의한 네트워크 통신 표준 모델이다. OSI 모형이 아니라 TCP/IP가 산업 표준인 이유는 TCP/IP가 OSI보다 더 먼저 사용되었기 때문이다.

TCP/IP와 OSI는 네트워크 통신 모델의 표준이라는 공통점이 있고, TCP/IP는 OSI에 비해 간단한 구조로 구현이 용이하여 널리 사용되고 있다. 우리가 흔히 사용하는 현대 네트워크는 대부분 IP를 기반으로 한 TCP 통신으로 이루어져 있다.

하지만, 인터넷 개발 이후 꾸준히 표준이 갱신되면서 하위 레이어가 다시 세분화되었고,
TCP/IP Updated 모델이 탄생했다. TCP/IP Updated 5계층 모델은 네트워크 접속 계층을 다시 물리 계층과 데이터 링크 계층 두 계층으로 세분화하고, 인터넷 명칭을 네트워크로 다시 변경했다는 차이가 있다. TCP/IP Updated 모델은 현재 전 세계 표준으로 적용되고 있다.

물리 계층(Physical Layer)

OSI 참조모델에서 가장 하위계층인 물리계층에서는 상위계층에서 내려온 데이터를 상대방까지 보낼 수 있도록 물리적, 전기적, 기능적, 절차적 특성을 이용해 전송한다. 물리계층은 데이터링크 계층으로부터 한 단위의 데이터를 받아 통신 링크를 따라 전송될 수 있는 형태로 변환시키며, 비트의 흐름을 전자기 또는 광신호로 변환하는 것과 매체를 통해 신호를 전송하는 역할을 수행한다. 이 계층에서 사용되는 통신 단위는 Bits 이고 이 계층에 속하는 대표적인 장비는 통신 케이블, 리피터, 허브 등이 있다.

리피터 : 신호를 수신하여 신호를 증폭한 후 다음 구간으로 재전송하는 장치.
허브 : 리피터 역할을 하며, 기존 리피터와 다르게 여러 장비를 연결할 수 있다.

데이터링크 계층(DataLink Layer)

데이터링크 계층에서는 바로 이웃하고 있는 노드(컴퓨터, 라우터)들간의 데이터전송을 담당한다. 일반적으로 데이터링크 계층에서는 상위계층에서 내려온 데이터에 물리 주소와 다른 제어정보로 구성된 헤더를 앞부분에, 그리고 뒷부분에는 트레일러를 덧붙인다.

헤더 : 데이터의 시작을 나타내는 표시와 목적지 주소 등을 포함.
트레일러 : 데이터에 발생한 전송에러를 검출하기 위한 에러 검출코드 등이 포함.

데이터링크 계층에서 하는 주 역할

노드 대 노드 전달
주소지정
접근제어
흐름제어
에러제어
동기화

데이터링크 계층에서 사용되는 데이터 단위는 Frame 이다.

네트워크 계층(Network Layer)

네트워크 계층은 네트워크의 연결을 관리하고 유지하며 해제하는 기능을 담당한다. 네트워크 계층에서는 송신지로부터 전송된 데이터를 목적지까지 전달하는 과정에서 네트워크 단위로 교환시켜주는 기능을 수행한다. 네트워크 계층은 스위칭과 라우팅이라는 두 가지 형태의 경로배정에 관한 서비스를 제공한다.

스위칭 : 목적지로 출발한 데이터가 스위치를 거치게 되면, 스위치는 데이터의 목적지를 파악하여 적합한 경로로 스위칭해주는 역할을 한다.
라우팅 : 여러 경로를 이용할 수 있을 때, 패킷을 보내기 위한 가장 좋은 경로를 선택하는 것을 라우팅이라고 한다.

라우터 vs 스위치

라우터는 두 개의 네트워크를 연결하는 반면 스위치는 여러 장치를 연결한다.
라우터는 물리 계층, 데이터링크 계층, 네트워크 계층에서 작동하는 반면 스위치는 데이터링크 계층 및 네트워크 계층에서만 작동한다.

네트워크 계층에서 사용되는 데이터 단위는 Packet/Datagram 이다.

전송 계층(Transport Layer)

OSI 7계층 구조는 전송계층을 기점으로 하위계층으로 이루어진 네트워크 서비스와 상위계층으로 이루어진 사용자 서비스로 구별할 수 있다. 물리계층에서부터 네트워크 계층까지는 주로 이용자와 무관하게 네트워크 내에서 데이터 전달을 위한 경로관리를 책임지게 되며, 세션계층에서부터 응용계층까지는 이용자의 메시지 표현형식과 같이 주로 이용자 서비스와 관련된 기능을 제공한다. 전송계층의 주 역할은 바로 이 두 서비스간의 인터페이스 기능과 전체 메시지의 종단간(END-to-END) 전송을 수행하는 역할을 담당한다. 예를 들면, 사람과 사람과의 대화에 있어서 공기의 역할을 담당하는 것이 바로 전자(하위계층)에 해당되며, 통용 언어와 언어 규칙 등이 후자(상위계층)에 해당된다고 볼 수 있다.

전송 계층에서 하는 주 역할

종단 간 메시지 전달
서비스 지점(포트) 주소 지정
분할과 재조합
연결제어

전송 계층에서 사용되는 데이터 단위는 Segment/Datagram 이다.

세션 계층(Session Layer)

세션 계층은 사용자와 전송계층 간의 인터페이스 역할을 하면서 사용자 간의 데이터 교환을 조직화시키는 수단을 제공한다.

세션 계층에서 하는 주 역할

세션 관리
동기화
대화 제어
원활한 종료

세션 계층에서 사용되는 데이터 단위는 Session Message 이다.

표현 계층(Presentation Layer)

표현계층은 정보를 송수신자가 공통으로 이해할 수 있도록 데이터 표현 방식을 바꾸는 기능을 담당한다. 표현계층은 코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어 준다.

표현 계층에서 하는 주 역할

변환
암호화
압축
보안

표현 계층에서 사용되는 데이터 단위는 High-lever message 이다.

응용 계층(Application Layer)

응용계층은 OSI 참조모델의 최상위 계층으로 응용 프로세스가 네트워크 환경에 접근하는 수단을 제공함으로써 응용프로세스들이 상호 간에 유용한 정보교환을 할 수 있도록 하는 창구 역할을 담당한다. 응용계층은 최상위 계층으로 최종 사용자 응용 프로세스를 지원한다. 표현계층과 달리 데이터의 의미에 대해서 관심을 갖는다.

응용 계층에서 하는 주 역할