[10분 테코톡] 🔮 히히의 OSI 7 Layer

OSI 7계층

1계층 : 물리 계층 (Physicial Layer)

두 대의 컴퓨터가 통신하려면?

모든 파일과 프로그램은 0과 1의 나열이다.
0과 1의 교환을 할 수 있으면 컴퓨터 통신이 가능하다.
이 간단한 아이디어는 실제 상황에서 잘 되지 않았다 이유는?

Sin 함수의 언급. 전자기파를 표현하는 함수 (time-Volt 그래프)
주파수란 1초당 진동한 횟수 [단위 : Hz(헤르츠)]

EX) 1초에 4번 진동 4Hz

그러나 주파수의 최대/최소값이 계속 변한다면?
전선이 통과시킬 수 있는 주파수대역에 한계가 존재한다.

그래서 결국 Physical Layer 란?

0과 1의 나열을 신호로 바꾸어 전선으로 흘려 보내고, (encoding)
아날로그 신호가 들어오면 0과 1의 나열로 해석하여 (deconding)
물리적으로 연결된 두 대의 컴퓨터가 0과 1의 나열을 주고받을 수 있게 해주는 모듈(Module)

PHY 칩에 1계층 모듈이 구현되어 있다. 즉 하드웨어 모듈인 셈.

2계층 : 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

전선 하나를 가지고 여러 대의 컴퓨터와 통신하는 방법.

더미 허브를 이용하면 물리적으로 연결된 모든 단말에 통신이 전달된다. (목적지가 없는 경우)

이를 개선하여 원하는 목적지에만 통신을 보내는 장치를 스위치라고 한다.
서로 다른 네트워크 집합(스위치) 간 통신이 가능하게 해주는 장비를 라우터라고 한다.

이렇게 전세계의 컴퓨터들이 계층구조로 연결된 것을 인터넷이라고 한다.
국가간 인터넷 연결은 해저케이블을 사용함.

3계층 : 네트워크 계층 (Network Layer)

송신자는 데이터의 앞 뒤에 특정한 비트열을 붙인다. (다중 전송 데이터 구분을 위함)
같은 네트워크에 있는 여러대의 컴퓨터들이 데이터를 주고받기 위해서 필요한 모듈.
Framing은 Data-Link Layer에 속하는 작업들 중 하나임.

네트워크 계층은 랜카드에 구현되어 있음 (하드웨어 모듈)

4계층 : 전송 계층 (Transport Layer)

각 컴퓨터들은 고유한 IP주소 값을 가진다.
주소창에 홈페이지 주소를 입력하면 IP 주소로 변환된다. (DNS 관련 지식)

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패킷(Packet)은 컴퓨터 네트워크에서 데이터를 전송할 때 사용되는 기본적인 단위입니다. 네트워크를 통해 데이터를 전송하기 위해서는 데이터를 작은 조각들로 나누고, 이러한 작은 조각들을 패킷으로 포장하여 전송합니다. 패킷은 네트워크 상에서 데이터를 안정적으로 전송하고, 다양한 네트워크 프로토콜에서 공통적으로 사용됩니다 (아래 예시의 55.10.54.75[Data]가 패킷)

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요약.

수많은 네트워크들의 연결로 이루어지는 Inter-network 속에서 어딘가에 있는 목적지 컴퓨터로 데이터를 전송하기 위해 IP 주소를 이용해서 길을 찾고 (라우팅, routing) 자신 다음의 라우터에게 데이터를 넘겨주는 것 (포워딩 forwarding)

4계층은 운영체제의 커널에 소프트웨어적으로 구현되어 있다.

5계층 : 세션 계층 (Session Layer)

데이터를 받고자 하는 프로그램(≈프로세스)들은 포트번호 (Port Number)를 가지고 있어야 한다.
포트 번호는 하나의 컴퓨터에서 동시에 실행되고 있는 프로세스들이 서로 겹치지 않게 가져야하는 정수 값이다.

요약.

포트 번호를 사용하여 컴퓨터의 최종 목적지인 프로세스까지 데이터가 도달하게 하는 모듈

5계층은 운영체제의 커널에 소프트웨어적으로 구현되어 있다.

6계층 : 표현 계층 (Presentation Layer)

데이터의 형식 변환, 암호화, 압축 등의 기능을 수행합니다.
데이터의 표현과 변환을 담당합니다.

*본 프레젠테이션에서는 언급되지 않았음. 그 이유???

현대의 인터넷은 OSI 모델이 아니라 TCP/IP 모델을 따르고 있다. (시장 점유 싸움에서의 패배)
TCP/IP 모델에는 5,6,7계층이 통합되어 있음.

7계층 : 응용 계층 (Application Layer)

TCP/IP 소켓 프로그래밍이란?

• 운영체제의 Transport layer에서 제공하는 API를 활용해서 통신 가능한 프로그램을 만드는 것을 TCP/IP 소켓 프로그래밍, 또는 네트워크 프로그래밍이라고 함.

• 소켓 프로그래밍 만으로도 클라이언트, 서버 프로그램을 따로따로 만들어서 동작시킬 수 있음

• 뿐만 아니라. TCP/IP 소켓 프로그래밍을 통해서 누구나 자신만의 Application Layer와 인코더와 디코더를 만들 수 있다.

• 누구든 자신만의 Application Layer 프로토콜을 만들 수 있다.

• Application Layer 다른 Layer들과 마찬가지로 인코더, 디코더가 있음.

대표적인 Application Layer 프로토콜인 HTTPS로 인코딩&디코딩을 살펴보자.

HTTP를 이해하기 위해서는 먼저 클라이언트 & 서버 패러다임을 알아야 함.
HTTP는 백엔드 개발자들에게 익숙한 것.
예를 들어 Heady, Body, Request, Response, Status code 등

마치며

MVC 패턴은 소프트웨어 아키텍처 중 하나임
MVC와 마찬가지로 스프트웨어 아키텍쳐 중에 Layer Architecture라는게 있음.
Layerd 아키텍처를 따르는 대표적인 예가 네트워크 시스템임.
그러니까, 네트워크 시스템은 하나의 커다란 소프트웨어라고 할 수 있다.
OSI 7 Layer 모델은 거대한 네트워크 소프트웨어의 구조를 설명하는 것임.

번외

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OSI 모델(Open Systems Interconnection model)은 네트워크 프로토콜을 계층별로 구분하여 설명하는 모델로, 네트워크 통신의 개념과 프로토콜의 동작을 이해하기 쉽게 만들어줍니다. OSI 모델은 7개의 계층으로 구성되어 있으며, 각 계층은 특정한 역할과 책임을 가집니다. 아래는 OSI 7계층에 대한 간단한 설명입니다.

1. 물리 계층 (Physical Layer):

물리적인 연결과 전송 매체에 관련된 계층입니다.
전기적, 기계적, 물리적 특성을 다룹니다.
케이블, 허브 등의 하드웨어와 관련됩니다.

2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer):

데이터 프레임의 오류 검출 및 수정을 처리합니다.
MAC 주소를 사용하여 네트워크 장비를 식별합니다.
이더넷, Wi-Fi 등의 프레임 기반 프로토콜과 관련됩니다.

3. 네트워크 계층 (Network Layer):

데이터 패킷을 목적지까지 라우팅하고, IP 주소를 사용하여 호스트를 식별합니다.
라우터가 동작하는 계층으로, 패킷의 경로 선택과 라우팅을 담당합니다.

4. 전송 계층 (Transport Layer):

데이터를 송수신하는 응용 프로그램 간의 연결을 관리하며, 데이터의 정확성과 신뢰성을 보장합니다.
TCP와 UDP 프로토콜을 사용합니다.

5. 세션 계층 (Session Layer):

통신 세션을 설정, 유지, 종료합니다.
데이터 전송 중의 오류 복구를 처리합니다.

6. 표현 계층 (Presentation Layer):

데이터의 형식 변환, 암호화, 압축 등의 기능을 수행합니다.
데이터의 표현과 변환을 담당합니다.

7. 응용 계층 (Application Layer):

최종 사용자와 상호작용하는 응용 프로그램에 해당합니다.
이메일, 웹 브라우저, 파일 전송 프로그램 등이 이 계층에 속합니다.

각 계층은 아래 계층으로부터 서비스를 제공받고, 위 계층에게 서비스를 제공합니다. 이런 계층화 구조를 통해 네트워크 프로토콜을 설계하고 이해하기 쉽게 만들어줍니다. OSI 모델은 네트워크 기술 및 프로토콜의 표준화와 개발에 중요한 역할을 합니다.

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