OSI 7 계층

📌 OSI 7 계층이란?

• OSI 7 계층은 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것
• 국제표준화기구(OSI)에서 네트워크 간의 호환을 위해 만든 OSI 7 계층이라는 표준 네트워크 모델
• 실제 인터넷에서 사용되는 TCP/IP 는 OSI 참조 모델을 기반으로 상업적이고 실무적으로 이용될 수 있도록 단순화한 것임

왜 생겨났을까?

• 초기 여러 정보 통신 업체 장비들은 자신의 업체 장비들끼리만 연결이 되어 호환성이 없었음
• 모든 시스템들의 상호 연결에 있어 문제없도록 표준을 정한것이 OSI 7계층
• 표준(호환성)과 학습도구에 의미로 제작

왜 7 계층으로 나눈건데?

🤔 7 계층으로 나눈 이유는?
1️⃣ 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악하기 위해서
2️⃣ 특정한 곳에 이상이 생길 경우에 다른 단계의 장비 및 소프트웨어 등을 건드리지 않고 통신 장애를 일으킨 단계에서 해결 가능

📌 OSI 7 계층 구조

😎 물-데-네-트-세-프-응

원리

1️⃣ OSI 7계층은 응용, 표현, 세션, 전송, 네트워크, 데이터링크, 물리계층으로 나뉨
2️⃣ 전송 시 7계층(응용계층)에서 1계층(물리계층)으로 각각의 층마다 인식할 수 있어야 하는 헤더를 붙임 ➡️ 캡슐화
3️⃣ 수신 시 1계층(물리계층)에서 7계층(응용계층)으로 헤더를 떼어냄 ➡️ 디캡슐화
4️⃣ 출발지에서 데이터가 전송될 때 헤더가 추가되는데 2계층에서만 오류제어를 위해 꼬리부분에 추가됨
5️⃣ 물리계층에서 1, 0 의 신호가 되어 전송매체 (동축케이블, 광섬유 등)을 통해 전송

2️⃣, 3️⃣, 4️⃣ 그림 예시
계층 별 특징

1️⃣ 물리계층(Physical Layer)

• 7계층 중 최하위 계층
• 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해 데이터를 전송
• 데이터는 0과 1의 비트열, 즉, On/Off의 전기적 신호 상태로 이루어져 해당 계층은 단지 데이터를 전달
• 단지 데이터 전달의 역할을 할 뿐이라 알고리즘, 오류제어 기능이 없음
• 장비로는 케이블, 리피터, 허브가 있음

📎

• 리피터: 신호를 수신하여 증폭한 후 다음 구간으로 재전송하는 장치
• 허브: 다수의 pc의 장치들을 묶어서 LAN을 구성할 때 각각의 pc에 연결된 노드를 한곳으로 모으는 역할을 해주는 장치

2️⃣ 데이터링크 계층(Data-Link Layer)

• 물리적인 연결을 통하여 인접한 두 장치 간의 신뢰성 있는 정보 전송을 담당(Point-To-Point 전송)
• 안전한 정보의 전달이라는 것은 오류나 재전송하는 기능이 존재
• MAC 주소를 통해서 통신
• 데이터 링크 계층에서 데이터 단위는 프레임(Frame)
• 장비로는 브리지, 스위치가 있음

📎

• point-to-point(점대점): 네트워크에 있어 물리적으로는 중개 장치를 통과하지 않고 한 지점에서 다른 지점으로 직접 가는 채널을 말한다. ↔️ 멀티포인트 방식 (multipoint)
• MAC 주소: Media Access Control Address의 약자. 네트워크 인터페이스에 할당된 고유 식별자

3️⃣ 네트워크 계층(Network Layer)

• 중계 노드를 통하여 전송하는 경우 어떻게 중계할 것인가를 규정
• 라우팅 기능을 맡고 있는 계층으로 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 데이터를 보내는 기능을 가지고 있음(최적의 경로를 설정가능)
• 컴퓨터에게 데이터를 전송할지 주소를 갖고 있어서 통신가능(=우리가 자주 듣는 IP 주소가 바로 네트워크 계층 헤더에 속함)
• 네트워크 계층에서 데이터 단위는 패킷(Packet)
• 장비로는 라우터, L3 스위치가 있음

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• 노드: 네트워크에서 연결 포인트 혹은 데이터 전송의 종점, 재분배점 등을 의미
• 패킷(Packet): 네트워크가 전달하는 데이터의 형식화된 블록
• 라우터: 네트워크상에서 주소를 이용하여, 통신 데이터를 목적지까지 보낼 최적의 경로를 선택하는 과정
• L3 스위치(Layer3 Switch): L2 스위치 기능과 L3 라우터 기능 모두를 갖춘 장비로 라우터를 스위치 내에 수용시켜 계층 3에서 동작시킨 장치
• L2 스위치(Layer2 Switch): MAC주소 정보(MAC Table)를 보고 스위칭을 하는 일반적인 스위치 기능

4️⃣ 전송 계층(Transport Layer)

• 종단 간 신뢰성 있고 정확한 데이터 전송을 담당
• 송신자와 수신자 간의 신뢰성있고 효율적인 데이터를 전송하기 위하여 오류검출 및 복구, 흐름제어와 중복검사 등을 수행
• 데이터 전송을 위해서 포트 번호를 사용함.(대표적인 프로토콜로 TCP와 UDP가 있음)
• 전송 계층에서 데이터 단위는 세그먼트(Segment)
• 전송 계층은 연결형 프로토콜과 비 연결형 프로토콜을 모두 사용한다.
• 전송 계층의 예로는 특정 방화벽이나 프록시 서버가 있다.

📎

• 종단 장치(edge device): 이더넷 망과 같은 레거시 형태의 망과 ATM 망간에서 데이터 링크 계층과 네트워크 계층 정보를 사용하여 패킷을 전달하는 장치. 네트워크 라우팅 정보 수집 기능은 없고, 단순히 라우트 분배 프로토콜을 사용하여 네트워크 계층에서 알게되는 라우팅 정보를 사용한다.
• 포트 번호: 통신하고자 하는 애플리케이션 간에 가상의 연결 통로를 만드는 작업을 연결 확립이라 하고 연결 통로의 출입구, 즉 애플리케이션과 연결 통로의 인터페이스를 포트(port)라고 하며 포트를 식별하기 위한 주소를 포트 번호라고 합니다.
• 세그먼트(Segment): 통상, Transport Layer(전송계층)에서 교환되는 데이터 단위를 주로 지칭함
  • TCP 세그먼트
    . 양 끝단 간 연결된 TCP 세션 내 서로 교환,전달되는 데이터 단위
  • 통신계층별 데이터 단위
    . Layer 5 ~ Layer 7 : 메세지,데이터
    . Layer 4 : 세그먼트
    . Layer 3 : 패킷,데이터그램
    . Layer 2 : 프레임
    . Layer 1 : 비트
• 프록시 서버: 클라이언트 대신에 인터넷상의 다른 서버에 접속하는 서버를 말한다.

5️⃣ 세션 계층(Session Layer)

• 통신 장치 간 상호작용 및 동기화를 제공
• 포트(Port)연결이라고도 한다.
• 연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생 시의 복구를 관리
• 호스트가 갑자기 중지되지 않고 정상적으로 호스트를 연결하는 데 책임이 있다.
• TCP/IP 세션을 만들고/없애고 통신하는 사용자들을 동기화하고 오류 복구 명령들을 일괄적으로 다루며 통신을 하기 위한 세션을 확립, 유지, 중단하는 작업을 수행한다.

6️⃣ 표현 계층(Presentation Layer)

• 데이터를 어떻게 표현할지 정하는 역할을 하는 계층(데이터를 읽을 수 있는 형식으로 변환 - 인코딩/디코딩)
• 표현 계층은 세가지의 기능이 있다.
  • 송신자에서 온 데이터를 해석하기 위한 응용계층 데이터 부호화, 변화
  • 수신자에서 데이터의 압축을 풀수 있는 방식으로 된 데이터 압축
  • 데이터의 암호화와 복호화
    (MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 표현계층에서 이루어짐. EBCDIC로 인코딩된 파일을 ASCII 로 인코딩된 파일로 바꿔주는 것이 한가지 예임)

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• 부호화: 0과 1로만 표현된 디지털를 디지털 신호로 표현하는 것으로, 단극형, 극형, 양극형으로 분류할 수있다.

7️⃣ 응용 계층(Application Layer)

• OSI 7계층 모델에서 최상위 계층
• 사용자가 네트워크 자원에 접근하는 방법을 제공
• 모든 네트워크 활동의 기반이 되는 인터페이스를 제공
  • 즉, 사용자가 실행하는 응용 프로그램들이 계층 7에 속한다고 보면 된다.
  • ex) 가상 터미널인 텔넷(telnet), 구글의 크롬(chrome), 이메일(전자우편), 데이터베이스 관리 등의 서비스

참고:
http://wiki.hash.kr/index.php/OSI_7_계층
https://velog.io/@cgotjh/네트워크-OSI-7-계층-OSI-7-LAYER-기본-개념-각-계층-설명