OSI 7계층

맘비·2023년 4월 24일

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OSI(Open Systems Interconnection Reference Model):

개방형 시스템 상호 연결 모델 표준
시스템들의 상호 연결에 있어 문제없도록 표준을 정한 것
네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것
각 계층을 지날 때마다 header가 붙게 되고, 수신 측은 역순으로 header를 분석함.

✅ TCP/IP는 OSI 참조 모델을 기반으로 상업적이고 실무적으로 이용될 수 있도록 단순화한 것이다.

1. 물리 계층 (Physical Layer)

전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해 데이터를 전송함
데이터는 0과 1의 비트열 (On, Off)의 전기적 신호 상태로 이루어져 데이터를 전달
전달의 역할을 할 뿐이라 알고리즘, 오류제어 기능은 없음
장비로는 통신케이블, 리피터, 허브가 있음

→ 케이블, 리피터, 허브를 통해 데이터를 전송

허브:
다수의 pc 장치를 묶어 LAN을 구성할 때 각각 PC에 연결된 노드를 한 곳으로 모아줌

리피터:
신호를 증폭해 다음 구간으로 재전송하는 장치. 근거리 통신망을 구성하는 세그먼트 확장 및 연결

2. 데이터링크 계층 (Data-Link Layer)

물리적 연결을 통해 인접한 두 장치 간의 신뢰성 있는 정보 전송을 담당 (Point – to – Point)
물리 계층을 통해 송수신되는 정보의 안전한 전달을 위해 오류 검출, 재전송, 흐름 제어 기능이 존재
MAC 주소를 통해서 통신
데이터링크 계층에서의 단위는 ‘프레임 (Frame)’
장비로는 브리지, 스위치가 있음

→ 브리지나 스위치를 통해 프레임에 맥주소를 부여하고, 이를 가지고 물리 계층에서 받은 정보를 전달함

스위치: Mac 주소를 가진 장비가 연결된 포트로 프레임 전송

3. 네트워크 계층 (Network Layer)

라우팅 기능을 맡고 있는 계층으로, 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 데이터를 보내는 기능을 가지고 있음 (최적의 경로 설정 가능)
경로를 선택하고, 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달
컴퓨터에게 데이터를 전송할 주소를 갖고 있어 통신 가능
IP(논리적인 주소구조)가 네트워크 계층 헤더에 속함 (= IP주소를 사용함)
여러 개의 노드를 거칠 때마다 경로를 찾아주는 역할
중계 노드를 통해 전송하는 경우 중계 방식을 규정
라우팅, 흐름제어, 세그멘테이션, 오류 제어, 인터네트워킹 수행
데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층
데이터 단위는 ‘패킷(Packet)’
장비로는 라우터, L3 스위치

→ 주소 부여 (IP), 경로 설정 (Route)

라우터는 보안설정 가능, 스위치는 불가능

라우터: L3 주소 (IP 주소)를 이용해 패킷을 전달

4. 전송 계층 (Transport Layer)

통신을 활성화하기 위한 계층. 포트를 열어 응용 프로그램들을 전송할 수 있게 함
데이터가 온다면 전송계층에서 하나로 합쳐 세션계층으로 던져 줌
송신자와 수신자 간의 신뢰성(정확성) 있고 효율적인 데이터 전송을 위해 오류 검출/복구/흐름제어/중복 검사/특정 연결 유효성 제어 등을 수행
패킷의 전송이 유효한지 확인 후, 실패한 패킷을 재전송
상위 계층들(세션, 표현, 응용)이 데이터 전달의 유효성/효율성을 생각치 않도록 함
데이터 전송을 위해 Port 번호를 사용
대표적으로 TCP, UDP 가 있음
데이터 단위는 ‘세그먼트(Segment)’

→ 패킷 생성 및 전송

IP:
비연결성, 비신뢰성의 한계를 가짐. 그래서 TCP와 함께 쓰임

TCP:
연결 지향적이며 신뢰성 있는 전송을 보장함.
패킷 손실, 중복, 순서 바뀜이 없도록 보장함.
연결 관리(설정/해제)가 필요함.

UDP:
신뢰성 낮은 비연결성 프로토콜.
확인 응답/순서 제어/흐름 제어/오류 제어 없음.
비연결접속상태 하에서 통신하기에 논리적인 가상회선 연결이 필요 없음.
헤더가 단순하며 빠른 요청과 응답이 필요한 실시간 응용에 적합.

5. 세션 계층 (Session Layer)

데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결
응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공 (동시 송수신, 반이중, 전이중 방식)
통신 장치 간 상호작용 및 동기화 제공
연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생 시의 복구를 관리
TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 짐

→ 통신 사용자들 동기화, 오류 복구 명령 일괄적으로 다룸. 통신을 위한 세션 확립/유지/중단

전이중: 두 디바이스간 통신선이 두개

반이중: 통신선이 하나. 동시송수신 불가, 번갈아가며

6. 표현 계층 (Presentation Layer)

데이터를 어떻게 표현할지 정하는 역할
코드 간의 번역을 담당해 사용자 시스템에서 데이터 형식상의 차이를 다루는 부담을 덞.
text인지, gif인지 jpg인지 구분함
기능 3가지
- 송신자에게서 온 데이터를 해석하기 위한 응용 계층의 데이터 부호화, 변화
- 수신자에서 데이터의 압축을 풀 수 있도록 하는 데이터 압축
- 데이터의 암호화, 복호화 (MIME 인코딩, 암호화 등이 여기서 이뤄짐)

MIME (multipurpose Internet Mail Extensions):
전자우편을 위한 인터넷 표준 포맷
이메일과 함께 동봉할 파일을 텍스트 문자로 전환해 전달하기 위해 사용함.
ASCII가 아닌 파일 전송의 어려움을 보완하고, 문제없이 전달하기 위해 텍스트 파일로 변환함.
UUEncode 단점 보완- 문서 끝 부분 공백은, 공백이 아니라 변환되어야 할 값인데 공백을 무시하는 시스템의 경우 파일을 원형 그대로 전달받을 수 없었음

텍스트 파일로의 변환을 인코딩, 바이너리 파일로 변환하는 것을 디코딩