[Network] OSI 7Layer

seheo·2022년 8월 7일

Network

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컴퓨터는 어떻게 통신할까?

인터넷에 수 많은 자료는 어떻게 올라가고 어떻게 확인하는 걸까?
컴퓨터들은 전선으로 연결된 상호연결된 네트워크를 통해 통신한다.
네트워크가 다른 방법으로 구성된다면, A 네트워크의 정보를 B 네트워크가 확인 할 수 없다.

영어만 사용할 줄 아는 사람이 마사이족과 소통이 안되는 것처럼 서로 다른 언어(다른 프로토콜)로 말하기 때문에 소통이 되지 않는다.

프로토콜(Protocol)

통신 프로토콜은 통신(데이터를 주고 받는) 상호간에 미리 약속된 규칙이다.

OSI 7계층이란?

과거에는 OSI 7계층이 없을때, 통신용 규약이 표준화되어 있지않았다.
각 회사별로 별도로 개발했기 때문에 호환되지 않는 시스템이나 애플리케이션이 많았고 통신이 불가능한 경우가 많았다.

이를 하나의 규약으로 통합하여 OSI 7계층으로 탄생

OSI 7계층은 통신 프로토콜을 만드는데 참조해야되는 참조모델로 많이 사용된다.
현재는 대부분 인터넷 프로토콜이 TCP/IP 프로토콜 스택(묶음) 기반으로 되어있다.

Application Layer (L7)

최상위 계층에서는 애플리케이션의 프로세스르르 정의하고 애플리케이션의 서비스를 수행한다.
소프트웨어의 UI나 사용자의 입출력을 부분을 정의
대표 프로토콜

FTP, HTTP, SMTP, TELNET

비유: 사용자가 편지지(Ui)에 편지를 썼다(입력).

Presentation Layer (L6)

표현방식이 다른 애플리케이션이나 시스템간의 통신을 돕기위해 통일된 구문으로 변환

인코딩
암호화
압축

비유: 7계층에서 작성한 편지지에 one, two, three를 보냈는데 한국어로 해석하여 원투쓰리로 해석했다.
사진을 보냈는데 동영상으로 읽었다.
또는 내가 암호화하여 보냈는데 그냥 그대로 읽었다.
이런 경우를 방지하기 위해 Presentation Layer에서는 통일된 구문으로 변환(인코딩)하여 다른 컴퓨터에게 전송을 도와준다. one, two, three -> 1, 2, 3 이런식으로

Session Layer (L5)

세션 (Session) 이란?

[통신계층] 네트워크 상에서, 양 종단간 일회용 논리적 연결
- SVC 가상회선, TCP 세션 등
[다중사용자] 다중사용자 컴퓨터에서, 한 사용자가 로그인 후부터 로그아웃할 때 까지의 경과
- 이 경우, 사용 이력 기록을 세션 로그(Log) 라고 함
  출처: Session Layer, Session 세션 계층, 세션 - 정보통신기술용어해설

세션 연결 생성, 유지, 종료 관리하는 계층
세션 연결시 방법에 대해서도 관리

양방향으로 받을 것인가
한쪽만 받을 것인가
한번씩 번갈아 가면서 받을것인가

연결이 성립하도록 도와주고 연결이 안정적으로 유지되도록 관리하고 작업완료 후에는 이 연결을 끊는다.
에러로 중단된 통신에 대해 에러 복구와 재전송도 수행한다.

Transport Layer (L4)

데이터를 컴퓨터의 프로세스 중 어느 부분에 전송되는지 포트 번호를 통해 찾아가는 계층

세그멘테이션

상위 데이터를 받아 세그먼트라는 단위의 데이터로 나눈다.

왜 나누는가?
100MB비디오를 다운받는다고 했을때, 사용자가 10MB 단위로 세그멘트를 나눈다면 사용자는 세그멘트 단위로 다운받은 부분을 보면서 기다릴 수 있다.
또 연결이 중간에 끊겨도 이미 받은 세그멘트들은 기록된다.

흐름제어
전송 기기간의 전송속도를 제어해준다.
오류제어
내가 보낸 데이터가 손실이 있는지 없는지 확인
만약 오류가 있다면 다시 보내준다.

TCP or UDP도 이 계층에서 결정
TCP: 수신측이 온전한 데이터를 받지 못하면 재전송요청
UDP: 수신측이 잘 받던 안받던 보낸쪽은 그냥 보내기만함 (실시간 스트리밍에서 사용)

비유: 편지 작성시 누가 받는지 누가 보냈는지 알아야한다.

Transport Layer에서 주소는 컴퓨터의 Port에 해당한다.
편지를 9999 -> 443(Https Port)로 전송할 것이다.

Network Layer (L3)

3계층에서는 IP주소 같은 논리적인 주소를 통해 자신의 네트워크와 수신될 네트워크로 가려면 어디로 갸아하는지 경로를 알아볼 수 있는 계층

수많은 네트워크들의 연결로 이루어지는 inter-network 속에서
어디간에 있을 목적지로 컴퓨터 데이터를 전송하기 위해
IP 주소를 이용해 길을 찾는다. (routing)
자신 다음의 라우터에게 데이터를 넘겨주는 것 (fowarding)
라우터라는 장비를 통해 이 과정이 처리된다.
라우터는 IP 주소를 통해 최적의 경로를 찾아주고 해당 경로로 패킷을 전송하는 역할을 한다.
운영체제의 커널에 SW적으로 구현

비유: 편지는 어디로 가야하는지 "서울시 강남구 개포로 416"(컴퓨터의 IP주소)를 통해 우선 우체부(라우터)가 앞에서부터 읽으면 최적의 경로로 편지를 배달한다.
IP가 어떻게 주소를 찾아가는지 궁금하다면 라우팅에 대해 공부해볼것

DataLink Layer (L2)

네트워크 계층은 서로 다른 네트워크에서 전송을 담당하지만, 데이터링크 계층은 동일한 네트워크에서의 전송을 담당한다.
같은 네트워크에 있다 = 스위치로 연결된 컴퓨터
MAC(Media Access Control)를 통해 전송

표기법: 00:1A:2B:3C:4D:5E
랜카드에 HW적으로 구현

비유: 앞서 우리는 원하는 건물에 도착했지만 그 곳에서 올바른 사람에게 전송해야 된다. 데이터링크 계층에서 동호수(MAC주소)를 작성해 원하는 동호수에 배달

Physical Layer (L1)

이때까지의 편지작성같은 비유는 모두 컴퓨터안에서 일어나고 있는 일이다.
다시말하면 0과 1로 이루어져있는 Bit 신호들이다. 이 신호를 전선을 통해 전송하기 위해서는 아날로그 신호로 바꾸어 전송해야한다.

encoding: 0과 1의 나열을 아날로그 신호로 바꾸어 전선으로 보낸다.
decoding: 아날로그 신호가 들어오면 0과 1의 나열로 해석
물리적으로 연결(전선)된 컴퓨터가 0과 1의 나열을 주고받을 수 있게 해주는 모듈
이 모듈은 SW가 아니라 HW적으로 구현되어있다. (PHY 칩)