• 이 내용은 경희대학교 소프트웨어융합대학 이성원 교수님의 「컴퓨터 네트워크(CSE30200)」를 기반으로 정리한 내용입니다.

OSI 7 Layer

Introduction

OSI(Open Systems Interconnection Reference Model) 7 Layer는 컴퓨터 네트워킹의 가장 중요한 원칙 으로 알려저 있다고 합니다.
이것은 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로, 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명하고 있습니다. 이 OSI는 컴퓨터 네트워킹에서 가장 중요하고 기본이 되는 내용이므로, 정말 많이 접하게 될 내용이라고도 합니다. OSI의 목적은 다양한 통신 시스템에서 표준적인 프로토컬을 통한 interoperability라고 할 수 있습니다.

위의 그림과 같이 Maria와 Ann이 소통하는 과정을 OSI layer로 표현하여 보겠습니다. 먼저 Maria의 Layer3에서 plaintext가 Layer2로 이동하면서 암호화(Encrypt)가 됩니다. 이후 Layer1에서는 비트(0,1)로 정보를 보내면, 오른쪽 Layer1에서 이를 수신한 이후에, Layer2 에서 해독(Decrypt)이 일어납니다. 이 후, 최종적으로 오른쪽 Layer3에 전달되어 Ann에게 전달이 됩니다.
즉 Maria(sender)에서는 Layer아래로 내려갔다가, Ann(reciever)에서는 Layer를 올라가는 방향으로 진행됩니다.

Peer Communication

같은 Level의 Layer간 이루어지는 통신을 Peer Communication이라 부릅니다. 보통 이 Peer Communication이 유의미하며, 위/아래 layer들간의 통신은 중요한 의미가 없다고 합니다.

Upper & Lower Layers

OSI 7 Layers는 크게 Upper(aka. Application) Layers와 Lower Layers로 나뉩니다.

Lower Layers

Layer 1 (Physical Layer)

: 장치 간의 물리적인 송/수신이 일어나는 계층입니다. Raw bit streams를 사용하여 데이터 전달이 이루어집니다. 케이블, 허브 같은 장비들이 여기에 속합니다.

Layer 2 (Datalink Layer)

: Physical layers에서 데이터 전달과정 중에서, 노이즈 등으로 오류는 무조건 일어날 수 밖에 없습니다. 이 때, Datalink Layer에서는 네트워크 개체들간 데이터를 전달하고, 물리 계층에서 발생 가능한 오류를 찾아내며, 흐름 제어를 통해 수정합니다. Frame단위의 PDU, MAC 주소와 제어정보를 전송하고, 헤더를 통해 캡슐화/캡슐화 분해가 이뤄집니다.

Layer 3 (Network Layer)

: multi-node network를 관리하는 계층입니다. Addressing을 통해 데이터를 전송할 때 필요한 주소를 부여하며, Routing 기능을 통해 정보를 목적지까지 안전하고 빠르게 전달하는 경로를 찾아 선택하여, 패킷을 전달하는 역할을 합니다. 가장 핵심적인 계층이라 할 수 있습니다.
Ip(Internet Protocal), Router, etc...

Layer 4 (Transport Layer)

: End-to-End(양 끝단)에서 오류를 control하는 부분입니다. 이를 통해 신뢰성 있고, 정확한 데이터를 전송하게 됩니다. 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송하는 것을 의미합니다. 가장 잘 알려진 것으로는 TCP가 있습니다.

Upper Layers

Layer 5 (Session Layer)

: Session이란 하나의 service에 대해서 여러개의 데이터를 주고 받는 것을 의미합니다. 만약 유튜브 영상 재생의 경우, 이미지, 오디오, 자막(Text) 등의 정보를 주고받아야 할 것입니다. 이 계층에서는 sessions(applications 간 logical connection) communication 관리가 이뤄집니다. Authentication의 예로는 일반 유투브 vs 유투브 프리미엄과 같이 permissions의 차이가 있는 것이라고 합니다.
SSH, NetBIOS, etc...

Layer 6 (Presentation Layer)

: 전송하는 데이터의 encoding, decoding, 암호화, compression 등이 일어나는 계층입니다. ASCII, JPEG, MPEG, etc...

Layer 7 (Application Layer)

: 사용자와의 interface 역할을 하는 계층입니다. Resource sharing, remote file access 등 High-level APIs들이 있습니다.

Layering operation concept

2개의 communication devices를 이용한 data processing은 다음과 같습니다. N번째 layer에서 PDU(protocal data unit)이 생성되어 N-1번째 layer로 전달된다. 이 전달된 data unit을 SDU(sevice data unit)라 한다. 이후 SDU는 N-1번째 layer에서 header, footer와 concatenate되어 N-1의 PDU가 된다. 이것이 다시 N-2번쨰 layer에 전달되게 되고, 이 과정을 lowest layer에 도달할 때 까지 반복한다. 이후에 receiving device에게 데이터가 전송되고, lowest부터 highest layer에 도달할 때까지 SDUs들이 계속 위로 전달된다.