목차
OSI 7계층 모델
- 국제 표준화 단체 ISO에서 정의한 네트워크에 연결된 시스템이 갖춰야 할 기능
- 네트워크에 연결된 호스트들은 7개 계층으로 모듈화된 통신 기능을 갖추어야 함.
- 송신 호스트: 일반 사용자는 7계층 최상위에 있는 응용 계층을 통해 데이터의 송수신을 요청하며, 이 요청이 하위 계층에 순차적으로 전달되고, 최종적으로 맨 아래의 물리 계층을 통해 상대 호스트에 전송됨
- 수신 호스트: 물리 계층으로 들어온 데이터가 상위 계층으로 순차적으로 전달되고 최종적으로 최상위 응용 계층에 전달되어 일반 사용자에게 전달됨.
계층별 기능
순서대로 최하위 1계층: 물리 ~ 최상위 7계층: 응용
일반적으로 계층 4까지의 기능은 운영체제에서 시스템 콜 형태로 상위 계층에 지원하며, 5~7계층은 사용자 어플리케이션으로 작성됨
물리 계층 Physical Layer
- 호스트를 전송 매체와 연결하기 위한 인터페이스 규칙과 전송 매체의 특성을 다룸
데이터 링크 계층 Data Link Layer
- 물리 계층으로 데이터를 전송하는 과정에서 발생하는 물리적인 전송 오류를 감지하는 기능 수행
- 일반적으로 컴퓨터 네트워크에서 오류 제어 Error Control은 송신자가 원래의 데이터를 재전송 Retransmission하는 방식으로 처리
- 대표적인 물리적 오류로는 데이터가 도착하지 못하는 데이터 분실과 내용이 깨져서 도착하는 데이터 변형이 있음
네트워크 계층 Network Layer
- 송신 호스트에서 수신 호스트로 전송되는 데이터가 여러 중개 시스템을 거칠 때 올바른 경로를 선택할 수 있도록 지원하는 계층
- 중개 시스템의 기능은 일반적으로 라우터가 수행
- 네트워크에 부하가 증가하면 특정 지역에 혼잡 Congestion이 발생할 수 있는데, 혼잡 제어도 네트워크 계층이 수행
전송 계층 Transport Layer
- 전송 계층은 프로세스 간의 연결 Connection기능을 제공하여 프로세스 간의 안전한 데이터 전송 지원
- 컴퓨터 네트워크에서 데이터를 교환하는 최종 주체는 호스트 시스템이 아닌 호스트에서 동작하는 네트워크 프로세스
세션 계층 Session Layer
- 세션 연결을 지원하며 전송 계층에서의 연결 개념보다 더 상위의 논리적인 개념임. 응용 환경에서 사용자 간의 대화 Dialogue 개념의 연결로 사용되기 때문에 전송 계층의 연결과 구분됨.
표현 계층 Presentation Layer
- 전송되는 데이터의 의미 Semantic를 잃지 않도록 올바르게 표현 Syntax하는 방법을 다룸. 즉, 정보를 교환하는 시스템이 표준화된 방법으로 데이터를 인식할 수 있게 함.
- 현재의 표현 계층은 데이터의 표현에 더해서 압축과 암호화 기능도 다룸
응용 계층 Application Layer
- 사용자를 위한 다양한 네트워크 응용 환경을 지원함
프로토콜과 인터페이스
프로토콜 Protocol
- 서로 통신하는 두 호스트에서 각 n계층의 모듈이 상대 호스트의 같은 n계층과 개별적으로 논리적인 통신을 수행하는데 필요한 규칙
인터페이스 Interface
- 상하위 계층 간의 통신에서 필요한 규칙
- 하위 계층이 상위 계층에 제공하는 인터페이스를 서비스 Service라고 함
호스트 간 통신
- 호스트 1과 호스트 2의 계층 n 프로토콜이 서로 통신하려면 하위 단계인 계층 n-1 프로토콜의 도움이 필요하다. 그렇게 한 단계씩 내려가다보면 최종적으로 7개 계층에 모두 적용되어 각 계층 프로토콜이 각자 정해진 기능을 수행하면서 통신을 하게 됨
인터넷의 계층 구조
- 인터넷에서는 IP: Internet Protocol이 네트워크 계층의 기능 수행
- TCP: Transmission Control Protocol과 UDP: User Datagram Protocol이 전송 계층의 기능을 수행함
- 전송 계층 이하의 기능은 호스트들의 운영체제 내부에서 구현
- FTP, 텔넷, 이메일과 같은 응용 프로그램들은 사용자 프로그램 환경에서 세션, 표현, 응용 계층이 합쳐져 구현됨.
- 호스트 사이에는 중개 기능을 수행하는 라우터가 존재하며 인터넷에서는 IP가 중개 기능을 수행하므로 라우터는 계층 3까지의 기능이 구현됨
인터네트워킹 Internetworking
네트워크와 네트워크의 연결을 인터네트워킹이라고 함
인터넷은 IP 프로토콜을 지원하는 전 세계의 모든 네트워크가 연결된 시스템
네트워크의 연결
- 서로 독립인 두 네트워크를 연결하는 것을 인터네트워킹 시스템
- 인터네트워킹 시스템은 물리적인 연결과 데이터 중개에 필요한 상위의 통신 프로토콜 모두 지원
- 인터네트워킹 시스템은 양쪽 네트워크에 대해 물리적이고 논리적인 인터페이스를 모두 지원해야 함.
- 프로토콜이 일치하지 않을 경우 인터네트워킹 시스템이 변환 작업을 수행해야 함.
게이트웨이 Gateway
- 인터네트워킹 기능을 지원하는 시스템을 일반적으로 부르는 말
- 게이트웨이의 종류는 다음과 같음
리피터 Repeater
- 물리 계층의 기능을 지원
- 물리적 신호는 거리가 멀수록 감쇄되므로 리피터를 통해 증폭하여 중개
브리지 Bridge
- 리피터 기능에 데이터 링크 계층의 기능이 추가된 것으로 물리 계층에서 발생한 오류를 해결
라우터 Router
- 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층의 기능을 지원
- 라우터와 연결된 네트워크와 호스트들의 정보를 유지, 관리하여 특정 경로가 이용 가능한지, 다수의 경로 중에 어떤 경로가 더 전송이 빠른지를 판단
- 네트워크와 호스트에 대한 정보는 라우팅 테이블 Routing Table에 보관
프로토콜 Protocol
통신 시스템이 데이터를 교환하기 위해 사용하는 통신 규칙
OSI 7계층에서는 각 계층에서 수행하는 프로토콜이 서로 독립적이라고 간주
데이터 단위 Data Unit
- 데이터를 교환할 때 데이터를 규격화
- OSI 7계층에서 각 계층의 규격화된 데이터는 고유명칭이 존재
PDU: Protocol Data Unit
- 계층에 상관없이 사용할 때 통칭
APDU: Application Protocol Data Unit
- 응용 계층에서 사용
PPDU: Presentation Protocol Data Unit
- 표현 계층에서 사용
SPDU: Session Protocol Data Unit
- 세션 계층에서 사용
TPDU: Transport Protocol Data Unit
- 전송계층에서 사용
- 세그먼트 Segment: TCP(인터넷의 전송계층)에서 부르는 단위
- 데이터그램 Datagram UDP나 일반적인 상황에서 전송 계층 프로토콜의 전송 데이터를 가리킴
NPDU: Network Protocol Data Unit
- 네트워크 계층에서 사용
- 패킷 Packet: 네트워크 계층의 전송 데이터를 의미, 원래는 네트워크 계층의 IP 프로토콜에서 유래
DPDU: Data Link Protocol Data Unit
- 데이터 링크 계층에서 사용
- 프레임 Frame
Data Engineer