OSI 7 계층이란
OSI 7 계층(Open Systems Interconnection Reference Model 7 Layer)은 네트워크 프로토콜을 기능별로 7개의 계층으로 분리하여 각 계층 간 상호 작동하는 방식을 정해 놓은 것입니다.
통신이 일어나는 과정을 7단계로 구분하여 과정을 단계별로 파악할 수 있습니다.
1 계층 ~ 7 계층 순서대로 물리계층, 데이터링크 계층, 네트워크 계층, 전송 계층, 세션 계층, 표현 계층, 응용계층이라 부르고
5~7 계층을 응용 계층으로 통합하여 OSI 5계층이라고 부르기도 합니다.
각 계층은 서로 독립적이며 하위 계층의 기능만을 이용할 수 있고 상위 계층에게 기능을 제공합니다.
OSI 7계층 탄생 배경
1970년대 후반, 많은 컴퓨터 회사가 특징적인 네트워크 아키텍처를 발표하기 시작했습니다.
초기 네트워크 아키텍처는 여러 곳에서 앞다투어 연구, 발표했지만, 호환성을 고려하지 않아 폐쇄성이 강했다고 합니다.
예를 들어, 유저가 B사의 컴퓨터를 쓰는데 A사의 시스템을 구매하면 컴퓨터에서 접속이 안 되는 등의 문제가 있었습니다.
컴퓨터 간의 네트워크의 필요성이 대두되자 ISO는 OSI 7 계층이라는 새로운 네트워크 모델을 만들어
서로 다른 컴퓨터 기기 간에 네트워크를 형성할 수 있도록 했습니다.
이 모델은 모든 통신 관련 시스템, 각종 네트워크 장비 및 컴퓨터 기기 등에 동일하게 적용됩니다.
결론적으로 OSI 계층 모델은 표준이라기보다 표준화를 유도하기 위한 기본 골격을 제공합니다.
각 계층별로 다양한 표준 프로토콜이 개발, 발전될 수 있도록 기본 틀을 제공해주고 있습니다.
OSI 계층의 장점
- 네트워크 통신 표준화를 통해 소프트웨어 개발자 및 하드웨어 제조업체를 위한 공통 플랫폼 생성
- 대규모 데이터 교환 프로세스를 더 작은 세그먼트로 분할하여 네트워크 관리자 지원
- 계층 간 독립성으로 다른 레이어에 영향 방지
- 복잡성 감축 및 발전 가속화
- 교육 및 학습 단순화
- 유지보수의 수월성
OSI 7 계층의 데이터 캡슐화
OSI 7 계층은 데이터 캡슐화 특징을 가지고 있습니다.
데이터 캡슐화란 사용자 데이터가 각 계층을 지나면서 하위 계층은 상위 계층으로부터 온 정보를 데이터로 취급하며,
자신의 계층 특성을 담은 제어 정보(주소, 에러 제어 등)를 헤더화 시켜 붙이는 일련의 과정을 말합니다.
데이터를 보낼 때는 응용 계층에서 시작되어 OSI 계층을 차례로 내려오며 물리 계층으로 이동합니다.
이 과정에서 캡슐화를 하게 되는데
각 계층은 다른 계층과 통신할 때 데이터에 헤더와 푸터를 추가한 후 다른 계층으로 전달합니다.
캡슐화 과정에서 PDU(Protocol Data Unit)라는 것이 생성됩니다.
이 PDU는 프로토콜 데이터 단위면서 OSI 모델의 정보 처리 단위로,
아래 계층으로 PDU에는 다양한 프로토콜에 의해 헤더와 푸터가 더해집니다.
마지막 물리 계층에는 PDU는 최종 모습으로 변하고 데이터를 보내는 접점이 됩니다.
반대로 데이터를 받은 컴퓨터는 PDU로부터 프로토콜의 헤더와 푸터를 분석하며 올라가면서
마지막 응용 계층에 도달하면 원본 데이터만 남습니다.
OSI 각 계층 살펴보기
1 계층 - 물리 계층(Physical Layer)
1 계층은 물리 계층으로 OSI 모델의 맨 밑에 있으며 가장 복잡한 계층으로 평가됩니다.
전압, 허브, 케이블 사양을 비롯해 사용된 모든 물리적인 장치(하드웨어)의 물리적, 전기적, 전자적 특성을 정의합니다.
디지털 데이터를 아날로그적인 전지적 신호로 변환하여 물리적인 전송을 가능하게 합니다.
주소 개념이 없으며 물리적으로 연결된 노드 간에 신호를 주고받습니다.
- PDU 단위 : Bit
- 프로토콜 : 10BASE-T, 100BASE-TX, ISDN, wired, wireless, RS-232, DSL, Twinax
- 대표 디바이스 : 허브, 리피터
- 예시 : 전압, 허브, 네트워크 어댑터, 중계기 및 케이블 사양, 신호 변경(디지털, 아날로그)
2 계층 - 데이터링크 계층(DataLink Layer)
2 계층은 데이터링크 계층으로 물리적인 네트워크를 통해 데이터를 전송하는 수단을 제공합니다.
데이터 패킷을 생성하고 전송하는 방법을 규정하고,
인접한 노드 간의 신뢰성 있는 데이터 전송(Node-To-Node Delivery)을 제어합니다.
1홉 통신을 담당한다고 하기도 합니다. 여기서 홉(hop)이란 노드에서 다음 노드로 가는 경로를 말합니다.
1홉 통신이면 라우터에서 그다음 라우터까지의 경로를 말합니다.
네트워크 카드의 MAC(Media Access Control) 주소를 통해 목적지를 찾아갑니다.
신뢰성 있는 전송을 위해 흐름 제어, 오류 제어, 회선 제어를 수행합니다.
- PDU 단위 : Frame
- 프로토콜 : Ethernet, Token Ring, AppleTalk, PPP, ATM, MAC, HDLC, FDDI, LLC, ALOHA
- 대표 디바이스 : 브릿지, 스위치
- 예시 : MAC 주소, 브리지 및 스위치
3 계층 - 네트워크 계층(Network Layer)
네트워크 계층은 멀티 홉(2홉 이상) 통신을 담당하고 종단 간 전송을 위한 경로 설정을 담당합니다. (End-To-End 혹은 Host-To-Host Delivery)
OSI 7 계층 중 가장 복잡한 계층 중 하나로 실제 네트워크 간에 데이터 라우팅을 담당합니다.
이때, 라우팅이란 어떤 네트워크 안에서 통신 데이터를 알고리즘에 의해 최대한 빠르게 보낼 최적의 경로를 선택하는 과정을 말합니다.
네트워크 계층은 네트워크 호스트의 논리 주소 지정(ex: ip 주소)을 합니다.
또한 데이터 스트림을 더 작은 단위로 분할하고 경우에 따라 오류를 감지해 처리합니다.
- PDU 단위 : Packet
- 프로토콜 : IP, IPX, IPsec, ICMP, ARP, NetBEUI, RIP, BGP, DDP, PLP
- 대표 디바이스 : 라우터
- 예시 : 라우터
4 계층 - 전송 계층(Transport Layer)
전송 계층은 종단 간 신뢰성 있는 데이터 전송(End-To-End Reliable Delivery)을 담당합니다.
종단(Host)의 구체적인 목적지(Process)까지 데이터가 도달하게(Process-To-Process Communication) 합니다.
상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해줘 부담을 덜어줍니다.
종단 간(end-to-end) 통신을 다루는 최하위 계층으로 종단간 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하며,
기능은 오류 검출 및 복구와 흐름 제어 등을 수행합니다.
- PDU 단위 : TCP-Segment, UDP-datagram
- 프로토콜 : TCP, UDP, SPX, SCTP, NetBEUI, RTP, ATP, NBP, AEP, OSPF
- 대표 디바이스 : Gateway
- 예시 : 특정 방화벽 및 프록시 서버
5 계층 - 세선 계층(Session Layer)
세션 계층에서는 응용 프로그램 간의 논리적인 연결(세션) 생성 및 제어를 담당합니다.
포트(Port) 연결이라고도 합니다.
모든 통신 장치 간에 연결을 설정하고 관리 및 종료합니다.
또한, 연결이 전이중인지 반이중인지 확인하고 체크 포인팅과 유휴, 재시작 과정 등을 수행합니다.
마지막으로 호스트가 갑자기 중지되지 ㅇ낳고 정상적으로 호스트를 연결합니다.
- PDU 단위 : Data
- 프로토콜 : NetBIOS, SAP, SDP, PIPO, SSL, TLS, NWLink, ASP, ADSP, ZIP, DLC
6 계층 - 표현 계층(Presentation Layer)
표현 계층에서는 데이터 표현방식, 상이한 부호체계 간의 변화에 대해 규정합니다.
응용 계층으로부터 전송받거나 응용 계층으로 전달해야 할 데이터의 인코딩과 디코딩이 이루어집니다.
데이터를 안전하게 사용하기 위해 암호화와 복호화도 이 계층에서 진행됩니다.
예를 들어, 유니코드로 인코딩 되어 있는 문서를 아스키(ASCII) 문서로 변환하려 할 때 이 계층에서 변환이 이루어집니다.
- PDU 단위 : Data
- 프로토콜 : ASCII, MPEG, JPEG, MIDI, EBCDIC, XDR, AFP, PAP
- 예시 : 인코딩, 디코딩, 암호화, 복호화
7 계층 - 응용 계층(Application Layer)
응용 계층에서는 사용자가 네트워크 자원에 접근하는 방법을 제공합니다.
응용 계층은 사용자가 볼 수 있는 유일한 계층으로 모든 네트워크 활동의 기반이 되는 인터페이스를 제공합니다.
즉, 사용자가 실행하는 응용 프로그램들이 이 계층에 속하고 사용자와 가장 가까운 계층입니다.
- PDU 단위 : Data
- 프로토콜 : HTTP, SMTP, SSH, FTP, Telnet, DNS, modbus, SIP, AFP, APPC, MAP
- 예시 : 텔넷(Telnet), 구글 크롬, 이메일, 데이터베이스 관리
참조
https://en.wikipedia.org/wiki/OSI_model
https://itwiki.kr/w/OSI_7%EA%B3%84%EC%B8%B5#7%EA%B3%84%EC%B8%B5
http://wiki.hash.kr/index.php/OSI_7_%EA%B3%84%EC%B8%B5#cite_note-5
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감사합니다.