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[네트워크] OSI 7 계층

category 공부하자/IT 2012.12.28 11:07


OSI 7계층(OSI 7 Layer)




요약

- 개방형 시스템 상호연결(Open System Intercon-nection; OSI)모델로서, 한글 그대로 시스템 상호 연결에 있어 개방(열려있다, 표준)모델을 뜻한다.

- 상호 이질적인 네트워크간의 연결에 어려움이 많은데 이러한 호환성의 결여를 막기위해 ISO(국제 표준화 기구)에서는 OSI 참조모델을 제시함

- 실제 인터넷에서 사용되는 TCP/IP OSI 참조 모델을 기반으로 상업적이고 실무적으로 이용될 수 있도록 단순화된 현실화의 과정에서 채택된 모형


 

 OSI 7계층의 탄생배경




 



여러 정보 통신 업체 장비들은 자신의 업체 장비 간만 연결이 되는 등 호환성이 없었다.

- 따라서 ISO 단체에서 1984년에 OSI 참조모델을 발표하게 된다.

- OSI란 네트워크 통신의 개방 시스템 상호 연결(OSI, Open Systems Interconnection)모델을 뜻한다.

- 모든 시스템 들의 상호 연결에 있어 문제없도록 표준을 만든 것이며 7개의 계층으로 구분이 된다.



OSI 7계층의 목적






- OSI 7계층의 가장 중요한 목적은 2가지이다. 그것은 바로 표준학습도구이다.

- 비용절감은 표준화를 통해 장비 별로 이질적인 포트의 문제나 프로토콜 등으로 인한 문제를 해결하기 위함이다.

- 비용절감의 예로서 3계층 장비인 라우터를 제작하였는데 그에 따른 1, 2, 4, 5, 6, 7 모두 제작해야 하는 것이 아니라 프로토콜에 맞춰서 사용하게 되면 일일이 다 제작하지 않아도 되기 때문에 비용절감이 되는 것이며 이것이 표준화의 목적 중 하나이다.

- 네트워크 엔지니어의 경우는 주로 2, 3, 4 계층에 대해 업무를 수행한다. 그러나 당연히 1, 5, 6, 7 계층도 알아야 전반적인 설계와 문제해결이 가능하다.

- 추후에 OSI 7계층은 계층별의 기능과 통신의 과정을 잘 정립하여 교육하기 위한 목적으로 자리매김 하였다.



각 계층의 캡슐화와 디캡슐화






- 먼저, OSI 7계층은 응용, 표현, 세션, 전송, 네트워크, 데이터링크, 물리 계층의 7계층으로 나뉘어진다.
-
데이터를 전송할 때 각각의 층마다 인식할 수 있어야 하는 헤더를 붙이게 되는데 이러한 과정을 캡슐화라고 한다.
-
데이터를 전송하고 전송매체를 통해 전송된 후 다시 1계층부터 7계층으로 올라가게 되면서 헤더가 벗겨지는데 이러한 과정을 디캡슐레이션이라고 한다.
-
각각의 층마다 이렇게 요청과 응답을 하면서 상호작용을 하기 때문에 서버와 클라이언트 관계라고 할 수 있다.







- 출발지에서 데이터가 전송될 때 헤더가 씌워질 때 캡슐화가 되고, 2계층에서는 특히 오류제어를 위한 테일(꼬리)부분이 씌워지는 것에 유의한다.

- 물리계층에서 10의 신호가 되어, 전송매체(꼬임 쌍선, 동축 케이블, 광섬유 케이블 등)을 통해 전송된다.

- 다시 도착지로 갈 때 헤더가 벗겨지는 디캡슐레이션 과정이 이루어지고 사용자에게 데이터가 전달되는 것이다.



OSI 7계층의 계층별 프로토콜과 기능




이미지 출처 : http://www.networkingreviews.com/




- OSI 7계층에서 PDU 개념을 중요시 하는데, PDU(Process Data Unit)란 각 계층에서의 전송되는 단위이다.

- 1계층에서 PDU 비트(Bit)라고 생각하기 쉽지만 PDU라고 하지않고 단지 신호의 흐름일 뿐이다.
-
사실 상 PDU 2계층(Frame), 3계층(Packet), 4계층(Segment)을 생각하는 것이 옳다.

- 심화적으로 알기위해서 왜 각각의 계층에 PDU가 다른지 알아야하고, 역할에 대해 자세히 알아야 한다.



 레벨

 계층

 기능

 7계층

 Application

응용 계층

프로토콜 : DHCP, DNS, FTP, HTTP

서비스 제공

사용자가 네트워크에 접근할 수 있도록 해주는 계층이다.

사용자 인터페이스, 전자우편, 데이터베이스 관리 등 서비스를 제공한다.

예로, 텔넷이나 HTTP, SSH, SMTP, FTP 등을 들 수 있다.

 6계층

 Presentation 

표현 계층

프로토콜 : JPEG, MPEG, SMB, AFP

이해할 수 있는 포멧변환

운영체계의 한 부분으로 입력 또는 출력되는 데이터를 하나의 표현 형태로 변환한다.

필요한 번역을 수행하여 두 장치가 일관되게 전송 데이터를 서로 이해할 수 있도록 한다.

제어코드나 문자 및 그래픽등의 확장자(jpg, gif, mpg)를 생각하면 쉽다.

 5계층

 Session

세션 계층

프로토콜 : SSH, TLS

응용간의 질서 제어

통신 세션을 구성하는 계층으로, 포트(Port)연결이라고도 할 수 있다.

통신장치 간의 상호작용을 설정하고 유지하며 동기화 한다.

사용자간의 포트연결(세션)이 유효한지 확인하고 설정한다.

 4계층

 Transport

전송 계층

프로토콜 : TCP, UDP, ARP

장비 : 게이트웨이

전체 메시지를 발신지 대 목적지(종단 대 종단)간 제어와 에러를 관리한다.

패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 실패한 패킷은 다시보내는 등 신뢰성 있는 통신을 보장하며, 머리말에는 세그먼트(Segment)가 포함된다. 대표적인 프로토콜은 TCP이다.

 3계층

 Network

네트워크 계층

프로토콜 : IP, ICMP, IGMP

장비 : 라우터

다중 네트워크 링크에서 패킷(Packet)을 발신지로부터 목적지로 전달할 책임을 갖는다.

2계층은 노드대노드 전달을 감독하는 것이고 3계층은 각 패킷이 시작 시점에서 최종 목적지까지 성공적이고 효과적으로 전달되도록하며, 대표적 프로토콜은 IP이다.

 2계층

 Data link

데이터링크 계층

프로토콜 : MAC, PPP

장비 : 브리지, 스위치

오류없이 한 장치에서 다른 장치로 프레임(Frame, 비트의 모음)을 전달하는 역할

스위치같은 장비의 경우 MAC주소를 이용하여 정확한 장치로 정보 전달

3계층에서 정보를 받아 주소와 제어정보를 시작(헤더)와 끝(테일)에 추가

 1계층

 Physical

물리계층

프로토콜 : Ethernet.RS-232C

장비 : 허브, 리피터

물리적 매체를 통해 비트(Bit)흐름을 전송하기 위해 요구되는 기능들을 조정

케이블, 연결 장치 등과 같은 기본적인 물리적 연결기의 전기적 명세를 정하고 네트워크의 두 노드를 물리적으로 연결시켜 주는 신호방식을 다름 



각 계층별 대표적 프로토콜


 7 Application (응용 계층)

HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, SSH & Scp, NFS, RTSP 

 6 Presentation (표현 계층)

JPEG, MPEG, XDR, ASN.1, SMB, AFP 

 5 Session (세션 계층)

TLS, SSH, ISO 8327 / CCITT X.225, RPC, NetBIOS, AppleTalk 

 4 Transport (전송 계층)

TCP, UDP, RTP, SCTP, SPX, AppleTalk 

 3 Network (네트워크 계층)

IP, ICMP, IGMP, X.25, CLNP, ARP, RARP, BGP, OSPF, RIP, IPX, DDP 

 2 Data link (데이터 링크 계층)

Ethernet, Token Ring, PPP, HDLC, Frame relay, ISDN, ATM, 무선랜, FDDI 

 1 Physical (물리 계층)

전선, 전파, 광섬유, 동축케이블, 도파관, PSTN, Repeater,DSU, CSU, Modem






물리 계층(Physical Layer)




- 기능 : 전기적, 기계적 특성을 이용하여 통신 케이블로 전기적 신호(에너지)를 전송한다.

- 비트(Bit), 1(On) / 0(Off)의 인코딩 전압 및 케이블 사양 핀의 수 등을 정의한 계층이다.
-
단지 데이터 전달의 역할을 할뿐이다. (알고리즘, 오류제어 기능이 없다)

- 예로서 RS-232C, RS-442, V-35, 10Base-T, 10Base-2 등이 있다.

- 1계층의 장비로는 케이블, 리피터, 허브가 있다.

- 네트워크 엔지니어로서 감쇠 등의 열 손실과 IEEE규격 10Base-T, 10Base-2등을 반드시 구분 및 감쇠 등 열 손실에 대해 알아야 한다.

리피터, 허브에 대한 참고 링크 : 네트워크 장비(Network Equipment)




데이터 링크 계층(Data Link Layer)





- 기능 : 물리적인 연결을 통하여 인전합 두 장치간의 신뢰성 있는 정보 전송을 담당한다.
-
프레임(Frame) 2계층에서의 전송단위이며, 주소와 제어정보를 가지고 있다.

- 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안정된 정보를 전달한다.

- : IEEE802.2(LLC), IEEE802.3(CSMA/CD), IEEE802.5(Token Ring)

- 2계층 장비 : 브리지, 스위치

브리지 스위치에 대한 참고 링크 : 네트워크 장비(Network Equipment)





네트워크 계층(Network Layer)






- 기능 : 중계 노드를 통하여 전송하는 경우 어떻게 중계할 것인가를 규정한다.

- 패킷(Packe) 3계층 전송단위이며, 패킷을 목적지까지 경로 설정을 한다.

- 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하도록 한다. 이것을 라우팅이라고 한다.

- : IP(Addressing, Fragmentation, Routing)

- 3계층 장비 : 라우터, L3 스위치

라우터에 대한 참고 링크 : 네트워크 장비(Network Equipment)




전송 계층(Transport Layer)







- 기능 : 종단 간(End-to-End)에 신뢰성 있고 정확한 데이터 전송을 담당한다.

- 4계층에서 전송되는 단위는 세그먼트(Segment)이며, 종단 간의 에러복구와 흐름제어를 담당한다.

: TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol)

- 4계층 장비로 L4 스위치를 두는 경우가 있는데,  3계층에서 온 트래픽을 분석하여 서비스 종류를 구분해주는 역할을 한다

 




세션 계층(Session Layer)





- 기능 : 통신장치 간 상호작용 및 동기화를 제공한다.

- 연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생 시의 복구를 관리한다. , 논리적 연결을 담당한다.

- 포트(Port)를 생각할 수 있으나, 4계층과 5계층의 경계 사이의 모호한 위치이다.
-
: NetBIOS, SSH, Appletalk

 




NetBIOS

- 세션 내 연결관리 및 에러감지와 복구를 수행한다.







표현 계층(Presentation Layer)






- 기능 : 데이터 표현에 차이가 있는 응용처리에서의 제어 구조를 제공한다.
-
데이터 표현의 차이 : ASCII, JPEG, MPEG 등의 번역을 말한다.

- 전송하는 데이터의 인코딩, 디코딩, 암호화, 코드 변환 등을 수행한다.

- : ASCII, JPEG, MPEG





응용 계층(Application Layer)






- 사용자와 가장 밀접한 계층이며, 인터페이스(Interface)역할을 한다.
-
기능 : 응용 프로세스 간의 정보 교환

- : 전자메일, 인터넷, 동영상 플레이어 등의 어플리케이션

 

 


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댓글을 달아 주세요

  1. Favicon of http://rtff.zapatillasbaratases.com/ BlogIcon zapatillas adidas 2013.04.30 00:35

    희미한 달빛이 샘물 위에 떠있으면, http://rtff.planchasghdxt.com/ ghd,나는 너를 생각한다.

  2. BlogIcon 김덕구 2014.12.24 23:59

    3계층과 4계층의 차이를 알려주세요

    • Favicon of https://beansberries.tistory.com BlogIcon KimWhale 2015.02.10 22:48 신고

      쉽게 생각해서 3계층은 내 집을 찾아가는 거에요.
      집이 5채가 있는데 우리집이 어디지? 우편번호 같은게 IP입니다.
      그렇게 집을 찾아갔는데 내 방이 어디지? 이것이 4계층이구요.
      4계층이 뭐하러 필요하냐?
      쉽게 생각해서 내가 친구네 컴퓨터에 접속해서 스타를 하려고해요.
      친구네 컴퓨터에 접속하려면 ip를 알아야겠죠?
      그렇게 친구네 컴퓨터에 접속을 했는데, 어떤걸 하고싶죠?
      스타죠?
      그럼 스타크래프트가 어디에 있니? 여기에 있단다~ 라고
      알려주는게 4계층의 역할입니다.

  3. Favicon of https://anisos.tistory.com BlogIcon 공학코드 2016.01.27 20:05 신고

    좋은 글 감사합니다.

  4. 알포 2016.03.30 19:38

    좋은 개념 알아갑니다. 4계층 프로토콜에서 ARP는 3계층에 속한 프로토콜 아닌지요?

  5. Favicon of https://engrworld.tistory.com BlogIcon 공돌이세상 2016.06.07 10:44 신고


    학교에서는 이거보다도 상세하지 못했음.
    감사합니다.

  6. BlogIcon Dalloway 2018.02.01 03:05

    좋은 글 감사합니다! 덕분에 머릿속 개념이 정리된 것 같아요~