[Network] OSI 7 Layer 개념 overview

네트워크 표준 중 가장 중요한 컨셉인 OSI 7 Layer7 에 대해서 설명을 해보고자 한다.

프로토콜의 계층구조 : 복잡한 프로토콜의 기능을 특징별로 구성하여 문제점을 수정/교체하거나 성능 개선을 쉽게 하도록 하기 위한 소프트웨어 구조이다. Java 에서 사용되는 oop 와 비슷한 개념이라고 할 수 있다.

OSI Model 은 유연하고 튼튼하며 상호 연동할 수 있는 네트워크 구조를 설계하고 이해하기 위해 설계 되었고, 서로 독립적인 7개의 계층으로 정의 한다.

계층 간 독립성을 유지하여 일부 계층 변경 시 타 계층에 영향이 없다.

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OSI 7 Layer Diagram

https://blog.turbonomic.com/blog/on-technology/what-is-the-stack-that-i-keep-referring-to

각 Layer7 에 대해 간단히 설명하자면 아래와 같다.

Application Layer

응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다. 일반적인 응용 서비스는 관련된 응용 프로세스들 사이의 전환을 제공한다.

Presentation Layer

코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어 준다. MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어진다. 예를 들면, EBCDIC로 인코딩된 문서 파일을 ASCII로 인코딩된 파일로 바꿔 주는 것이 표현 계층의 몫이다.

다양한 데이터 format 을 일정 format 으로 변환

Session Layer

세션 계층(Session layer)은 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다. 동시 송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duplex), 전이중 방식(Full Duplex)의 통신과 함께, 체크 포인팅과 유휴, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다. 이 계층은 TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 진다.

통신하는 사용자들을 동기화하고 오류복구 명령들을 일괄적으로 다룬다.

통신사이의 연결이 끊이지 않게 도와줌

Transport Layer

양 끝단(End to end)의 사용자들이 신뢰성있는 데이터를 주고 받을 수 있도록 해 주어, 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해준다. 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용한다. 전송 계층은 특정 연결의 유효성을 제어하고, 일부 프로토콜은 상태 개념이 있고(stateful), 연결 기반(connection oriented)이다. 이는 전송 계층이 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송한다는 것을 뜻한다. 가장 잘 알려진 전송 계층의 예는 TCP이다.

종단간(end-to-end) 통신을 다루는 최하위 계층으로 종단간 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하며, 기능은 오류검출 및 복구와 흐름제어, 중복검사 등을 수행한다.

정보를 분할하거나 합침, 오류제어, 흐름제어가 일어남

Network Layer

여러개의 노드를 거칠때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층으로 다양한 길이의 데이터를 네트워크들을 통해 전달하고, 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공한다. 네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션(segmentation/desegmentation), 오류 제어, 인터네트워킹(Internetworking) 등을 수행한다. 라우터가 이 계층에서 동작하고 이 계층에서 동작하는 스위치도 있다. 데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층이다. 논리적인 주소 구조(IP), 곧 네트워크 관리자가 직접 주소를 할당하는 구조를 가지며, 계층적(hierarchical)이다.

서브네트의 최상위 계층으로 경로를 설정하고, 청구 정보를 관리한다. 개방형 시스템들의 사이에서 네트워크 연결을 설정, 유지, 해제하는 기능을 부여하고, 전송 계층 사이에 네트워크 서비스 데이터 유닛(NSDU : Network Service Data Unit)을 교환하는 기능을 제공한다.

가장 큰 역할은 주소부여(IP) 와 라우팅

네트워크 인프라에서 라우터, L3 스위치가 이 역할을 담당한다.

네트워크 계층의 필요성 : MAC 주소로만 통신하는 것은 전세계 모든 디바이스를 직접 선으로 연결해 사용한다는 것인데 이것은 물리적으로 불가능 하기 때문에 네트워크 계층의 필요성 즉, IP 주소의 필요성이 대두됨

[Network] - [Network] Network Infrastructure : 리피터, 허브, 브릿지, 스위치, 라우터

Data Link Layer

CMD ping 테스트로 Data Link 테스트 가능

인트 투 포인트(Point to Point) 간 신뢰성있는 전송을 보장하기 위한 계층으로 CRC 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요하다. 네트워크 위의 개체들 간 데이터를 전달하고, 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 찾아 내고, 수정하는 데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공한다. 주소 값은 물리적으로 할당 받는데, 이는 네트워크 카드가 만들어질 때부터 맥 주소(MAC address)가 정해져 있다는 뜻이다. 주소 체계는 계층이 없는 단일 구조이다. 데이터 링크 계층의 가장 잘 알려진 예는 이더넷이다. 이 외에도 HDLC나 ADCCP 같은 포인트 투 포인트(point-to-point) 프로토콜이나 패킷 스위칭 네트워크나 LLC, ALOHA 같은 근거리 네트워크용 프로토콜이 있다. 네트워크 브릿지나 스위치 등이 이 계층에서 동작하며, 직접 이어진 곳에만 연결할 수 있다.

프레임에 주소부여(MAC - 물리적주소)

에러검출/재전송/흐름제어

네트워크 인프라에서 브리지, L2 스위치가 이 역할을 담당한다.

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Physical Layer

케이블간에 연결된 네트워크를 말한다.

네트워크의 기본 네트워크 하드웨어 전송 기술을 이룬다. 네트워크의 높은 수준의 기능의 논리 데이터 구조를 기초로 하는 필수 계층이다. 다양한 특징의 하드웨어 기술이 접목되어 있기에 OSI 아키텍처에서 가장 복잡한 계층으로 간주

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Protocol

각각의 레이어는 대표하는 프로토콜들이 잇다.

아래는 가장 보편적으로 쓰이는 인터넷 프로토콜을 모음을 보여준다.

 

프로토콜은 다른 포스팅에서 더 자세히 다루어 보고자 한다.

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Reference

 출처 1 : ko.wikipedia.org/wiki/OSI_%EB%AA%A8%ED%98%95

OSI 모형 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전