목차
- OSI 7계층이란?
- OSI 7계층을 나눈 이유
- OSI 7계층 구조 및 설명
- 1계층 : 물리 계층
- 2계층 : 데이터링크 계층
- 3계층 : 네트워크 계층
- 4계층 : 전송 계층
- 5계층 : 세션 계층
- 6계층 : 프레젠테이션 계층
- 7계층 : 애플리케이션 계층
- 캡슐화와 역캡슐화
- 총 정리
1. OSI 7계층이란?
Open Systems Interconnection Reference Model의 약자인 OSI 모델은 1984년 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로, 컴퓨터 네트워크 상에서 통신하는 과정을 7단계로 나눈 것이다. 누구나 참조할 수 있고 기능을 추가할 수 있는 개발형 시스템이며, 컴퓨터나 네트워크 장치를 만들 때 OSI 모델을 참조해서 통신 장치를 개발한다.
2. OSI 7계층을 나눈 이유
컴퓨터를 이용해 데이터를 요청하고 전달할 때 보내는 쪽에서는 데이터를 보내기 위한 방법을 알아야 하고, 받는 쪽에서는 받은 데이터를 해석하는 방법을 알아야 한다. 표준화된 절차에 따라 데이터가 송수신되며, 이러한 기술적 약속을 '프로토콜'이라고 한다.
각 계층은 독립적이면서, 상하 관계를 가진다. 제일 상위 계층인 애플리케이션이 실행되기 위해서 하위 모든 계층에 문제가 없어야 한다. 이로써 각 계층을 거쳐 데이터를 원활하게 송수신할 수 있고, 만약 특정 계층에 문제가 생겼을 때 오류를 빠르게 파악하고 해결할 수 있다.
즉, OSI 7계층은 네트워크 통신을 위한 표준화된 규격으로 사용되고 있으며, 빠른 유지보수와 자유로운 모듈 추가 등의 이유로 각 계층을 나눈 것이다.
3. 1계층 - 물리 계층 (Physical Layer)
물리 계층은 데이터를 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능만 수행한다. 전송하려는 데이터가 무엇인지, 혹은 에러가 있는지 신경 쓰지 않는다. 또한, 비트 단위 0과 1로 나타내며, 0은 전기적 신호 OFF인 상태, 1은 전기적 신호 ON인 상태를 의미한다.
(기능)
- 데이터를 전기적 신호로 변경
(특징)
- 전송단위 : 비트
- 프로토콜 : Modem, Cable, Fiber 등
- 장비 : 통신 케이블, 리피터, 허브 등
4. 2계층 - 데이터링크 계층 (Datalink Layer)
데이터링크 계층은 물리적으로 송수신되는 데이터의 흐름을 관리하며, 데이터를 안전하게 전달할 수 있는 기능을 수행한다. 포인트 투 포인트(Point To Point) 간의 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위해 CRC 기반 오류 제어와 흐름 제어를 제공하며, 데이터의 전송 오류를 감지해 오류 시 재전송할 수 있도록 돕는다. 또한, MAC 주소를 가지고 통신한다.
(기능)
- 오류 제어
- 흐름 제어
(특징)
- 전송단위 : Frame
- 프로토콜 : Ethernet, WIFI, MAC, PPP, ATM 등
- 장비 : 브릿지, 스위치
** 오류 제어 : 전달된 데이터에 오류가 있는지 확인하는 것
** 흐름 제어 : 수신 측의 데이터 전송량을 제어하는 것
5. 3계층 - 네트워크 계층 (Network Layer)
네트워크 계층은 목적지인 네트워크 주소(IP)를 정하고, 경로(Route)를 선택해 패킷을 전달하는 기능을 수행한다. 데이터가 여러 노드를 거칠 때마다 경로를 찾아주며, 네트워크를 통해 전달하면서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공한다.
(기능)
- 주소(IP) 부여
- 경로 설정(Routing)
(특징)
- 전송단위 : 패킷, 데이터그램
- 프로토콜 : IP, ICMP 등
- 장비 : 라우터, L3 스위치
6. 4계층 - 전송 계층(Transport Layer)
전송 계층은 엔드 포인트(End Point)에 있는 사용자들 간의 신뢰성 있는 데이터를 주고받을 수 있도록 돕는 기능을 한다. 헤더에 포트 번호가 포함되어 있어, 도착지 컴퓨터의 프로세스 중에서 어떤 프로세스에 전달해야 할지 구분한다.
(기능)
- 패킷 생성 및 전송
- 오류 검출 및 복구
- 흐름 제어
- 중복 검사
(특징)
- 전송단위 : 세그먼트
- 프로토콜 : TCP, UDP, ARP, RTP 등
- 장비 : 게이트웨이, L4 스위치
7. 5계층 - 세션 계층 (Session Layer)
세션 계층은 엔드 포인트(End Point)에 있는 프로세스들 간의 연결을 관리하고 지속하는 기능을 한다. 연결된 사용자들을 동기화하고, 오류 복구 명령 등을 일괄적으로 다루며, TCP/IP 세션을 만들고 없애는 역할을 한다.
(기능)
- 세션 설정, 유지, 종료
(특징)
- 전송단위 : 데이터
- 프로토콜 : NetBIOS, SSH, TLS
8. 6계층 - 프레젠테이션 계층 (Presentation Layer)
프레젠테이션 계층은 송수신되는 데이터의 표현 방식을 정해주는 기능을 한다. 코드 간의 번역을 담당해 데이터의 형식의 차이를 다루는 부담을 7계층인 애플리케이션 영역으로부터 덜어준다.
(기능)
- 데이터 인코딩과 디코딩
- 데이터 압축과 해제
- 데이터 암호화와 복호화
(특징)
- 전송단위 : 데이터
- 프로토콜 : JPG, MPEG, SMB, 등
9. 7계층 - 애플리케이션 계층
응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 네트워크에 연결 및 수행하는 기능을 한다. 사용자와 직접 통신하는 유일한 계층이다.
(기능)
- 애플리케이션 실행
(특징)
- 전송단위 : 데이터
- 프로토콜 : HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, Telnet
10. PDU와 캡슐화
네트워크 상에서 데이터를 송수신할 때 7개의 계층으로 분리한다. 각 계층은 전송 단위인 PDU(Protocol Data Unit)를 가지고 있으며, PDU는 각 계층에서의 전체 데이터라고 할 수 있다.
캡슐화는 상위 계층에서 하위 계층으로 갈 때 송신 데이터에 필요한 정보를 추가하는 것을 의미한다. 즉 애플리케이션에서 받은 데이터에 헤더를 붙여 세그먼트, 패킷, 프레임 등의 각 계층 별 PDG로 변환되는 것이다.
애플리케이션 계층에서 생성된 데이터를 전송 계층으로 전달하고,
전송 계층에서 TCP 프로토콜과 Port 번호를 담은 헤더를 붙여 네트워크 계층으로 전달하고,
네트워크 계층에서 IP 주소를 담은 헤더를 붙여 데이터링크 계층으로 전달하고,
데이터링크 계층에서 MAC 주소를 담은 헤더를 붙여 물리 계층으로 전달한다.
11. 총 정리
| 기능 | 전송단위 | 프로토콜 | 장비 | |
| 물리 계층 | 데이터를 물리적 신호로 변환 | 비트 | Modem Cable |
Cable Repeater Herb |
| 데이터링크 계층 | 흐름제어, 오류제어, 전송제어 | 프레임 | Ethernet WIFI |
브릿지 스위치 |
| 네트워크 계층 | 주소 설정과 라우팅 | 패킷 데이터그램 |
IP ICMP |
라우터 |
| 전송 계층 | 패킷 생성 및 전송, 흐름제어, 오류제어 | 세그먼트 | TCP UDP |
게이트웨이 |
| 세션 계층 | 세션 설정, 유지, 종료 | 데이터 | SSH TLS |
|
| 프레젠테이션 계층 | 데이터 인코딩/디코딩, 암호화/복호화, 압축 | 데이터 | JPG | |
| 애플리케이션 계층 | 애플리케이션 실행 | 데이터 | HTTP FTP SMTP POP3 IMAP TELNET |
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