[용어정리] OSI 7 Layer

OSI Model

OSI 모형

OSI 모형(Open System Interconnection Reference Model) 은 국제 표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로서, 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것이다. 일반적으로 OSI 7 계층이라고 한다.

목적

이 모델은 프로토콜을 기능별로 나눈 것이다. 각 계층은 하위 계층의 기능만을 이용하고, 상위 계층에게 기능을 제공한다. '프로토콜 스택' 혹은 '스택'은 이러한 계층들로 구성되는 프로토콜 시스템이 구현된 시스템을 가리키는데, 프로토콜 스택은 하드웨어나 소프트웨어 혹은 둘의 혼합으로 구현될 수 있다. 일반적으로 하위 계층들은 하드웨어로, 상위 계층들은 소프트웨어로 구현된다.

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계층 기능

계층 1 : 물리 계층 (Physical layer)

물리 계층(Physical layer)은 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 간주된다. 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해 데이터를 전송하게 된다. 데이터는 0과 1의 비트열, 즉 On, Off의 전기적 신호 상태로 이루어져 있다. 이 계층은 하기만 한다. 그 이외의 기능에는 전혀 관여하지 않는다.

• 데이터를 물리적 장치 간 전달
• PDU - bit

 

요약

• 물리 매체를 통해 bit흐름을 전송
• 물리적 장치와 인터페이스가 전송을 위해 필요한 기능과 처리절차 규정

계층 2 : 데이터링크 계층(Data link layer)

데이터 링크 계층(Data link layer)은 포인트 투 포인트(Point to Point) 간 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위한 계층으로 CRC 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요하다. 네트워크 위의 개체들 간 데이터를 전달하고, 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 찾아내고, 수정하는 데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공한다. 주소 값은 물리적으로 할당받는데, 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 주소 부여(MAC - 물리적 주소)
• 에러 검출/재전송/흐름 제어
• PDU - Frame

 

요약

• 노드와 노드 사이의 데이터 전달
• 단순히 bit를 전송하는 물리층에서 신뢰성을 더하기 위한 흐름 제어 및 오류제어 기능
• LLC, MAC 두 개의 서브 레이어로 구성

계층 3 : 네트워크 계층 (Network layer)

네트워크 계층(Network layer)은 여러 개의 노드를 거칠 때마다 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.

서브 네트의 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.

• 주소 부여(IP)
• 경로 설정(Route)
• PDU - Packet

 

요약

• 송신 측에서 최종 목적지까지 패킷을 전달
• 송수신 측의 논리 주소 지정 및 패킷이 최종 목적지에 도달하도록 경로를 배정하는 라우팅 기능
• 데이터 링크의 물리 주소는 패킷이 시스템으로 이동할 때마다 변경되지만, 네트워크 주소는 목적지까지 변하지 않음

 

계층 4 : 전송 계층(Transport layer)

전송 계층(Transport layer)은 양 끝단(End to end)의 사용자들이 신뢰성 있는데이터를 주고받을 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.

종단 간(end-to-end) 통신을 다루는 최하위 계층으로 종단간 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하며, 기능은 오류 검출 및 복구와 흐름 제어, 중복검사 등을 수행한다.

• 패킷 생성(Assembly/Sequencing/Deassembly/Error detection/Request repeat/Flow control)
• PDU - Segment

 

요약

• 네트워크 계층에서 패킷을 종단까지 전달하면(네트워크 주소), 전송층은 종단 내에서 최종 수신 프로세스로의 전달(포트 주소)을 담당
• 분할/재조립, 연결/흐름 제어, 오류제어

계층 5 : 세션 계층(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 오류 복구 명령들을 일괄적으로 다룬다.

• 통신을 하기 위한 세션을 확립/유지/중단 (운영체제가 해줌)
• PDU - Data

 

요약

• 통신하는 프로세스 사이의 대화 제어 및 동기화를 담당

계층 6 : 표현 계층(Presentation layer)

표현 계층(Presentation layer)은 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 인코딩 된 문서 파일을 ASCII로 인코딩된 파일로 바꿔 주는 것이 표현 계층의 몫이다.

• 사용자의 명령어를 완성 및 결과 표현.
• 포장/압축/암호화
• PDU - Data

 

요약

• 데이터의 변화, 압축, 암호화를 담당

계층 7 : 응용 계층(Application layer)

응용 계층(Application layer)은 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다. 일반적인 응용 서비스는 관련된 응용 프로세스들 사이의 전환을 제공한다. 응용 서비스의 예로, 가상 터미널(예를 들어, 텔넷), "Job transfer and Manipulation protocol" (JTM, 표준 ISO/IEC 8832) 등이 있다.

• 네트워크 소프트웨어 UI 부분
• 사용자의 입출력(I/O) 부분
• PDU - Data

 

요약

• 사용자에게 서비스의 제공 역할. SMTP, FTP, HTTP 등 사용자가 원하는 최종 목표에 해당