OSI 7계층 ( OSI 7Layer , Open System Interconnection)

in Backend / Network on Osi, Network

간단히 공부하면서 정리하고자 작성된 글입니다.

osi1

OSI 7 layer

컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명하기 위한 모델로써 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.

1. 물리 계층 ( Physical Layer )

상위 계층으로부터 전달받은 데이터를 하드웨어에서 하드웨어로, 다른 장비에 전기적 신호를 전송하는 역할을 담당합니다. 물론 전달받는 하드웨어도 물리계층을 통해 전기적 신호를 처리하고 상위 계층에 비트(bit)의 형태로 전송합니다.

프로토콜 예시

  • 10BASE-T ( LAN 표준 규격 )
  • 100BASE-TX ( 100 Mbit/s 의 평균 속도로 통신을 전달하는 몇몇의 이더넷 표준 )
  • ISDN ( 종합정보 통신망 : 모든 정보를 디지털 신호로 만들어 하나의 네트워크를 통하여 문자, 그림, 음성, 화상, 비디오, 팩시밀리, 전신 등과 같은 모든 종류의 서비스를 제공하는 통신망 )
  • wired ( 유선 전송방식 )
  • wireless ( 무선 전송방식 )

기본적으로 입력장치인 마우스, 키보드 등도 어떻게 보면 물리 계층을 이용하는 예시가 되겠네요.

2. 데이터 링크 계층 ( Data - Link Layer )

비트 형태의 데이터를 전송 받는 계층, 상 하위 계층 간 데이터 전달 담당.

전달 받은 데이터에 대한 오류를 감지 및 수정, 삭제 - 오류 수정.

물리적인 장치(ex : MAC 주소)를 식별하는 데 사용할 수 있는 주소 지정 체계를 제공

상, 하위 계층 간 신뢰성 있는 전송을 위한 계층.

프레임에 주소부여(MAC - 물리적주소)

에러검출/재전송/흐름제어

프로토콜 예시

  • Ethernet ( 물리 계층에서 신호와 배선, 데이터 링크 계층에서 MAC(media access control) 패킷과 프로토콜의 형식을 정의 )
  • Token Ring ( 근거리 통신망 프로토콜이다. 1980년대 초반 IBM에 의해 개발되었고 IEEE 802.5로 표준화되었다. 당시에는 매우 성공적이었으나 1990년대 초반 이더넷이 개발되면서 잘 쓰이지 않게 되었다. )
  • PPP ( 점대점 프로토콜(영어: Point-to-Point Protocol, PPP)는 네트워크 분야에서 두 통신 노드 간의 직접적인 연결을 위해 일반적으로 사용되는 데이터 링크 프로토콜이다. 점대점 프로토콜은 인증, 암호화[1]를 통한 전송 및 데이터 압축 기능을 제공한다. )
  • ATM ( 비동기 전송 방식(Asynchronous Transfer Mode, ATM, 문화어: 비동기전송방식교환체계) )
  • MAC ( 매체 접근 제어(Media Access Control, MAC)는 자료 전송 프로토콜의 하부 계층이며 일곱 계층의 OSI 모델에 규정된 데이터 링크 계층의 일부 )

브리지, 스위치, 이더넷 등이 예시로 자주 언급됩니다. 물리 계층에서 전달받은 데이터(비트) 를 어떻게 전달할 것인지를 결정하는 계층이라고 볼 수 있겠네요.

3. 네트워크 계층 ( Network Layer )

네트워크 계층(Network layer)은 라우팅(routing)을 포함한 패킷 포워딩을 담당하는 계층

네트워크 계층(Network layer)은 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 수행

주소부여(IP)

경로설정(Route)

프로토콜 예시

  • IP ( 인터넷 프로토콜(IP, Internet Protocol)은 송신 호스트와 수신 호스트가 패킷 교환 네트워크(패킷 스위칭 네트워크, Packet Switching Network)에서 정보를 주고받는 데 사용하는 정보 위주의 규약 )
  • IPX ( IPX(Internetwork Packet Exchange의 준말)는 IPX/SPX 프로토콜 스택 안에 있는 OSI 모델 네트워크 계층 프로토콜이다. )
  • IPsec ( 통신 세션의 각 IP패킷을 암호화하고 인증하는 안전한 인터넷 프로토콜(IP) 통신을 위한 인터넷 프로토콜 스위트이다. )
  • ICMP ( ICMP(Internet Control Message Protocol, 인터넷 제어 메시지 프로토콜)는 인터넷 프로토콜 스위트에 기록된 주요 프로토콜 가운데 하나이다. 네트워크 컴퓨터 위에서 돌아가는 운영체제에서 오류 메시지(Requested service is not available 등)를 전송받는 데 주로 쓰이며 인터넷 프로토콜의 주요 구성원 중 하나로 인터넷 프로토콜에 의존하여 작업을 수행 )
  • ARP ( 네트워크 상에서 IP 주소를 물리적 네트워크 주소로 대응(bind)시키기 위해 사용되는 프로토콜 )

데이터 링크 계층에서 어떻게 전달할 건지 결정된 데이터를 가지고 어떤 경로로 어떤 방식을 통해 전달할 것인지 결정하는 계층이라고 볼 수 있을 것 같습니다.

4. 전송 계층 ( Transport Layer )

실 사용자(end-to-end)가 신뢰성있는 데이터를 주고 받을 수 있도록 해주는 계층.

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.

패킷 생성(Assembly/Sequencing/Deassembly/Error detection/Request repeat/Flow control)

프로토콜 예시

  • TCP ( 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol, TCP, 문화어: 전송조종규약)은 인터넷 프로토콜 스위트(IP)의 핵심 프로토콜 중 하나로, IP와 함께 TCP/IP라는 명칭으로도 널리 불린다. TCP는 근거리 통신망이나 인트라넷, 인터넷에 연결된 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 간에 일련의 옥텟을 안정적으로, 순서대로, 에러없이 교환할 수 있게 한다. )
  • UDP ( 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol, UDP)은 인터넷 프로토콜 스위트의 주요 프로토콜 가운데 하나이다. 1980년에 데이빗 리드가 설계하였고, 현재 IETF의 RFC 768로 표준으로 정의되어 있으며, TCP와 함께 데이터그램으로 알려진 단문 메시지를 교환하기 위해서 사용된다. )

네트워크 계층에서 어떤 경로와 방식을 통해 전달할 것인지 결정되어진 데이터를 실제 전달 하는 계층이라고 할 수 있겠습니다.

5. 세션 계층 ( Session Layer )

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.

통신을 하기 위한 세션을 확립/유지/중단 (운영체제가 해줌)

프로토콜 예시

  • TLS ( 전송 계층 보안(영어: Transport Layer Security, TLS, 과거 명칭: 보안 소켓 레이어/Secure Sockets Layer, SSL)[1]는 컴퓨터 네트워크에 통신 보안을 제공하기 위해 설계된 암호 규약이다. )
  • SAP ( 서비스 광고 프로토콜(Service Advertising Protocol, SAP)은 미국 노벨사에서 개발한 통신망 운영 체계인 넷웨어의 네트워크층 프로토콜인 IPX의 상위 계층에서 동작하는 통신 규약이다. 넷웨어의 서버와 클라이언트 사이에서 주소 정보나 그 서버가 제공하는 파일 서버, 프린터 서버 등의 서비스를 알리는 데 사용되며, 통상 60초 간격으로 패킷을 일제히 송신한다. )
  • SDP ( 세션 공지, 세션 초대, 그리고 그 밖의 멀티미디어 세션 초기화를 위한 폼들을 목적으로 멀티미디어 세션들의 기술을 위해 작성되었다. SDP는 미디어 폼의 콘텐츠 그 자체를 위해서 제공된 것은 아니지만, 양 끝단 간에 미디어 타입과 포맷에 대해 협상할 수 있는 수단을 제공한다. )
  • SSH ( Secure Shell Protocol, 즉 네트워크 프로토콜 중 하나로 컴퓨터와 컴퓨터가 인터넷과 같은 Public Network를 통해 서로 통신을 할 때 보안적으로 안전하게 통신을 하기 위해 사용하는 프로토콜입니다. )

통신하는 사용자들 간에 생성된 연결 세션에 대한 전반적인 것을 행하는 계층이라고 생각하면 될 것 같네요.

6. 표현 계층 ( Presentation layer )

데이터의 표현 차이에 대한 문제를 해결하는 역할을 하는 계층입니다.

인코딩, 암-복호화 등의 일들을 이 계층에서 수행합니다.

사용자의 명령어를 완성및 결과 표현

포장/압축/암호화

프로토콜 예시

  • ASCII ( 미국정보교환표준부호(영어: American Standard Code for Information Interchange), 또는 줄여서 ASCII( /ˈæski/, 아스키)는 영문 알파벳을 사용하는 대표적인 문자 인코딩이다. )
  • EBCDIC ( 확장 이진화 십진법 교환 부호(EBCDIC, Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)는 IBM 메인프레임용 운영 체제인 z/OS, OS/390, VM 운영 체제, VSE 운영 체제와 IBM의 중급 컴퓨터 운영 체제인 OS/400과 i5/OS 등에서 사용되는 8비트 문자 인코딩(코드 페이지)이다(BCD 참조). )
  • MPEG ( MPEG(엠펙)는 영문 Moving Picture Experts Group의 약자이다. 국제표준화단체로서의 공식 명칭은 ISO/IEC JTC1/SC29/WG11이다. MPEG은 ISO 및 IEC 산하에서 비디오와 오디오 등 멀티미디어의 표준의 개발을 담당하는 소규모의 그룹이며 다음과 같은 표준을 제정하였다. #link )
  • MIDI ( 악기 디지털 인터페이스(영어: Musical Instrument Digital Interface, 줄여서 MIDI(미디, /ˈmɪdi/))는 전자 악기끼리 디지털 신호를 주고 받기 위해 각 신호를 규칙화한 일종의 규약이다. )

전달받은 데이터를 표현할 때 알아볼 수 있게 어떻게 표현할 것인지에 대한 작업이 이루어지는 계층이라고 보시면 될 것 같습니다.

7. 응용 계층 ( Application layer )

응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.

일반적인 응용 서비스는 관련된 응용 프로세스들 사이의 전환을 제공한다.

프로토콜 예시

  • HTTP ( HTTP(HyperText Transfer Protocol, 문화어: 초본문전송규약, 하이퍼본문전송규약)는 W3 상에서 정보를 주고받을 수 있는 프로토콜이다. 주로 HTML 문서를 주고받는 데에 쓰인다. 주로 TCP를 사용하고 HTTP/3 부터는 UDP를 사용하며, 80번 포트를 사용한다 )
  • SMTP ( 간이 전자 우편 전송 프로토콜(Simple Mail Transfer Protocol, SMTP)은 인터넷에서 이메일을 보내기 위해 이용되는 프로토콜 )
  • SNMP ( 간이 망 관리 프로토콜(Simple Network Management Protocol, SNMP)은 IP 네트워크상의 장치로부터 정보를 수집 및 관리하며, 또한 정보를 수정하여 장치의 동작을 변경하는 데에 사용되는 인터넷 표준 프로토콜 )
  • FTP ( 파일 전송 프로토콜(File Transfer Protocol, FTP)은 TCP/IP 프로토콜을 가지고 서버와 클라이언트 사이의 파일 전송을 하기 위한 프로토콜 )
  • TELNET ( 텔넷(TELNET)은 인터넷이나 로컬 영역 네트워크 연결에 쓰이는 네트워크 프로토콜이다. )

여기서는 우리가 CMD창에서 사용하는 기능도 볼 수 있네요, 이를 이용하여 다른 사용자와 통신을 하기위한 수단 정도로 생각하면 될 것 같습니다. 이를 사용하여 다시 하위 계층들을 타고 내려가 데이터를 전송하거나 받기도 하겠네요.

출처 : ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9C%84%ED%82%A4%EB%B0%B1%EA%B3%BC:%EB%8C%80%EB%AC%B8

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