네트워크의 기본인 OSI 7 계층! 내용은 많지만 확실하게 알고 넘어가자!
* OSI 7 계층
- OSI 7 계층을 OSI 참조 모델이라고 얘기를 하는데, 컴퓨팅 장치나 네트워킹 장치를 만들 때 OSI 참조 모델을 참조해서 모든 통신 장치를 만들게 된다.
- OSI(Open System Interconnection)는 영어 해석 그대로 개방형 시스템이라는 뜻이다. 즉, 개방이 되어 있기 때문에 누구나 다 참조해서 장치를 만들거나 부가적으로 뭔가를 더 추가하는 게 가능하다는 의미이다.
* OSI 7 계층이 왜 필요한가?
- 실생활에서 많은 물건들이 어떤 참조 모델을 통해서 생성되고 유지 보수가 된다. (OSI 7 계층도 똑같은 원리)
- 간략하게 얘기하면 서로 통신할 수 있게 서로가 알아들을 수 있는 규칙을 정한 것이다.
- 만약 서로 통일된 규칙이 없으면 A와 B랑 통신하려고 해도 각 회사마다 정의한 통신 규격이 달라서 통신할 수가 없을 것이다.
* OSI 7 계층을 자동차로 예를 들어보자!
- 자동차를 샀다! 근데 자동차가 고장이 나면 자동차를 새로 바꾸지 않고 타이어가 고장 났으면 타이어만 바꾸고, 엔진이 고장 났으면 엔진만 교환할 것이다! 이게 어떻게 가능할까? 자동차 회사가 자동차를 전부 만들지는 않는다. 자동차 타이어 회사가 따로 있고, 엔진 만들고, 철판 만드는 회사가 다 따로 있을 것이다. 자동차를 만들기 위해서는 일정 계층별로 하나하나가 다 모듈화 되어 있는 것이다.
- 자동차를 만든 회사의 타이어만 우리가 사용할 수 있는 게 아니라 A회사 타이어를 사용하던 자동차가 B타이어로 교체해서 사용할 수도 있다. 이게 다 어느 규격을 정의해놓고, 각 부품별로 모듈화가 되어 있기 때문에 가능한 현상들이다!
- 우리가 친구한테 메일을 보낼 때, 그냥 프로그램만 사용하면 딱! 가니까 깊게 생각해보지 않았을 수 있지만 어떻게 멀리 다른 지역에 사는 친구한테, 그 수많은 정보가 오가는 네트워킹 속에서 정확하게 목적지를 찾아갈까 등을 생각해보면 매우 복잡할 것이다.
* 한눈에 보는 OSI 7 계층 정리
① 국제 표준화 기구(ISO)가 1984년에 발표했다.
② 데이터의 흐름이 한눈에 보이기 때문에 문제를 해결하기 편하다. 네트워크에서 문제가 발생하면 어느 계층에서 문제가 생겼는지 확인하고 그 계층에서 발생한 오류만 고치면 더 쉽다.
packet tracer로 예시를 들자면 라우터와 라우터가 통신을 하던 도중 통신이 되지 않아 패킷을 까 보았는데 위 사진처럼 3 계층에 문제가 생겼고 IP 주소를 찾을 수 없기 때문에 패킷을 드롭시킨다는 것을 확인할 수 있다.
③ 계층을 7개로 나누고 각 층별로 표준화를 하니까 여러 회사 장비를 써도 네트워크가 이상 없이 돌아가는 것이다. 케이블 국산, 랜카드 인텔, 스위치나 라우터는 시스코를 써도 계층별로 나누어졌기 때문에 아무 이상 없이 네트워크를 쓸 수 있는 것이다.
+ 결국 계층을 7개로 나눈 이유는 통신의 편리를 위해서이다.
* 각 계층별 기능
※ 상위 계층의 프로토콜이 제대로 동작하기 위해서는 하위의 모든 계층에 문제가 없어야 한다. (ping으로 통신이 되는 걸 확인하면 네트워크 계층까지는 모두 이상이 없다는 이야기이다.)
7계층-응용 계층(Application): 사용자에게 보이는 부분이다. 7층에서 작동하는 응용 프로그램은 사용자와 직접적으로 상호작용한다. 구글 크롬, 사파리 등 웹 브라우저와 스카이프,
아웃룩 등의 응용 프로그램이 대표적이다.
6계층-표현 계층(Presentation): 응용프로그램 형식을 준비 또는 네트워크 형식으로 변환하거나 네트워크 형식을 응용프로그램 형식으로 변환하는 것을 나타낸다. 대표적인 예로는 데이터를 안전하게 전송하기 위해 암호화, 복호화하는 것인데, 이 작업이 바로 66 계층에서 처리된다.
5계층-세션 계층(Session): 2대의 기기, 컴퓨터 또는 서버 간의 ‘대화’가 필요하면 세션을 만들어야 하는데 이 작업이 여기서 처리된다. 이 계층에는 설정, 조율(예: 시스템의 응답 대기 기간), 세션 마지막에 응용프로그램 간의 종료 등의 기능이 필요하다.
4계층-전송 계층(Transport): 전송 계층은 최종 시스템 및 호스트 간의 데이터 전송 조율을 담당한다. 보낼 데이터의 용량과 속도, 목적지 등을 처리한다. 전송 계층의 예 중에서 가장 잘 알려진 것이 전송 제어 프로토콜(TCP)이다. TCP는 인터넷 프로토콜(IP) 위에 구축되는데 흔히 TCP/IP로 알려져 있다.
3계층-네트워크 계층(Network): (3계층-논리적) 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 것이다. 보통 이것을 라우팅이라고 한다. 따라서 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 것이 이 계층에 역할이다. 라우터가 바로 이 계층이다.
2계층-데이터 링크 계층(Data Link): (2계층-물리적) 피지컬 레이어를 통하여 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 할 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 따라서 통신에서의 오류도 찾아주고 재전송도 하는 기능을 가지고 있을 뿐만 아니라 전에 배운 맥 어드레스를 가지고 통신할 수 있게 해 준다.. 이 계층에서 전송되는 단위를 프레임이라고 부른다.
1계층-물리 계층(Physical): 통신의 맨 아래 단계로, 여기서는 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송하게 된다. 이 계층에서 사용되는 통신 단위는 비트이며 이것은 1과 0으로 나타내어지는, 즉 전기적으로 On, Off 상태라고 생각하면 된다. 이 계층에서는 단지 데이터를 전달만 할 뿐 이 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지, 어떻게 보내는 것이 더 효과적인지 하는 것은 전혀 관여하지 않는다.
* OSI 7 계층 동작 원리
자신이 보낸 이메일은 각 단계를 내려가면서 정성스럽게 포장이 된다. 그 포장 앞에는 헤더라는 정보가 붙는다. 헤더에는 각 계층별로 관리하는 여러 가지 관리 사항들이 붙는다. 그 계층을 잘 지나갈 수 있도록. 예를 들어 네트워크 계층에는 IP 주소가 붙는다. 그리고 맨 아래 피지컬 계층에서는 컴퓨터가 이해하는 이진수, 즉 1과 0으로 바뀌어서 전기적인 신호가 친구 쪽으로 전달된다. 네트워크 케이블을 통해서 친구 PC에 도착한 데이터는 이제 포장을 하나씩 벗기 시작한다. 그리고 계층별로 내용에 이상이 없는지를 확인하게 된다. 아무 이상이 없는 경우에만 맨 위 계층까지 올라가게 되고 친구는 내가 보낸 메일을 읽게 되는 것이다
* OSI 7 계층 간단 정리
7계층
프로토콜 : DHCP, DNS, FTP, HTTP / 서비스 제공
기능 : 사용자가 네트워크에 접근할 수 있도록 해주는 계층.
사용자 인터페이스, 전자우편, 데이터베이스 관리 등 서비스를 제공한다.
응용 계층 : 응용 프로그램들
6계층
프로토콜 : JPEG, MPEG, SMB, AFP / 이해할 수 있는 포맷변환
기능 : 운영체계의 한 부분으로 입력 또는 출력되는 데이터를 하나의 표현 형태로 변환한다.
필요한 번역을 수행하여 두 장치가 일관되게 전송 데이터를 서로 이해할 수 있도록 한다.
표현 계층 : 데이터를 안전하게 전송하기 위해 암호화, 복호화를 한다.
5계층
프로토콜 : SSH, TLS / 응용간의 질서 제어
기능 : 통신 세션을 구성하는 계층으로, 포트(Port)연결이라고도 할 수 있다. 통신장치 간의 상호작용을 설정하고 유지하며 동기화 한다.
세션 계층 : 최초의 연결 수립과 유지와 종단
4계층
프로토콜 : TCP, UDP / 장비 : 게이트웨이
기능 : 전체 메시지를 발신지 대 목적지(종단 대 종단)간 제어와 에러를 관리한다.
패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 실패한 패킷은 다시 보내는 등 신뢰성 있는 통신을 보장하며, 머리말에는 세그먼트가 포함된다. 대표적인 프로토콜은 TCP이다.
전송 계층 : 최종 시스템 및 호스트 간의 데이터 전송 조율을 담당한다. 보낼 데이터의 용량과 속도, 목적지 등을 처리한다.
3계층
프로토콜 : IP, ICMP, IGMP / 장비 : 라우터
기능 : 다중 네트워크 링크에서 패킷을 발신지로부터 목적지로 전달할 책임을 갖는다.
2계층은 노드 대 노드 전달을 감독하는 것이고 3계층은 각 패킷이 시작 시점에서 최종 목적지까지 성공적이고 효과적으로 전달 되도록 하며, 대표적 프로토콜은 IP이다.
네트워크 계층 : (라우팅) 논리적인 주소로 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 것
2계층
프로토콜 : MAC, PPP / 장비 : 브리지, 스위치
기능 : 오류 없이 한 장치에서 다른 장치로 프레임을 전달하는 역할
스위치같은 장비의 경우 MAC주소를 이용하여 정확한 장치로 정보 전달. 3계층에서 정보를 받아 주소와 제어정보를 시작(헤더)와 끝(테일)에 추가
데이터링크 계층 : 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.
1계층
프로토콜 : Ethernet.RS-232C / 장비 : 허브, 리피터
기능 : 물리적 매체를 통해 비트흐름을 전송하기 위해 요구되는 기능들을 조정
케이블, 연결 장치 등과 같은 기본적인 물리적 연결기의 전기적 명세를 정하고 네트워크의 두 노드를 물리적으로 연결시켜 주는 신호방식을 다름
물리 계층 : 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송하게 된다.
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