OSI 모델 ( OSI 7 계층 )

OSI; Open Systems Interconnection로 개방형 시스템을 어떻게 연결할지 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로, 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것이다.

흔히들 각 계층(Layer)을 L로 줄여서 간편하게 부른다. ex) L1 cashe, L2 cashe, L2 Switch, L3 cashe,...

L1 : 물리 계층 ( Physical layer )

  ex) 무선 RF소자, 유선 케이블 접점

 

  - 노드(호스트)를 전송매체와 연결하기 위한 인터페이스 규칙과 전송매체의 특성을 다룬다.

  - 실제 장치들을 연결하기 위해 필요한 전기적, 물리적 세부 사항들을 정의한다.

    ex) 동축케이블 규격, 신호의 전압, 핀들의 배치, 전선의 명세 등

  - 허브(리피터)가 물리 계층의 장치이다.

  - 물리 계층에서 수행되는 중요한 일들

    * 물리적인 정보 전달 매개체에 대한 연결의 성립 및 종료

    * 여러 사용자들 간의 통신 자원을 효율적으로 분배하는데 관여.

      ex)  경쟁 상태의 해소나 흐름제어(congestion control) 등

    * 통신 채널을 통해 전송되는 사용자 장치의 디저털 데이터를 이에 상응하는 신호들로 변환, 변조

      ex) SCSI

    * 물리계층은 네트워크상에서 데이터 비트를 전송하는 계층이다.

      데이터 링크 개체 간의 비트 전송을 위한 물리적 연결을 설정, 유지, 해제하기 위한 수단을 제공

      전송 매체는 신호 보내는 방법을 정의한다.

  - 데이터 단위 : bit

  - 대표 장치 : Hub, 리피터

 

L2 : 데이터 링크 계층 ( Data link layer)

  - Point to Point 간 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위한 계층

  - 순환 중복 검사(CRC) 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요하다.

    * 전송 오류 감지 -> 재전송 기능

  - 디지털 신호처리, 간단한 통신트래픽 제어 등 다양한 기능이 디지털 논리회로로 구현된다.

  - 임베디드 시스템 형태보다 하위단의 회로설계 관점이면, 반도체 설계 단계에서 구현된다.

  - 네트워크 위의 개체들 간 데이터를 전달하고, 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류(예: 잡음)를 찾아내고, 수정하는데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공한다.

    ex) Point-to-point 프로토콜(이더넷, HDLC, ADCCP,...),

         근거리 네트워크용 프로토콜(패킷 스위칭 네트워크, LLC, ALOHA,...)

  - 네트워크 브리지나 스위치 등이 이 계층에서 동작하며, 직접 이어진 곳에만 연결할 수 있다.

  - 데이터 단위 : 프레임(frame)

  - 대표 장치 : L2 Switch

 

OSI 7 계층 데이터 통신 모델에서 소위 'L1/L2'가 보통 통합 칩 형태로 구현된다.

모뎀 혹은 랜카드가 1/2 계층 통신 프로토콜 스택이 결합된 형태이다.

보통 정보통신학과나 전자공학 전공자들에 의해 심도 깊게 연구된다.

 

3 계층 이상부터 컴퓨터 커널(운영 체제) 내부에 구현하거나 응용소프트웨어(앱)로 구현한다.

 

L3 : 네트워크 계층 ( Network layer )

  - 여러 개의 노드들 사이에 전송 경로를 찾아주는 역할(경로를 설정하고, 청구 정보를 관리)을 하는 계층

  - 주소(address) 개념

  - 서브네트의 최상위 계층

  - 라우팅, 패킷 포워딩, 세그멘테이션/디세그멘테이션, 인터네트워킹 등을 수행한다.

  - 개방 시스템들의 사이에서 네트워크 연결을 설정, 유지, 해제하는 기능을 부여한다.

  - 전송 계층 사이에 네트워크 서비스 데이터 유닛(NSDU)을 교환하는 기능을 제공한다.

  - 데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로 써 인터넷이 가능하게 만드는 계층이다.

  - 3/4 계층(TCP/IP 프로토콜 스택)은 하위 2 계층과 디바이스 드라이버(네트워크 드라이버)를 통해 컴퓨터 내부에서 데이터를 통신한다.

  - TCP/IP 프로토콜 스택은 2 계층에서 받은 데이터(프레임)를 소켓 인터페이스를 통해 7 계층(응용계층, TCP/IP 4 계층)으로 올려 보낸다.

  - 인터넷은 네트워크 계층에 속하는 망이다.

  - 데이터 단위 : Packet(패킷)

  - 대표 장치 : Router(라우터), L3 Switch

  - 프로토콜 : IP, ARP/NDP, RIP, RIP v2, OSPF, IGRP, EIGRP, BGP 등등의 라우팅 프로토콜

L4 : 전송 계층 ( Transport layer )

  - 양 끝단(종단간; End to end)의 사용자들이 신뢰성 있는 데이터를 주고받을 수 있도록 해주어, 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해준다.

  - 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용한다.

  - 특정 연결의 유효성을 제어하고, 일부 프로토콜은 상태 개념이 있고(stateful), 연결 기반(connection oriented)이다.

  - 데이터 단위 : TCP -> 세그먼트(Segment), UDP -> 데이터그램(Datagram)

  - 대표 장치 : L4 Switch

  - 프로토콜 : TCP, UDP

L5 : 세션 계층 ( Session layer )

  - 종단간의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다.

  - 대화(dialog) 개념을 지원한느 상위의 논리적 연결을 지원한다.

  - 동기화(synchronization)

  - 동시 송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duplex), 전이중 방식(Full Duplex)의 통신과 함께, 체크포이팅과 유휴, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다.

  - TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 진다.

  - 통신하는 사용자들을 동기화하고 오류복구 명령들을 일괄적으로 다룬다.

  - 단위 : Message 또는 Data

  - 대표 장치 : L5 Switch

L6 : 표현 계층 ( Presentation layer )

  - 코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어준다.

    ex) 데이터의 표현 방법, 압축(Compression), 암호화(Encrytion/Decrytion)

  - 주요 기능 3가지

• 수신자 장치에서 적합한 애플리케이션을 사용하여 송신자 장치로부터 온 데이터를 해석하기 위한 응용계층 데이터 부호화, 변환
• 수신자에서 압출을 풀 수 있는 방식으로 된 데이터 압축
• 전송을 위한 암호화와 복호화

  - MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어진다.

  ex) EBCDIC로 인코딩 된 문서 파일을 ASCII로 인코딩 된 파일로 바꿔주는 것

  - 단위 : Message 또는 Data

L7 : 응용 계층 ( Application layer )

  - TCP/IP 4 계층일 경우 하위 3 계층 TCP/IP 프로토콜 스택을 통해 전달받은 패킷을 다시 파싱해 응용 S/W(네트워크 SW)를 통해 최종적으로 사용자까지 데이터를 전달한다.

  - 응용 프로세서와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스(응용 프로세서들 사이의 전환을 제공)를 수행한다.

  - 응용 서비스의 예) 가상 터미널(텔넷,...), JTM(Job transfer and Manipulation protocol, ISO/IEC 8832) 등이 있다.

  - WWW를 위한 HTTP는 L7에서 동작하는 프로토콜이다.

  - 단위 : Message 또는 Data

  - 대표 장치 : L7 Swich, 방화벽

 

발췌 : 나무위키 - OSI모형