[Network] OSI 7 Layer(계층) OSI (Open Systems Interconnection)

OSI 7 Layer(계층)이 탄생한 이유?

통신에 관한 국제표준기구인 ISO(International Organization for Standardization)라는 곳에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나누고 표준화를 시켰다. 그 이유는 크게 3가지이다.

1. 데이터의 흐름을 한눈에 볼 수 있다.

당연한 말이다. 통신이 이루어지면서 데이터가 어떻게 흘러가는지 어플리케이션계층부터 피지컬계층까지를 나누어 놓으니까 한 눈에 통신의 과정을 한눈에 파악하기 쉽다.

2. 문제를 해결하기가 편하다.

통신 과정을 7단계로 나누었기 때문에 통신에 문제가 발생됬을 때 각 계층별로 문제가 없는지 파악하여 통신장애 원인을 규명하기 편리하다.

3. 여러장비를 써도 네트워크간 호환이 된다.

네트워크 장비를 개별적으로 다르게 쓰는 회사여도 기본적으로 통신 표준화를 지키면서 통신하기 때문에 네트워크 통신 장비 호환성이 보장된다.

OSI 7 Layer 순서 

하위계층 ( 물리 -> 데이터링크 -> 네트워크 ) -> 상위계층 ( 전송 -> 세션 -> 표현 -> 응용 )

1. Physical Layer

맨 아래 계층임. 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송.
이 계층에서 사용하는 통신 단위는 비트이며, 이것은 0과1로 나타내어지는 전기적 상태 ON/OFF 상태임. 
피지컬은 단지 데이터를 전달만 할 뿐! 어떻게 보내는것이 효율적인지, 어떤 종류의 데이터인지, 에러가 있는지 없는지 관심이 없다.
( 케이블, 리피터, 허브 등)

+ps 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등에 필요한 전송 매체의 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성에 대한 규칙 정의 

-> RS-232C 등

2. Data-Link Layer

피지컬 레이어를 통하여 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 피지컬레이어 대신 관리하며, 안전한 정보의 전달을 할 수 있도록 도와주는 계층.
따라서 통신에서의 오류를 찾아주고, 데이터를 재전송하는 기능도 탑재. 
일전에 배운 맥어드레스를 가지고 통신할 수 있게 한다. 이 계층에서의 통신 단위는 프레임(Frame) 
(브릿지, 스위치)

+ps 2개의 인접한 개방 시스템들 간에 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 함. 

-> 흐름 제어, 프레임 동기화, 오류 제어, 순서 제어 

-> HDLC, LAPB, PPP, LLC 등

3. Network Layer

네트워크의 꽃인 계층 가장 중요한 기능은 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 가장 빠르게 전달하는 것이 목표.
보통 이것을 라우팅이라고 함. 따라서 경로를 선택하고 (IP)주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 것이 이 계층의 주 업무.
이 역할을 라우터라는 녀석이 함. 요즘은 스위치중에서도 라우팅기능을 탑재하는 성능좋은 스위치가 나오고 있어 스위치를 3 Layer 장비라고도 함.
(라우터,스위치(라우터기능탑재))

+ps 개방형 시스템들 간의 네트워크 연결 관리(네트워크 연결을 설정, 유지, 해체) 데이터의 교환 및 중계 

-> 경로 설정(Routing), 트래픽 제어, 패킷 정보 전송 

-> X 25, IP 등

4. Transport Layer

전체 메시지를 발신지 대 목적지(종단 대 종단)간 제어와 에러를 관리한다.

패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 실패한 패킷은 다시 보내는 작업을 하여 신뢰성있는 통신을 보장함. 

대표적 프로토콜로 TCP(연결지향)가 있다.

또한 에러제어,흐름제어를 담당한다.

(TCP,UDP,ARP프로토콜)

(게이트웨이)

+ps 종단 시스템(End-to-End) 간에 투명한 데이터 전송을 가능하게 함

-> 전송 연결 설정, 데이터 전송, 연결 해체 기능

-> 주소 설정, 다중화, 오류 제어, 흐름 제어

-> TCP, UDP 등

5. Session Layer

통신세션을 구성하는 계층 포트(Port)간 연결을 한다.

사용자간 포트연결이 유효한지 확인한다. 통신장비를 연결, 유지, 관리, 종료등을 관할한다.

세션을 유지 및 연결

+ps 송 수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당

-> 대화 구성 및 동기 제어, 데이터 교환 관리 기능

-> 체크점(=동기점) : 오류가 있는 데이터의 회복을 위해 사용하는 것으로 소동기점과 대동기점 존재

6. Presentation Layer

입출력되는 데이터에 대해 필요한 번역과 작업을 통해 일관되게 데이터를 서로 이해하고 호환될 수 있도록 변환한다.

확장자(jpg,gif,mpg),인코딩,디코딩 암호화,복호화 등 전송데이터를 서로 이해할 수 있도록 포멧을 변환.

(JPEG,MPEG,SMB,AFP프로토콜)

+ps 응용 계층으로부터 받은 데이터를 세션 계층에 맞게, 세션 계층에서 받은 데이터는 응용 계층에 맞게 변환하는 기능

-> 코드 변환, 데이터 암호화, 데이터 압축, 구문 검색, 정보 형식(포맷 변환), 문맥관리 기능 

7. Application Layer

사용자가 네트워크에 접근할 수 있도록 해준다. 네트워크 인터페이스 제공 및 네트워크 자원에 대한 사용자 접근 가능.

전자우편,데이터베이스관리 등 서비스를 제공,사용자에게 노출되는 계층

(텔넷,HTTP,DHCP,DNS,SSH,SMTP,FTP 등)

서비스 제공계층

+ps 사용자 응용프로그램이 OSI 환경에 접근할 수 있도록 서비스 함

OSI 알아둬야 할 개념

첫번째 OSI그림을 보면 알 수 있듯이 어플리케이션에서 피지컬레이어까지 데이터가 내려갈 때마다 각 계층에서 데이터를 포장한다.
데이터 앞에 헤더가 붙는 것이라고 보면 됩니다. 예를 들어 네트워크 3계층에서 헤더에는 목적지 IP주소가 붙고, 맨 아래 피지컬 1계층에 헤더에는 컴퓨터가 이해하는 이진수 0과1로 바꾼 전기적 신호가 포장됩니다.
이제 잘 포장된 데이터를 받은 PC는 포장을 하나씩 뜯으면서 어플리케이션 계층까지 올립니다. 그때가 비로소 데이터전달이 끝나는 시점입니다. 
참고로 네트워크 속도가 명시된 속도보다 늦은 이유는 바로 이 포장하는 일 때문입니다. 오리지널 데이터에 지나가는 계층마다 헤더에 포장을 하니 데이터가 더 커지기 때문에 기대했던 네트워크 통신 속도가 나지 않는 것입니다.