[네트워크] OSI 7계층 (네트워크 7계층) 이란? 계층별 특징

작동 원리

1. OSI 7계층은 응용, 표현, 세션, 전송, 네트워크, 데이터링크, 물리계층으로 나뉜다.
2. 전송 시 7계층에서 1계층으로 각각의 층마다 인식할 수 있어야 하는 헤더를 붙인다. (캡슐화)
3. 수신 시 1계층에서 7계층으로 헤더를 떼어낸다. (디캡슐화)
4. 출발지에서 데이터가 전송될 때 헤더가 추가되는데 2계층에서만 오류제어를 위해 꼬리부분에 추가된다.
5. 물리계층에서 1, 0 의 신호가 되어 전송매체 (동축케이블, 광섬유 등)을 통해 전송한다.

OSI 7계층

 

물리 계층(Physical Layer)

물리 계층은 7계층 중 최하위 계층에 속하며, 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해 데이터를 전송한다.

데이터는 0과 1의 비트열, 즉 On, Off의 전기적 신호 상태로 이루어져 해당 계층은 단지 데이터를 전달하는 역할을 한다.

상위 계층(데이터 링크)에서 전송된 데이터를 물리적인 전송 매체를 통해  다른 시스템에 전기적 신호를 전송하는 역할을 한다. 즉, 기계어를 전기적 신호로 바꿔서 와이어에 실어주는 것이다.

 

장비로는 통신 케이블, 리피터, 허브가 있으며, 프로토콜(Protocol)에는 Modem, Cable, Fiber, RS-232C 등이 있다.

 

데이터링크 계층(Data-Link Layer)

물리적인 연결을 통하여 인접한 두 장치 간의 신뢰성 있는 정보 전송을 담당한다.

Point-To-Point 간 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위한 계층이다.

물리 계층을 통해 송수신되는 데이터의 전송 오류를 감지하는 기능을 제공하며, 오류 감지 시에는 재전송을 한다.

MAC 주소를 통해서 통신하며, 데이터 링크 계층에서의 전송 단위(PDU)는 프레임(Frame)을 사용한다.

 

장비로는 브리지, 스위치가 있으며,  프로토콜(Protocol)에는 이더넷, MAC, PPP, ATM, LAN, Wifi 등이 있다.

 

 

네트워크 계층(Network Layer)

목적지 네트워크 주소(IP)를 정하고, 그에 따른 경로(Route)를 선택하여 경로에 따라 패킷을 전달해 주는 역할을 한다.

데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠른 경로로 전달하는 기능(라우팅)이 가장 중요하다. (프로토콜, 라우팅 기술 등)

여러 개의 노드(node)를 거칠 때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층이다.
우리가 자주 듣는 IP 주소가 바로 네트워크 계층 헤더에 속한다.

네트워크 계층에서 전송 단위(PDU)는 패킷(Packet)이다.

장비로는 라우터, L3 스위치가 있으며, 프로토콜에는 IP, ICMP 등이 있다.

 

 

전송 계층(Transport Layer)

발신지에서 목적지(End-toEnd) 간 제어와 에러를 관리한다. 패킷(Packet)의 전송이 유효한지 확인하고 전송에 실패된 패킷을 다시 보내는 것과 같은 신뢰성 있는 통신을 보장하며, 전송 계층에서 전송 단위(PDU)는 세그먼트(Segment)이다.

송신자와 수신자 간의 신뢰성있고 효율적인 데이터를 전송하기 위하여 오류검출 및 복구, 흐름 제어와 중복 검사 등을 수행한다. 데이터 전송을 위해서 Port 번호를 사용함. (대표적인 프로토콜로 TCP와 UDP가 있음)

 

장비로는 게이트웨이(GateWay), L4 스위치가 있으며, 프로토콜에는 TCP, UDP 등이 있다.

대부분 TCP를 사용하며, 신뢰적인 전송을 보장(패킷 손실, 중복, 순서 바뀜 등이 없도록 보장)하고, IP가 처리할 수 있도록 데이터를 여러 개의 패킷으로 나누어 도착지에서 완전한 데이터로 패킷을 재조립한다. 

UDP는 비연결성, 비신뢰성 서비스이다. TCP와 다르게 패킷을 나누고 재조립하는 과정 없이 수신지에서 제대로 받든 말든 상관하지 않고 데이터를 보내기만 한다. 에러와 그에 따른 재전송, 대체는 애플리케이션에서 처리해야 한다. 또 UDP의 특징으로는 속도가 빨라 Real Time 서비스에 사용하면 좋다. 

 

 

세션 계층(Session Layer)

세션 계층은 통신 세션을 구성하는 계층으로, 포트(Port) 번호를 기반으로 연결한다.

통신 장치 간의 상호 작용을 설정하고 유지하며 동기화한다.

동시 송수신(Duplex), 반이중(Half-Duplex),전이중(Full-Duplex)  방식의 통신과 함께 체크 포인팅과 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다.
Session(세션)이란, 클라이언트와 웹 서버 간 네트워크 연결이 지속 유지되고 있는 상태를 말하며, 사용자가 브라우저를 열어 서버에 접속한 뒤 접속을 종료할 시점까지를 의미한다.
네트워크 상 양쪽 연결을 관리하고 연결을 지속시켜주는 계층이다.
TCP/IP 세션을 만들고 없애는 역할을 한다. 통신하는 사용자들을 동기화하고 오류 복구 명령들을 일괄적으로 다룬다.

 

프로토콜(Protocol)에는 NetBIOS, SSH, TLS 등이 있다.

 

 

표현 계층(Presentation Layer)

표현 계층은 송신 측과 수신 측 사이에서 데이터의 형식(png, jpg 등)을 정해준다.

받은 데이터를 코드 변환, 구문 검색, 인코딩 - 디코딩 및 암호화, 압축의 과정을 통해 올바른 표준 방식으로 변환해준다.

코드 간의 번역을 담당하여 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층(7 Layer)으로부터 덜어준다.

 

프로토콜(Protocol)에는 JPG, MPEG, SMB, AFP 등이 있다.

 

 

응용 계층(Application Layer)

응용 계층은 사용자와 바로 연결되어 있으며 응용 SW를 도와주는 계층이다.

즉, 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 네트워크에 연결 및 수행하는 역할을 한다.

사용자로부터 정보를 입력받아 하위 계층으로 전달하고 하위 계층에서 전송한 데이터를 사용자에게 전달한다.

파일 전송, DB, 메일 전송, 인터넷, 동영상 플레이어 등 여러 가지 응용 서비스를 네트워크에 연결해주는 역할을 한다.

 

프로토콜(Protocol)에는 HTTP, DNS, Telnet, FTP 등이 있다.