컴퓨터 네트워크: OSI 7-Layer Model (OSI 7 계층 모델)

인터넷

• TCP/IP 통신 프로토콜(규약, 규범, 약속)을 이용해 정보를 주고받는 컴퓨터 네트워크
• 네트워크와 네트워크를 연결하는 방법. 네트워크의 네트워크. 컴퓨터를 하나의 통신망 안에 연결하고자 함.
• Packet Switching Network(목적지 주소 전달 방식) 사용. ↔ Circuit Switching Network(중앙제어 전달 방식)

Packet switching -> 경로설정x

 

OSI  7-Layer Model

• OSI Model: Open Systems Interconnection Reference Model
• 국제표준화기구(ISO)에서 개발
• 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것
• Physical, Data link, Network, Transport, Session, Presentation, Application → 7개의 레이어로 구성
• 일반적으로 OSI 7 계층이라고 한다.

 

OSI 각 계층의 기능을 쉽게 이해하기(김 사장의 문서 전달)

 

서울시 소재 ㅇㅇ물산의 김 사장은 부산시 소재 ㅁㅁ전자의 정 사장에게 중요한 문서를 전달하려 한다.

물론 김 사장님이 직접 부산으로 내려가 정 사장에게 문서를 전달하는 방법이 가장 심플하긴 하지만, 이는 매우 비효율적이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 분업화가 필요하다. 

 

1. 김 사장(컨텐츠 생성자)은 자신의 비서(4. transport layer)에게 정 사장에게 전송할 문서를 전달한다. 

2. 비서는 김 사장에게 받은 문서의 순서가 변경되거나 문서가 누락될 경우를 대비하여 문서의 각 장마다 번호를 붙인다.(labeling) 또한 문서가 정 사장에게 잘 전달될 수 있도록 정 사장이 머물고 있는 ㅁㅁ전자 건물의 동/호수(Port Number)를 우편봉투에 기재한다. 비서는 해당 우편을 회사의 배송부서(3. Network Layer)에 전달한다. 

3. 배송부서에서는 송장에 ㅁㅁ전자 건물의 주소(IP주소)를 적어 부착한 뒤 택배사(2. Data link Layer)에 해당 화물을 접수한다. 

4. 택배사는 여러 지역 터미널(MAC 주소)을 거치며 화물을 운송한다.(hop to hop delivery) 부산지역의 택배사에 화물이 도착하면, 택배사는 송장에 적힌 ㅁㅁ전자 건물의 주소(IP주소)를 확인하여 ㅁㅁ전자의 배송부서에 문서를 전달한다. 

5. 배송부서는 우편봉투에 부착된 동/호수(Port Number)를 확인하여 정 사장을 담당하고 있는 비서에게 해당 문서를 올려보낸다.

6. 정 사장의 비서는 문서를 받아들고, 먼저 김 사장의 비서가 붙여준 번호를 확인한다. 만약 #5 문서가 누락 및 분실되었다면, 정 사장의 비서는 김 사장의 비서에게 연락을 해 해당 문서의 부재 사실을 알린다. 문서가 누락된 경우 김 사장의 비서는 해당 번호의 페이지를 재전송한다. 정 사장의 비서는 올바르게 도착한 문서를 정 사장에게 올려보내고 누락된 문서가 도착한다면 해당 문서도 정 사장에게 전달한다. 

7. 최종적으로 정 사장(목적지)은 김 사장이 보낸 문서를 모두 전달받는다.

 

 

OSI 각 계층의 기능

Layer1: Physical Layer 물리 계층

• 네트워크의 기본 네트워크 하드웨어 전송 기술
• 최초의 데이터는 아날로그 신호(주파수). 물리 계층은 이를 전기신호로 바꾸어 전송한다.
• 매체를 통해 각 bit를 다음 노드까지 전송하는 일을 담당
• 인코딩, 변조Modulation/복조demodulation 등 업무 수행
• 통신단위: bit

 

Layer2: Data link Layer 데이터링크 계층

• 포인트 투 포인트(Point to Point) 간 신뢰성있는 전송을 보장하기 위한 계층
• 비트를 프레임화: 정해진 경로로 데이터가 전송되도록 중간 목적지(MAC 주소) 라벨링
• Data link Layer는 최종 목적지로 가는 경로를 모른다. → 라우팅 테이블(최종 목적지와 next hop 등 네트워크에 대한 경로 정보가 기재된 테이블)을 통해 다음 목적지(next hop, 중간 목적지)로 가는 경로만 알고 있음. 중간 목적지에서 또 다른 중간 목적지로 계속해서 이동하다 보면 목적지 네트워크에 도착. 이러한 (환승)시스템을 hop-to-hop delivery라고 부름.
• 프레임에 출발지, 목적지 MAC 주소 부여(MAC주소는 물리적 주소로, 장비 만드는 회사에서 부여함. 변경 불가)
• ex. 이더넷
• 네트워크 브릿지나 스위치 등이 이 계층에서 동작하며, 직접 이어진 곳에만 연결할 수 있다.
• 통신단위: frame

 

Layer3: Network Layer 네트워크 계층

• 여러 개의 노드를 거칠 때마다 경로를 찾아주는 역할을 한다.
• 네트워크 구성요소와 프로토콜 내에서 송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공(패킷을 출발지에서 목적지로 전송)
• 연결된 다른 네트워크를 통해 데이터를 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층
• 라우터(네트워크와 네트워크를 연결하는 장치)가 이 계층에서 동작
• 네트워크 관리자가 직접 IP주소 할당(IP주소는 논리적인 주소로, 변경이 가능하다)
• 통신단위: packet, datagram

 

Layer4: Transport Layer 전송 계층

• 신뢰성 보장: 양 끝단(End to end)의 사용자들이 신뢰성 있는 데이터를 주고 받을 수 있도록 해 주어, 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해준다.
• 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용.
• Port Number 부여
• process-to-process communication
• ex. TCP
• 통신단위: segment(TCP), user datagram(UDP)

 

Layer5: Session Layer 세션 계층

 

 

Layer6: Presentation Layer 표현 계층

 

 

Layer7: Application Layer 응용 계층

• 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행
• 데이터 디코딩 및 인코딩
• 통신단위: message

 

 

 

---

 

TCP/IP 5-Layer Model

OSI-7 계층 중 Session Layer, Presentation Layer, Application Layer가 하나의 레어어로 합쳐진 구조이다.

 

 

 

 

자료 출처:

• TCP/IP Protocol Suite 4th Edition Slide
  (Behrouz A. Forouzan 저, McGraw-Hill, 2010)
• 위키백과 <OSI 모형>