OSI 7-Layer

네트워크는 장비를 특정 매체를 통해 연결하여
쉽고 간편하게 정보를 공유할 수 있는 환경을 말한다.

 

네트워크는 보다 안정적인 통신과 네트워크 간의 호환을 위해 국제 표준으로 계층적인 모델을 구축했다.

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국제 표준 계층 모델은 두 가지로 나뉘는데

• OSI 7 Layer : 보통 장비를 보고 지칭할 때 사용하는 계층 

스위치나 라우터를 보고 L2 switch, L4 switch, L3 Router 등 이라고 말할 때 사용한다는 의미

• TCP/IP 4 Layer : 실제 통신을 할 때 사용하는 계층

이번에는 OSI 7 Layer 계층 구조와 그 역할을 정리하려 한다.

 

	Layer number	OSI 7 Layer	equipment
upper	7	application
	6	presentation
	5	session
Lower	4	transport	L4 switch
	3	network	Router, L3 switch
	2	data link	L2 switch, switching hub, bridge
	1	pyscial	cable, repeater, hub

기본적은 틀은 위와 같이 총 7개의 계층으로 나뉘어진다.

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Upper / Lower

• Upper : 데이터를 생성하는 계층
• Lower : 데이터를 전달하는 계층

OSI 7 Layer는 1~4계층은 Lower, 5~7계층은 Upper에 속한다.

보통 lower계층은 OS에서 기본으로 제공한다

 

 

계층 별 구조 및 역할

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1) Pysical

1계층은 비트를 전기신호로 변환하여 전달하는 계층이다. 물리적 계층이라는 말 그대로 전기 신호를 전달하는 선을 공유한다.

상위계층에서는 목적지와 주소체계의 개념을 가지고 공유, 전달되지만 1계층에서는 구분하는 장치가 따로 없기 때문에 전기 신호를 전달하는 것에 초점을 둔다.

 

equipment : Hub

1계층의 대표적인 장치는 허브(Hub)인데, 허브는 flooding과 Half-Duplex라는 특징을 가지고 있다.

flooding : 신호를 보낸 사람을 제외한 모두에게 신호를 전달하는 것
Half-Duplex : 한 쪽이 통신을 점유하면 해당 통신이 종료까지 사용할 수 없음(ex) 무전기)
(+ Duplex는 일방향 통신=> Half-Duplex 는 일방향 통신의 특징을 가진 양방향 통신이라고 생각하면 이해가 쉽다!)

 

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2) data link

2계층은 1계층의 연결되어있는 경로에 전달하는 것을 보장하는 계층이다.(=Hop to Hop)

2계층 부터는 실제로 네트워크의 환경정보를 담고있고, MAC address라는 물리적 주소를 사용(pysical address)한다.

해당 계층은 주소체계를 갖추고는 있지만 네트워크의 개념은 없어(netid에 대한 정의가 따로 없음)네트워킹을 한다고 말할 수 없다.물리적으로 인접한 노드 간의 연결을 보장하고 안전한 전달이 목적이기 때문에 Node to Node의 특징을 가진다.또한 해당 2계층에서는 FCS라는 무결성 검증을 위한 탐지가 있는데, 탐지된 에러를 검출하지만 이를 고치지는 않고 데이터를 새로 받는다.

 

equipment : switch

2계층의 대표적인 장치는 스위치(L2 switch)로, hub의 특징 flooding을 포함해 forwarding한다.

forwarding : flooding 후 패킷을 전달 받은 목적지를 학습 후 저장, 이후 통신에는 flooding 하지 않고 해당 목적지로만 전달하는 것
(flooding -> listening -> learning -> forwarding)

 

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3) Network

3계층은 최적의 경로를 지정해 목적지에 도착하는 것(end to end)을 보장하는 계층이다. 목적지를 지정하여 라우팅 하기 때문에 Point to Point 의 특징을 가진다고 하기도 한다. IP Address라는 논리적 주소(logical address)를 사용한다.

해당 계층은 무사히 목적지까지 전달하는 것(=라우팅)에만 집중하기 때문에 node를 넘어서는 point에 대한 연결성이나, 신뢰성을 보장하지 않는다.(=비연결성, 비신뢰성)

최적의 경로(best path)는 최단 거리, 최단 시간 등 정한 기준에 따라 그 경로가 달라진다. 

 

equipment : router

3계층의 대표적인 장치는 라우터(router)로, routing table을 가지고 있어 다른 IP주소를 저장하고, 해당 목적지까지 통신할 수 있도록 한다.

L3 switch는 L2 switch + router로, 3계층 라우터의 기능을 가진 스위치이다.
? 왜 L3 switch 가 있는데 2계층에서 L2 switch를 사용할까?
=> 비용적인 문제가 있기 때문에 최소한의 비용으로 최대의 효율을 위해 L2 switch를 사용한다

 

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4) Transport

4계층은 3계층에서 목적지 위치에 도착 한 후 도착한 곳에서 서비스를 구분하는 계층이다(service to service)

4계층 프로토콜(=통신 방식)은 2가지로 나뉘는데, TCP와 UDP이다

• TCP : connection-oriented, favor-reliability, flow control
• UDP : connectionless, favor efficiency, congestion control

(TCP/UDP의 자세한 설명은 TCP/IP 4 Layer에서)

2024.02.20 - [네트워크(Network)] - TCP/IP 4 Layer

 

equipment : L4 Switch

L4 switch는 라우터 기능을 포함한 목적지 구분(=서비스 구분)이 가능한 switch이다

 

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5) Session

5계층은 찾아온 서비스의 송수신 연결을 보장하는 계층이다. 5계층은 헤더에 세션 open/close정보가 담겨있어 TCP제어가 가능하다.

해당 세션 연결을 logical connection control(논리적 연결 제어)라고 한다.

"헤더에 ~TCP 제어가 가능하다" = UDP는 헤더가 없어 TCP에만 해당하는 문장이다!

 

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6) Presentation

6계층은 입력된 데이터를

encode/decode , encrypt/decrypt , compress / decompress 등 다양하게 약속된 방식으로 해석, 제어하는 계층이다. 

ex) Ascii 코드로 encoding

 

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7) Application

7계층은 UI(=User Interface) 계층이다. 해당 계층은 User가 서비스를 이용할 때 볼 수 있는 계층으로 최종적으로 데이터를 전송하거나 Decapsulation된 데이터 정보를 확인할 수 있다.

 

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위와 같이 간단하게 OSI 7 Layer에 대해 알아보았다. 기본적인 개념과 단어를 따로 설명하지 않아 처음 접하기엔 어려워보이는 단어도 많지만 기본 개념과 각 계층의 구조를 먼저 공부 한 후 해당 포스팅으로 특징을 함께 이해하면 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다!