OSI 7계층에 대해 설명해주세요

OSI 모형(Open Systems Interconnection Reference Model)은 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로, 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 7계층으로 나누어 설명한 모델입니다.

계층 1은 물리 계층(Physical layer)은 네트워크 하드웨어 전송 기술을 이룹니다. 대표적인 장비로는 통신 케이블, 리피터, 허브 등이 있습니다.

계층 2는 데이터 링크 계층(Data link layer)은 네트워크 위의 개체 간 데이터를 전달하고, 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 찾아내고, 수정하는 데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공합니다. 주솟값은 물리적으로 할당 받는데, 이 MAC 주소를 가지고 통신하게 됩니다. 데이터 링크 계층의 잘 알려진 예는 이더넷입니다. 네트워크 브릿지나 스위치 등이 이 계층에서 동작합니다.

계층 3은 네트워크 계층(Network layer)으로 여러 개의 노드를 거칠때마다 경로를 찾아주는 라우팅의 역할을 하는 계층으로 다양한 길이의 데이터를 네트워크를 통해 전달하고, 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공합니다. 네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 세그먼테이션, 오류 제어, 인터네트워킹 등을 수행합니다. 이 계층의 대표적인 예는 라우터이며 이 계층에서 동작하는 스위치도 있습니다.

계층 4는 전송 계층(Transport layer)으로 양 끝단의 사용자들이 신뢰성 있는 데이터를 주고받을 수 있도록 해 주어, 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해주는 계층입니다. 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용하여 특정 연결의 유효성을 제어합니다. 종단 간 통신을 다루는 최하위 계층으로 종단 간 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하며, 오류검출 및 복구와 흐름 제어, 중복검사 등을 수행합니다.

계층 5는 세션 계층(Session layer)으로 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공하는 계층입니다. 동시 송수신 방식(duplex), 반 이중 방식(half-duplex), 전 이중 방식(Full Duplex)의 통신과 함께 체크 포인팅과 유휴, 종류, 다시 시작 과정 등을 수행합니다. 이 계층은 TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 집니다.

계층 6은 표현 계층(Presentation layer)으로 코드 간의 번역을 담당합니다. MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어집니다. 즉, 데이터가 텍스트인지, 그림인지 등 구분을 해주는 계층입니다.

계층 7은 응용 계층(Application layer)으로 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행하는 계층입니다. 일반적인 응용 서비스는 관련된 응용 프로세스들 사이의 전환을 제공합니다. 응용 서비스의 예로 가상 터미널(텔넷), JTM(Job transfer and Manipulation protocol)등이 있습니다.

OSI 7 Layer는 network에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것을 말합니다. 7계층 부터 순서대로 응용, 표현, 세션, 전송, 네트워크, 데이터 링크, 물리 계층이 있습니다. 응용 계층은 사용자가 network에 접근할 수 있도록 해주는 계층입니다. 사용자 interface, 전자우편, database를 관리하는 서비스를 제공합니다. 표현 계층은 data를 하나의 표현 형태로 변환해 줍니다. 세션 계층은 port연결을 해주고 session이 유효한지 확인해 동기화시켜 줍니다. 전송 계층은 TCP, UDP 연결을 담당합니다. 장비로는 gateway가 있습니다. 네트워크 계층은 주소를 정하고 packet을 전달해 줍니다. 장비는 router가 있습니다. 데이터 링크 계층은 framing을 수행하여 header와 trailer를 붙여줍니다. 장비로는 bridge, switch가 있습니다. 물리 계층은 analog 신호로 값을 전송하고 받습니다. 장비로는 hub, repeater가 있습니다.

ISO에서 지정한 표준 네트워크 모델입니다. TCP/IP 모델에 비해 좀 더 데이터 흐름 자체의 논리적인 부분에 초점을 두었다는 것이 특징입니다.

7 계층 : 응용, 여러 가지 서비스를 제공하는 실질적인 프로그램, 사용자 인터페이스 (cf. http)
6 계층 : 표현, 데이터를 어떤 형식으로 전달할지 정하는 계층 ex) 그림파일(jpeg, png), 압축파일(zip, tar.gz), 일반 텍스트
5 계층 : 세션, 논리적인 연결을 정의하는 계층, 네트워크 장치들 간의 연결 설정의 유지 동기화 등을 어떻게 수행할지를 정의
4 계층 : 전송, 포트 주소를 이용해서 통신, 오류 제어(신뢰성 유무), 특정 프로그램 간의 통신(웹 브라우저 and 웹 서버), 운영체제 커널에 소프트웨어적으로 구현 (cf. TCP, UDP)
3 계층 : 네트워크, IP주소를 이용해서 통신, 전송 경로를 선택하여 어느 경로로 가는 것이 최선인지를 결정, 특정 네트워크를 찾아가는 역할, 운영체제 커널에 소프트웨어적으로 구현 (cf. IP, ICMP, ARP)
2 계층 : 데이터 링크, MAC 주소를 이용해서 통신, 특정 네트워크에서 특정 PC를 찾아가는 역할, 랜카드에 하드웨어적으로 구현 (cf. 이더넷)
1 계층 : 물리, 상위 계층에서 캡슐화된 데이터를 bit 단위로 변경, 전기신호로 전송하고 받은 전기신호를 bit단위로 해석하는 역할, PHY칩에 하드웨어적으로 구현

OSI 7 계층은 기종이 다른 컴퓨터 간의 정보 교환을 위해 국제표준화기구(ISO, International Standards Organization)에서 제정한 것으로, 네트워크를 이루고 있는 구성 요소들을 계층적 방법으로 나누고 각 계층의 표준을 정한 것입니다.

OSI 7계층은 물리 계층(Physical Layer), 데이터 링크 계층(Data Link Layer), 네트워크 계층(Network Layer), 전송 계층(Transport Layer), 세션 계층(Session Layer), 표현 계층(Presentation Layer), 응용 계층(Application Layer)으로 나뉘어집니다.

(1) 물리 계층은 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 기계적 전기적, 기능적, 절차적 특성을 정의하며 리피터, 허브를 사용합니다.

(2) 데이터 링크 계층은 2개의 시스템 간에 신뢰성 있고 효율적인 정보 교환 및 전송을 할 수 있도록 합니다. 오류 제어, 순서 제어를 하며 MAC 주소로 통신하고 전송 단위는 프레임입니다.

(3) 네트워크 계층은 여러개의 노드를 거칠 때마다 경로를 찾아주는 역할로 IP 주소를 제공합니다. 경로 설정, 트래픽 제어, 패킷 정보 전송 등을 담당하며 전송 단위는 패킷입니다.

(4) 전송 계층은 종단 시스템(End-to-End) 간의 네트워크 연결을 관리합니다. 전송 연결 설정, 데이터 전송, 연결 해제 등을 하기 때문에 TCP, UDP가 속하는 계층이며, 전송 단위는 세그먼트입니다.

(5) 세션 계층은 송수신측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당합니다.

(6) 표현 계층은 코드 변환, 데이터 암호화, 데이터 압축, 정보 형식 변환 등을 담당합니다.

(7) 응용 계층은 사용자가 OSI 환경에 접근할 수 있도록 서비스를 제공하며 HTTP 같은 프로토콜이 이 계층에 해당합니다.

OSI 7계층은 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈것을 말합니다.

계층을 나눈 이유는 통신이 일어나는 과정이 단계별로 파악할 수 있기 때문이다.

흐름을 한눈에 알아보기 쉽고, 사람들이 이해하기 쉽고, 7단계 중 특정한 곳에 이상이 생기면 다른 단계의 장비 및 소프트웨어를 건들이지 않고도 이상이 생긴 단계만 고칠 수 있기 때문이다.

물리계층

이 계층에서는 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송하게 된다.

이 계층에서 사용되는 통신 단위는 비트이며 이것은 1과 0으로 나타내어지는, 즉 전기적으로 On, Off 상태라고 생각하면 된다.

이 계층에서는 단지 데이터를 전달만 할뿐 전송하려는(또는 받으려는)데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등에는 전혀 신경 쓰지 않는다.

단지 데이터 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능만 할 뿐이다. 이 계층에 속하는 대표적인 장비는 통신 케이블, 리피터, 허브등이 있다.

데이터 링크 계층

물리계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 수행할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

따라서 통신에서의 오류도 찾아주고 재전송도 하는 기능을 가지고 있는 것이다.

이 계층에서는 맥 주소를 가지고 통신하게 된다.

이 계층에서 전송되는 단위를 프레임이라고 하고, 대표적인 장비로는 브리지, 스위치 등이 있다.(여기서 MAC주소를 사용한다.)

프레임에 주소부여(MAC - 물리적주소)

에러검출/재전송/흐름제어

네트워크 계층

이 계층에서 가장 중요한 기능은 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)이다.

여기에 사용되는 프로토콜의 종류도 다양하고, 라우팅하는 기술도 다양하다.

이 계층은 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 것이 이 계층의 역할이다.

이 계층의 대표적인 장비는 라우터 이다.

주소부여(IP), 경로설정(Route)

전송계층

통신을 활성화하기 위한 계층이다. 보통 TCP프로토콜을 이용하며, 포트를 열어서 응용프로그램들이 전송을 할 수 있게 한다.

만약 데이터가 왔다면 4계층에서 해당 데이터를 하나로 합쳐서 5계층에 던져 준다.

단대단 오류제어 및 흐름제어 이 계층 까지는 물리적인 계층에 속한다.(TCP/UDP프로토콜을 사용한다.)

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

이는 전송 계층이 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송한다는 것을 뜻한다.

종단간(end-to-end) 통신을 다루는 최하위 계층으로 종단간 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하며,

기능은 오류검출 및 복구와 흐름제어, 중복검사 등을 수행한다.

패킷 생성(Assembly/Sequencing/Deassembly/Error detection/Request repeat/Flow control) 및 전송

세션 계층

데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결을 말한다. 통신을 하기위한 대문이라고 보면 된다.

하지만 4계층에서도 연결을 맺고 종료할 수 있기 때문에 우리가 어느 계층에서 통신이 끊어 졌나 판단하기는 한계가 있다.

그러므로 세션 계층은 4 계층과 무관하게 응용 프로그램 관점에서 봐야 한다.

세션 설정, 유지, 종료, 전송 중단시 복구 등의 기능이 있다.

표현계층

데이터 표현이 상이한 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화 한다.

표현 계층(Presentation layer)은 코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어 준다. MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어진다.

예를 들면, EBCDIC로 인코딩된 문서 파일을 ASCII로 인코딩된 파일로 바꿔 주는 것,

해당 데이터가 TEXT인지, 그림인지, GIF인지 JPG인지의 구분 등이 표현 계층의 몫이다.

응용 계층

최종 목적지로서 HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, Telnet 등과 같은 프로토콜이 있다.

응용 계층(Application layer)은 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.

일반적인 응용 서비스는 관련된 응용 프로세스들 사이의 전환을 제공한다.

OSI 7 계층은 컴퓨터 네트워크 프로토콜과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것을 말합니다.

첫번째로 물리계층은 전기적, 기계적, 기능적 특성을 이용하여 통신 케이블로 데이터를 전송하는 계층입니다. 물리계층에 해당하는 프로토콜로는 리피터, 케이블, 허브가 있습니다.
두번째로 데이터 링크계층은 물리계층을 통해 송, 수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하며 안전항 정보의 전달을 수행 할 수 있도록 도와주는 역할을 합니다. 이 계층의 예로는 브릿지와 스위치, 이더넷이 있습니다.
세번째로 네트워크 계층은 네트워크 계층으로 여러 노드를 거칠때마다 경로흫 찾아주는 역할을 하며 다양한 길이의 데이터를 목적지까지 안전하고 빠르게 전달하는 기능을 합니다. 이 계층의 예로는 라우터, IP 가 있습니다.
네번째로 전송계층은 TCP, UDP 프로토콜을 통해 통신을 활성화하는 역할을 하여 양 끝단의 사용자들의 신뢰성있는 데이터를 주고받을 수 있도록 해줍니다.
다섯번째로 세션계층은 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공하는 계층으로 이 계층에서는 TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 가집니다.
여섯번째로 표현계층은 데이터 표현에 대한 독립성을 제공하고 암호화하는 역할을 합니다.
마지막으로 응용계층은 최종 목적지로 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행하는 계층으로 그 예로는 HTTP, FTP, DNS이 있습니다.

※ OSI 7 계층의 전송 단위 (1) 물리계층 : Bit (2) 데이터 링크 : Frame (3) 네트워크 : Packet (4) 전송 : TCP - Segment, UDP - Datagram

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