[네트워크] OSI 7계층
네트워크 통신을 공부하다 보면 자주 나오는 단어 중 하나가 OSI 7 계층 이라는 단어입니다.
이번 포스트에서는 OSI 7 계층이 무엇이고 어떤 역할을 하며
더 나아가 TCP/IP 4계층 모델은 무엇인지 정리해보겠습니다.
OSI 란?
OSI 7 계층 모델은 국제 표준화 기구(ISO)에서 수립한 통신 모델로
네트워크 통신이 일어나는 과정을
응용, 표현, 세션, 전송, 네트워크, 데이터 링크, 물리 계층으로 나눈 것입니다.
각 계층은 이전 계층과 현재 계층 그리고 현재 계층과 다음 계층끼리 통신하며 계층 자체를 건너뛸 수 없습니다.
한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 송신을 할 경우, 응용 계층 에서 물리 계층 을 거쳐 네트워크로 전달되며
다른 컴퓨터가 송신한 데이터를 수신할 경우, 송신과 반대로 물리 계층 에서 응용 계층 을 지나
목적지에 도달하게 됩니다.
ISO 에서 네트워크 통신 과정을 나눈 이유는 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악할 수 있기 때문입니다.
따라서 네트워크 관련 문제가 발생했을 때, 7가지 계층 중 어느 계층에서 문제가 있는지 빠르게 파악하고
문제를 해결할 수 있습니다.
예를들어 PC 방에서 게임을 하던 중 네트워크 연결이 끊기는 문제가 발생했다고 가정해보겠습니다.
문제: 여러 대의 컴퓨터가 같은 게임을 하고 있는 PC 방에서 게임 네트워크 연결이 실패
| 문제 계층 | 문제점 |
|---|---|
| 물리 계층(1계층), 네트워크 계층(3계층) | 모든 PC에서 네트워크 연결 실패 |
| 데이터 링크 계층(2계층) | 내 PC만 연결 실패하고 게임 프로그램은 정상, 스위치에 문제 |
| 응용 계층(7계층) | 게임 프로그램에서 네트워크 연결 실패 |
계층의 이름과 역할
물리 계층 (1 계층)
물리 계층은 기계적, 전기적으로 통신 케이블을 사용해 데이터를 전송합니다.
여기서 사용되는 통신 단위는 bit(비트) 이며 1과 0으로 나타내어지는 전기 신호입니다.
물리 계층에서는 데이터 전달만 할뿐 송신 혹은 수신하는 데이터가 무엇이고 에러가 있는지 등은 신경 쓰지 않고
전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능만 합니다.
이 계층에 속하는 대표적인 장비는 통신 케이블, 리피터, 허브등이 있습니다.
데이터 링크 계층 (2 계층)
데이터의 흐름과 오류를 관리하여 유효한 데이터의 전달을 수행할 수 있도록 도와주는 역할을 합니다.
따라서 네트워크 통신에서의 오류도 찾고 재전송도 하는 기능을 가지고 있습니다.
데이터 링크 계층은 MAC(Media Access Control) 주소를 가지고 통신합니다.
여기서 MAC 주소는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 고유하게 할당되는 주소로
NIC 를 소유한 컴퓨터는 고유의 MAC 주소를 소유합니다.
데이터 링크 계층에서 전송되는 데이터 단위를 프레임 이라고 합니다.
대표적인 장비로는 브리지, 스위치 등이 있습니다.
네트워크 계층 (3 계층)
네트워크 계층은 데이터를 목적지까지 가장 빠르고 유효하게 전달하는 기능(라우팅)을 합니다.
주소(IP)를 정하고 네트워크 통신 경로(Route)를 선택한 뒤 데이터 패킷을 전달해주는 것이 이 계층의 역할입니다.
이 계층은 목적지까지 여러 개의 라우터와 스위치를 빠르고 유효한 경로를 선택하여 데이터 패킷을 전송합니다.
대표적인 장비는 라우터가 있으며 2계층 장비인 스위치는 라우팅 기능을 장착한 Layer 3 스위치도 있습니다.
전송 계층 (4 계층)
전송 계층은 상위 계층(5, 6, 7계층)에서 패킷의 유효성 확인을 할 필요가 없도록
패킷의 전송이 유효한지 확인하고 전송이 실패한 패킷들은 다시 전송합니다.
여기서 주로 사용되는 기술이 TCP, UDP 입니다.
여러 개로 나눠진 데이터를 수신하는 경우, 수신 받은 데이터들을 한 개의 데이터로 합쳐
바로 윗 계층인 세션 계층(5계층)으로 합쳐진 데이터를 전달합니다.
TCP 를 사용할 경우 전송 단위는 세그먼트(Segment),
UDP 를 사용할 경우 전송 단위는 데이터그램(Datagram) 이라고 합니다.
TCP, UDP 는 네트워크 통신의 핵심 중 하나로 추후 다른 포스트에서 자세히 설명하겠습니다.
세션 계층 (5 계층)
세션 계층은 양 끝단의 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공합니다.
이 계층에서는 통신 연결을 관리하고 손상된 경우 연결 복구를 시도합니다.
그리고 장시간 뎐결되지 않은 경우, 연결을 끊고 다시 연결을 시도하는 역할도 합니다.
현재 세션 계층의 역할은 응용 계층(7계층)에서 같은 기능을 수행하고 있어서
개념적으로 남아있는 계층입니다.
표현 계층 (6 계층)
표현 계층은 인코딩, 압축, 암호화 등 데이터의 표현 방식 을 결정합니다.
수신 받은 데이터를 텍스트, 이미지 혹은 비디오 등 형식에 맞춰 변환합니다.
응용 계층 (7 계층)
응요 계층은 OSI 7계층의 최초 출발지이자 최종 목적지로
사용자 혹은 응용 프로그램의 프로세스가 네트워크에 접근할 수 있도록 해줍니다.
메일, 인터넷 브라우저 등 여러 프로그램이 HTTP, SMTP, POP3, IMAP 등 여러 프로토콜을 사용합니다.
TCP/IP 4계층
OSI 7 계층은 네트워크 통신의 표준이였습니다.
이를 기반으로 실제로 사용되는 통신 표준이 TCP/IP 4 계층 모델입니다.
TCP/IP 4계층은 응용 계층, 전송 계층, 인터넷 계층, 네트워트 액세스 계층이 존재합니다.
OSI 7 계층의 5, 6, 7 계층은 TCP/IP 4계층에서 응용 계층에 대응되고
OSI 7 계층의 3, 4 계층은 TCP/IP 4계층에서도 각각 인터넷 계층과 전송 계층에 대응됩니다.
마지막으로 OSI 7계층의 1, 2 계층은 TCP/IP 4계층의 네트워크 액세스 계층에 대응됩니다.
이번 포스트는 OSI 7계층을 소개하는 포스트로 TCP/IP 4계층은 이후 다른 포스트에서 설명하겠습니다.
개인 공부 기록용 블로그입니다. 틀린 부분이 있을 경우 댓글 혹은 메일로 지적해주시면 감사하겠습니다!
참고
OSI 7계층 모델 - 핵심 총정리, 인파님 블로그
OSI7계층 이란?, pst8627님 블로그
OSI 7 계층이란?, OSI 7 계층을 나눈 이유, effortDev님 블로그