[컴퓨터네트워크] OSI 7계층

1. OSI 7계층

OSI 7계층은 국제 표준화 기구인 ISO(International Standardization Organization)에서 개발한 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 개방형 시스템 상호 연결 모델입니다. 각 계층은 서로 독립적으로 구성되어 있고, 각 계층은 하위 계층의 기능을 이용하여 상위 계층에 데이터를 전달합니다.

1. 1계층 - 물리 계층 (Physical Layer)

물리 계층은 실제 장치들을 연결하기 위해 물리적 연결과 관련된 정보를 정의하는 계층입니다. 주로 전기 신호를 전달하는 데 초점이 맞추어져 있습니다. 1계층의 주요 장비로는 허브, 리피터 등이 있습니다. 1계층 장비는 들어온 전기 신호를 잘 전달하는 것이 목적이므로 주소의 개념이 없습니다. 따라서 전기 신호가 들어온 포트를 제외하고 모든 포트에 같은 전기 신호를 전송합니다.

허브
- 여러 대의 컴퓨터를 연결하여 네트워크로 보내거나, 하나의 네트워크로 수신된 정보를 여러 대의 컴퓨터로 송신하기 위한 장비
리피터
- 디지털 신호를 증폭시켜 주는 역할을 하여 신호가 약해지지 않고 컴퓨터로 수신되도록 하는 장비

2. 2계층 - 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

데이터 링크 계층은 전기 신호를 모아 우리가 알아볼 수 있는 데이터 형태로 처리합니다. 1계층과는 다르게 물리적 연결을 이용해 정확한 주소로 신뢰성 있는 정보를 전송하는데 초점이 맞추어져 있습니다. 오류 제어, 흐름 제어, 회선 제어 기능을 수행합니다. 또한 시스템 간에 오류 없는 데이터 전송을 위해 상위 계층에서 받은 패킷을 프레임으로 변환하여 물리 계층으로 전송합니다.

3. 3계층 - 네트워크 계층 (Network Layer)

네트워크 계층은 도착지인 호스트에게 ip 번호를 부여하고 ip를 포함한 데이터 단위인 패킷을 도착지 까지 전달하는 최적의 경로를 설정하는 역할을 합니다. 대표적인 네트워크 계층 프로토콜에는 IP, ARP, RARP 등이 있습니다.

IP
송신, 수신 간의 패킷 단위로 데이터를 교환하는 네트워크에서 정보를 주고 받는데 사용하는 통신규약입니다.
3계층인 네트워크 계층에서 호스트의 주소 지정과 패킷 분할 및 조절 기능을 담당합니다.

4. 4계층 - 전송 계층 (Transport Layer)

전송 계층은 종단 간의 사용자들에게 신뢰성 있는 데이터를 전달(품질보장)하는 역할을 수행합니다.

프로토콜(TCP, UDP)로 구성되어 오류 제어, 흐름제어, 혼잡 제어 기능을 수행하며, 두 시스템 간에 신뢰성 있는 데이터를 전송합니다.

TCP
- TCP는 근거리 통신망이나 인트라넷, 인터넷에 연결된 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 간에 일련의 옥텟을 안정적으로, 순서대로, 에러없이 교환할 수 있게 합니다.
UDP
- 비연결성이고, 신뢰성이 없으며, 순서화되지 않은 데이터 그램 서비스를 제공하는 전송 계층(4계층)의 통신 프로토콜입니다.

5. 5계층 - 세션 계층 (Session Layer)

세션 계층은 응용 프로그램 간의 대화를 유지하기 위한 구조를 제공하고 이를 처리하기 위해 프로세스들의 논리적인 연결을 담당하는 계층입니다. 통신을 하기 위한 세션 확립, 유지, 중단을 수행하며 에러로 중단된 통신에 대한 에러 복구와 재전송도 수행합니다.

6. 6계층 - 표현 계층 (Presentation Layer)

표현 계층은 애플리케이션이 다루는 정보를 통신에 알맞은 형태로 만들거나, 하위 계층에서 온 데이터를 사용자가 이해할 수 있는 형태로 만드는 역할을 담당하는 계층입니다. 일종의 번역기나 변환기 역할을 수행하는 계층이고 이런 기능은 사용자 시스템의 응용 계층에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 덜어줍니다.

7. 7계층 - 응용 계층 (Application Layer)

응용 계층은 애플리케이션 프로세스를 정의하고 애플리케이션 서비스를 수행합니다. 네트워크 소프트웨어의 UI 부분이나 사용자 입/출력 부분을 정의하는 것이 애플리케이션 계층의 역할입니다. 대표적인 애플리케이션 계층의 프로토콜에는 HTTP, FTP, SMTP, POP3, TELNET, SSH 등이 있습니다.

HTTP
HTML과 같은 하이퍼미디어 문서를 전송하기 위한 애플리케이션 레이어 프로토콜입니다. 웹 브라우저와 웹 서버간의 통신을 위해 설계되었지만 다른 목적으로도 사용할 수 있습니다.

2. 네트워크 품질

네트워크의 품질은 다양한 요소에 의해 결정됩니다.

- 속도

- 대역폭

주파수 대역이 넓으면 넓을수록 더 많은 데이터를 보낼 수 있음 ( 주파수 넓이 ∝ 전송률)

1MB/s = 8Mbps

캐쉬?
멀리 있는 것을 자주 사용하기 위해 가까운 곳에 두는 것

- 신뢰도

최악의 상황을 대비해서 충분한 자원을 할당해 두어야 합니다.

- 일관성

coverage

- 보안성 : http 대신 https사용

-지연 시간 ex. 통화, 영화, 실시간 방송, 금융, 교통, iot

-processing delay (상수)

-패킷의 정보를 처리하는데 드는 시간을 뜻합니다.

- queueing delay

- 줄 서는데 드는 시간

- 병목현상 파악 후 자원을 조금 늘리면 해결됩니다.

- transmission delay

- 미디어에 패킷이 제일 앞에서 끝까지 통과하는 시간

- 전송률이 높아지면서 영향이 미미해졌습니다.

- propagation delay (지연 시간)

- 물리적 거리에 대한 지연을 의미합니다.

추가 주제
Q. 네트워크를 계층으로 나눈 이유가 뭔가요??
통신이 일어나는 과정을 단계 별로 파악할 수 있기 때문입니다. 또한 각 계층은 독립적인 역할을 수행하므로 흐름을 한 눈에 알아보기 쉽고, 통신 이상이 생기면 문제가 생긴 단계에만 집중할 수 있습니다.

출처

IT 엔지니어를 위한 네트워크 입문 - 고재성, 이상훈 지음

한국항공대학교 http://www.kocw.net/home/search/kemView.do?kemId=1159726 강의

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