OSI(Open Systems Interconnection Reference Model) 7계층은 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 단계별로 나눈 것을 뜻합니다. 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것이며, 일반적으로 OSI 7 계층 모형이라고 합니다. 네트워크 통신에서 굳이 계층을 나눈 이유는 통신이 일어나는 과정을 단계별로 나눠서 흐름을 파악하기 위함입니다. 대표적인 예로는 인터넷 랜선을 연결했을 때 인터넷 사이트를 이용할 수 있고, 이 인터넷 사이트를 브라우저에 표현하기 위해 어떤 순서로 네트워크 통신이 이루어졌으며, 어느부분에서 인터넷 사이트를 표현하는가에 대한 네트워크 통신순서 및 단계를 표현한 것입니다. 즉, 통신의 과정입니다.
또한 어떤문제가 발생했을 때 특정 계층에만 문제가 있다고 판단될 경우 나머지 계층에 해당하는 영역은 건드리지 않고 문제가 되는 영역만 골라서 해결해 나갈 수 있습니다. 계층을 나눈 덕분에 네트워크 관리자는 문제의 원인이 되는 범위를 좁힐 수 있고, 하드웨어의 문제인지 소프트웨어의 문제인지 파악하는데 도움이 됩니다. OSI 7계층과 비슷한 개념으로 TCP/IP 4계층이 있는데, TCP/IP는 인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고받는데 쓰이는 통신규약의 모음입니다. 두 계층의 차이를 보면 네트워크 전송시 데이터 표준을 정리한 것이 OSI 7계층, 이 이론을 실제 사용하는 인터넷 표준이 TCP/IP 4계층 입니다.
OSI 7 Layer
OSI 7계층은 7단계로 나누어져 있으며 각 계층마다 통신가능한 프로토콜이 있습니다. 각 계층별 특징 및 프로토콜 내용은 다음과 같습니다.
L7 : 응용 계층(Application layer)
OSI 7계층 중 최상위 계층이며, 응용 계층은 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행합니다. 사용자가 네트워크에 접근할 수 있도록 해주며 사용자 인터페이스, 전자우편, 데이터베이스 관리 등 서비스를 제공합니다. 웹 브라우저, HTTP, FTP, WWW, Telnet, SMTP, POP 등의 사용자와 직접적으로 상호작용 하는 모든 응용 프로그램들이 속하는 계층입니다.
통신 규약(Protocol) : DHCP, DNS, FTP, HTTP
L6 : 표현 계층(Presentation layer)
표현계층은 DATA의 형식(Format)을 정의합니다. 일반적으로 응용프로그램의 형식을 네트워크 형식으로 변환하거나 네트워크 형식을 응용프로그램으로 변환한 것을 나타냅니다. 서로 다른 환경의 컴퓨터와 Application들이 DATA를 이해할 수 있도록 도와주는 계층이며 JPEG, JPG, TIFF, MPEG, AVI, ASCII 등을 지정합니다. DATA의 MIME인코딩, 압축, 암호화 기능도 수행합니다. 즉, 사용자의 명령어를 완성하고 결과를 표현하며 파일의 확장자라고 이해하면 쉽게 이해할 수 있습니다.
통신 규약(Protocol) : JPEG, MPEG, SMB, AFP
L5 : 세션 계층(Session layer)
통신의 일을 책임지고 있는 계층이며 기기, 컴퓨터, 서버간에 통신을 하기 위해서는 세션을 만들어야 하는데 그 작업이 여기서 처리됩니다. 데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결을 뜻하며 통신을 하기위한 대문 역할을 합니다. 그리고 네트워크 연결, 제어, 운영, 연결종료를 책임지고 각각의 알맞은 Application으로 DATA를 보내기 위해서 Application으로 들어오는 Data들을 분리해서 유지해주는 기능을 수행합니다. 또한 통신세션을 구성하는 계층이며 포트(Port)연결이라고도 할 수 있으며, 통신장치간 상호작용을 설정하고 유지하며 동기화 합니다. 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공하며 동시 송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duplex), 전이중 방식(Full Duplex)의 통신과 함께, 체크 포인팅과 유휴, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행합니다. 사용자간의 포트(Port)연결이 유효한지 확인하고 설정합니다. 이 계층은 TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 집니다. 또한 통신하는 사용자들을 동기화 하고 오류복구 명령을 일괄적으로 다룹니다. 통신을 하기위한 세션의 확립/유지/중단은 운영체제가 제어합니다.
통신 규약(Protocol) : SSH, TLS
L4 : 전송 계층(Transport layer)
전체 메시지를 발신지 대 목적지 간 신뢰성있는 데이터 전송제어와 에러를 관리하며 보낼 데이터의 용량, 속도, 목적지 등을 처리합니다. 대표적으로 TCP/UDP가 있으며 TCP는 인터넷 프로토콜(IP)위에 구축되어 있어서 TCP/IP로 합쳐서 부릅니다. DATA가 잘 전송되고 있는지 확인하고 중간에 에러가 발생하면 이를 다시 알아내서 에러난 부분을 재전송 해줍니다.(UDP는 DATA를 보낸 후 아무것도 하지 않습니다.) 머리말에는 세그먼트(Segment)가 포합됩니다
*세그먼트(Segment) : 데이터를 모아둔 메모리 블럭
통신 규약(Protocol) : TCP, UDP, RTP, SCTP, SPX, AppleTalk, Port 번호
L3 : 네트워크 계층(Network layer)
네트워크 계층은 여러개의 노드를 거칠때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층으로 다양한 길이의 데이터를 네트워크들을 통해 전달하고, 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공하며, 중간 라우터를 통한 라우팅, 패킷(Packet)을 발신지로부터 목적지로 전달하는 역할을 담당합니다. 네트워크 계층은 라우팅, 흐름제어, 세그먼테이션, 오류제어, 인터네트워킹 등을 수행하며, 데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층입니다. 패킷(Packet)이 시작점에서 최종 목적지까지 성공적이고 가장 빠른길로 전달되도록 하며, 라우터 장비를 사용합니다. 이 계층에서는 에러여부를 떠나서 보내는 것에 중점을 두기 때문에 에러가 나는것에 대해 신경을 쓰지 않습니다.
* 라우팅 : 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하도록 한다.
Example : 어드레싱, 서브네팅, 라우팅 등
통신 규약(Protocol) : IP(IPv4, IPv6), ICMP, IGMP, X.25, CLNP, ARP, RARP, BGP, OSPF, RIP, IPX, DDP
L2 : 데이터 링크 계층(Data link layer)
직접 연결된 노드간의 물리적 전송을 담당하고 에러검출, 흐름 제어 등을 다룹니다. 네트워크 위의 개체들 간 데이터를 전달하고, 물리 계층에서 발생할 수있는 오류를 찾아내고 수정하는데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공합니다. 에러가 발생하면 데이터 링크 계층(Data link layer)에서 검출을 하고 전송계층(Transport Layer)에서 그 에러를 수정합니다. 오류없이 한 장치에서 다른 장치로 프레임(Frame, Bit의 모음)을 전달하는 역할을 하며, 스위치 같은 장비의 경우에는 MAC주소를 이용하여 정확한 장치로 정보를 전달합니다.
Example : 이더넷, MAC, 프레이밍, CSMA/CD, 스위치, 필터링, (브릿지)Bridge 등
통신 규약(Protocol) : MAC, PPP
L1 : 물리계층(Physical layer)
하드웨어 장비영역의 계층입니다. 주로 하드웨어의 전기적, 기계적인 특성일 이용해 케이블로 데이터를 전송합니다. 데이터 정보에 대해서는 신경쓰지않으며 전기적 신호로 주고받는 기능만 하는 계층입니다. 전원, 케이블 연결과 같은 하드웨어 장비에 대한 계층입니다. 알고리즘이나 오류의 제어와 같은 기능은 제공하지 않으며 단지 데이터 전달역할만을 합니다. 데이터 전송단위는 비트(Bit)이며 물리적 매체를 통해 비트(Bit)흐름을 전송합니다
Example : 리피터, 허브, 케이블 등
통신 규약(Protocol) : 전선, 전파, 광섬유, 동축케이블, 도파관, PSTN, Repeater,DSU, CSU, Modem
TCP/IP 4 Layer
TCP/IP 계층은 OSI 7계층에서 표현 계층, 세션 계층이 으며 물리 계층, 데이터 링크 계층이 네트워크 액세스 계층이라는 하나의 계층으로 합쳐진 계층구조입니다.
OSI 7 Layer은 장비 개발과 통신 자체를 어떻게 표준으로 잡을지 사용되는 반면 실질적인 통신자체는 TCP/IP프로토콜을 사용합니다.
두 모델 모두 계층형 이라는 공통점을 가지고 있으며 TCP/IP는 인터넷 개발 이후 계속 표준화되어 신뢰성이 우수인 반면, OSI 7 Layer는 표준이 되기는 하지만 실제적으로 구현되는 예가 거의 없어 신뢰성이 저하되어 있습니다.
L4 : 응용 계층(Transport layer)
OSI 7 Layer에서 세션계층 , 프레젠테이션계층, 애플리케이션 계층에 해당되며, 사용자들의 응용 프로그램 레벨에서 데이터를 처리하는 계층입니다. 응용프로그램들이 네트워크서비스, 메일서비스, 웹서비스 등을 할 수 있도록 표준적 인 인터페이스를 제공합니다. TCP/UDP 기반의 응용 프로그램을 구현할 때 사용합니다.
L3 : 전송 계층(Transport layer)
자료의 송수신(신뢰성 있는 데이터 전송)을 담당하고 애플리케이션 계층의 세션과 데이터그램 통신서비스를 제공합니다. 시스템의 논리주소와 포트를 가지고 있어서 각 상위 계층의 프로세스를 연결해서 통신합니다. 정확한 패킷의 전송을 보장하는 TCP와 정확한 전송을 보장하지 않는 UDP 프로토콜을 이용합니다. 데이터의 정확한 전송보다 빠른 속도의 전송이 필요한 멀티미디어 통신에서 UDP를 사용하면 TCP보다 유용합니다.
L2 : 인터넷 계층(Internet Layer)
OSI 7계층의 네트워크 계층(Network layer)에 해당합니다. IP패킷을 목적지까지 효율적으로 전달하는 것만 고려하는 계층입니다. 논리적인 주소인 IP주소를 판독하고 목적지의 네트워크 까지 찾아가서 호스트가 잘 받을 수 있도록 전송하는 역할만 담당합니다.
L1 : 네트워크 액세스 계층(Network Access layer)
OSI 7계층의 물리 계층(Physical layer)과 데이터링크 계층(Data link layer)에 해당하며,TCP/IP 패킷을 네트워크 매체로 전달하는 것과 네트워크 매체에서 TCP/IP 패킷을 받아들이는 과정을 담당합니다. 기본적으로 에러검출/패킷의 프레임화를 담당합니다. 송신측 컴퓨터의 경우 상위 계층으로부터 전달받은 패킷에 물리적인 주소(MAC Address)를 가지고 있는 헤더를 추가하여 프레임을 만들고, 프레임을 하위계층인 물리 계층으로 전달합니다. 수신측 컴퓨터의 경우 데이터 링크 계층에서 추가된 헤더를 제거하여 상위 계층인 네트워크 계층으로 전달합니다.