Linux master 1급 - OSI 7 계층 ( 물데네 전세표응 )

 리눅스 마스터 1급의 이론서를 공부하면서 정리한 내용들을 적으려고 한다. 방학 동안 필기만 합격을 해놓고, 1학기의 강의를 들으면서 실기를 이번년도 상반기에 딸 것이다. 정리한 내용이 다른 분들에게도 도움이 되었으면 한다. 또한, 2급을 따지 않은 입장에서 쓴 글들은 정말 논리적으로 비약적이고, 높은 확률로 정확하지 않을 수 있으므로, 이를 보는 다른 사람들은 해당 글들을 비판하면서 볼 수 있었으면 좋겠습니다.

 OSI 7 계층(Open Systems Interconnection Reference Model)은 이기종(서로 다른) 시스템 간 통신을 위한 국제표준화기구(ISO)에서 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신 계층을 나누어 규정한 네트워크 모델이다. 쉽게 말해, 기기들 간의 통신 방법을 나눠 놓은 다이어그램이다. 이는 숫자와 같은 추상적인 개념일 뿐이다.

 

OSI 7 계층의 특징

물데네전세표응

 데이터들은 각각의 프로토콜을 통해 데이터를 송수신 받는다. 프로토콜은 다수의 계층에 속해 있을 수 있고, 하나의 계층에만 속해 있을 수 있다. 맨 위의 응용 계층(어플리케이션 계층 : application layer)을 7 계층이라고 하고, 아래로 내려올수록 순차적으로 6, 5, ..., 1 계층이 된다. 데이터는 사용자(사람)으로 부터 생성되기에 사용자가 사용하는 어플리케이션에서 생성된 데이터는 캡슐화를 거쳐 다음 계층으로 이동하게 된다. 따라서, 상위 계층에서 하위 계층으로 데이터를 전달하기 위한 캡슐화(데이터에 헤더와 트레일러를 추가하는 동작)를 수행하고, 반대로 데이터를 수신할 경우 헤더와 트레일러를 제거하고 분석하여 상위 계층으로 전달하는 역캡슐화를 진행하게 된다.

 

1계층 : 물리 계층(Physical Layer)

 이 계층은 네트워크의 전기적이고 물리적인 연결을 담당하게 되는데, 유서의 경우 케이블의 종류 무선의 경우 무선 주파수 링크가 여기에 해당하게 된다. 우리가 흔히 생각하는 컴퓨터 뒤의 (유/무)선들을 생각하면 된다. 유선의 경우 케이블의 종류, 무선의 경우 무선 주파수 링크가 여기에 해당한다. 이는 물리 계층에 있는 매체가 전달할 수 있는 신호로 변환하여 비트 단위로 전송하게 된다. 네트워크 장비로는 허브, 리피터가 그 예이다.

 

2계층 : 데이터 링크 계층(Data Link Layer)

 2개의 노드(매듭, 절, 집합점, 중심점 ex. 사과나무의 사과와 줄기가 맞닿아 있는 지점)가 직접 연결되어 있을 때 프레임 단위로 데이터를 전송한다. 이때 노드는 선과 선 사이의 접점을 일컫는 것 같다. (이때 선을 엣지라고 한다.) 즉, 노드는 하나의 기기라고 봐도 무방하다. 각 노드는 식별 가능하도록 MAC(Medium Access Control) 주소를 가지고 있게 된다. 수신, 송신은 서로 속도를 맞추기 위해 송신 노드가 데이터를 느리게 보내는 흐름제어를 수행하며, 대표적 방법으로 정지-대기(Stop-and-wait)와 슬라이딩 윈도우(Sliding window)의 기술을 사용한다. 이때 서로 간의 신호 충돌이 발생하지 않도록 회선제어 기능, 오류 검출과 재전송을 수행하는 오류제어 기능을 수행한다. 대표적으로 브리지(bridge), 스위치(switch)가 있다.

 

3계층 : 네트워크 계층(Network Layer)

 2개의 노드가 여러 네트워크를 거쳐 연결되어 있을 때 데이터를 패킷(packet) 단위로 분할하고 논리적 주소를 설정하여 정확하게 전송하는 역할을 수행하게 된다. 위의 데이터 링크와는 반대로 여러 네트워크(망)을 거친다는게 다르다. 송신 노드와 수신 노드 사이에는 여러 노드가 존재하고 이들 사이의 경로 설정(라우팅) 기능을 제공하게 된다. 관련 장비로 라우터(router)가 있다.

 

4계층 : 전송 계층 (Transport Layer)

 송신 측의 프로세스와 수신 측의 프로세스 간 연결을 제공하고 이들 간 신뢰성 있는 통신이 가능하도록 한다. 여기서는 세그먼트 단위로 데이터를 전송하게 되고, 네트워크 계층은 이를 다시 패킷으로 나누어 전송하게 된다. (보통 커널의 시스템 콜을 통하여 상위 계층에게 기능을 제공한다.) 가장 잘 알려진 TCP/IP가 전송 계층에 속한다.

 

5계층 : 세션 계층(Session Layer)

 연결된 노드 간에 메시지 단위로 데이터를 전송하는 역할이다. 세션 설정 및 유지, 동기 기능, 대화 기능을 가진다. 여기서 동기 기능이란 통신 양단에서 논리적으로 상호 데이터 전송이 잘 되었다는 의미로 동기점(synchronization point)을 설정하고 후에 데이터 전송에서 오류가 발생하면 동기점 후의 데이터만 복구하는 기능이다. 대화 기능은 데이터 전송 기능을 의미하며 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위해 시간 경과에 따라 순차적으로 동기점을 부여하면서 단계적으로 데이터를 전송한다.

 

6계층 : 표현 계층(Presentation Layer)

 송신자와 수신자가 서로 다른 표현 방식을 사용하면 데이터를 받았어도 그 의미를 해석할 수가 없을 것이다. 표현 계층은 이러한 문제점을 해결하기 위해 송신자와 수신자가 동일한 표현 방식을 사용하도록 규정한 프로토콜들이 있다. 우리가 많이 보던 유니코드, ASCII 등이 데이터를 표현하는 방식인데, 표현 계층에서는 유니코드로 받은 데이터를 ASCII로 어떻게 변환하는지 등에 대한 것들이 있다. 데이터 암호화와 해독 기능, 압축 및 압축 해제 기능을 제공한다.

 

7계층 : 응용 계층(Application Layer)

사용자에게 편리한 응용 환경을 제공하는 기능을 수행하며, 전자우편(SMTP), 웹서비스(HTTP), 원격접속(TELNET), 파일전송(FTP) 등이 응용 계층에 해당한다.

 

OSI 7 계층의 전송 단위 및 프로토콜

계층	계층 이름	전송 단위	프로토콜	설명
7 계층	응용/어플리케이션 계층	메시지	HTTP SMTP POP3 IMAP DNS NFS FTP TELNET SSH	사용자가 전송하고자 하는 데이터를 메시지 단위로 전송한다.
6 계층	표현 계층	메시지	SMB AFP ASN.1
5 계층	세션 계층	메시지	SSL TLS NetBIOS
4 계층	전송 계층	세그먼트	TCP UDP RTP	메시지를 전송에 최적화한 세그먼트 단위로 나누어 전송한다.
3 계층	네트워크 계층	패킷	IP ICMP ARP RARP IGMP BGPG RIP IPX	세그먼트를 패킷 단위로 나누어 전송하며 논리적 송수신 주소 및 정보를 담고 있는 헤더를 추가한다.
2 계층	데이터 링크 계층	프레임	Ethernet Token Ring FDDI ATM	패킷을 프렝ㅁ 단위로 나누어 전송하며 송수신 측의 물리적 주소 및 오류 검출을 위한 CRC 값을 포함한 헤더 및 트레일러를 추가한다.
1 계층	물리 계층	비트	RS-232 USB I2C IEEE802.15.4 10BASE-T 100BASE-T 1000BASE-T Bluetooth	프레임을 물리 매체에 따라 비트 단위로 전송한다.