003. 네트워크 기초: OSI 7계층, OSI 모델(Open Systems Interconnection Model)

OSI 모델의 7계층

1. 물리 계층 (Physical Layer)

   • 역할: 데이터 전송의 물리적인 측면을 담당한다.
   • 기능: 전기적, 기계적, 절차적 인터페이스를 정의하고, 비트 단위의 데이터 전송을 담당한다.
   • 예시: 케이블, 리피터, 허브, 물리적 네트워크 인터페이스
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   • ▲리피터(중계기)는 신호를 받아 더 높은 수준에 더 높은 힘으로 방해가 되는 곳의 반대 쪽으로 재전송함으로써 신호가 더 먼 거리에 다다를수 있게 도와주는 전자기기이다.
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   • 물리적 계층에서 데이터는 전압, 무선 주파수, 적외선 또는 일반 빛의 펄스 등 물리적 매체에서 지원하는 신호 유형을 사용하여 전송된다.

2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

   • 역할: 물리 계층에서 전달된 데이터를 오류 없이 전달하고, 물리적 네트워크의 프레임을 관리한다.
   • 기능: 프레임 동기화, 오류 제어, 흐름 제어를 담당하며, MAC 주소를 사용하여 장치 간의 통신을 관리한다.
   • 예시: 스위치, 브리지, 이더넷, 무선 LAN
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   • ▲브리지는 데이터 링크 계층에 있는 여러 개의 네트워크 세그먼트를 연결해 준다.
   • 물리 계층에서 데이터를 가져올 때 데이터 링크 계층은 물리적 전송 오류를 검사하고 비트를 데이터 프레임으로 패키징한다. 또한 데이터 링크 계층은 이더넷 네트워크의 MAC주소와 같은 물리적 주소 체계를 관리하여 네트워크 장치의 물리적 매체에 대한 액세스를 제어한다.

3. 네트워크 계층 (Network Layer)

   • 역할: 데이터 패킷의 경로 설정 및 논리적 주소(IP 주소)를 기반으로 한 데이터 전송을 담당한다.
   • 기능: 경로 설정(Routing), 논리적 주소 지정(IP 주소), 패킷 전달
   • 예시: 라우터, IP (Internet Protocol)
   • 네트워크 계층은 데이터 링크 계층 위에 라우팅 개념을 추가한다. 데이터가 네트워크 계층에 도착하면 각 프레임에 포함된 소스 및 목적지 주소를 검사하여 데이터가 최종 목적지에 도달했는지 확인한다. 데이터가 최종 목적지에 도달한 경우, 3계층은 데이터를 전송 계층에 전달할 패킷으로 포맷한다. 그렇지 않으면, 네트워크 계층이 목적지 주소를 업데이트하고 프레임을 하위 계층으로 푸시한다.
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   • ▲라우팅(routing): 어떤 네트워크 안에서 통신 데이터를 보낼 때 최적의 경로를 선택하는 과정

4. 전송 계층 (Transport Layer)

   • 역할: 종단 간의 데이터 전송을 신뢰성 있게 보장하고, 데이터의 세그먼트를 관리한다. 네트워크 구성 요소와 프로토콜 내에서 송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공한다.
   • 기능: 흐름 제어, 오류 제어, 연결 설정 및 해제, 데이터 세그먼트화
   • 예시: TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol)
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   • 전송 계층은 연결 지향 데이터 스트림 지원, 신뢰성, 흐름 제어, 그리고 다중화와 같은 편리한 서비스를 제공한다.

5. 세션 계층 (Session Layer)

   • 역할: 응용 프로그램 간의 세션 설정, 관리 및 종료를 담당한다.
   • 기능: 세션 설정, 유지, 동기화, 복구
   • 예시: NetBIOS, RPC (Remote Procedure Call)
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   • 세션(session): 반영구적이고 상호작용적인 정보 교환을 전제하는 둘 이상의 통신 장치나 컴퓨터와 사용자 간의 대화나 송수신 연결상태를 의미하는 보안적인 다이얼로그(dialog) 및 시간대를 가리킨다. 따라서 세션은 연결 상태를 유지하는 것보다 연결 상태의 안정성을 더 중요시하게 된다.

6. 프레젠테이션 계층 (Presentation Layer)

   • 역할: 데이터의 표현 형식을 관리하여 서로 다른 시스템 간의 데이터 교환을 가능하게 한다.
   • 기능: 데이터 인코딩, 데이터 암호화 및 압축
   • 예시: JPEG, GIF, TLS(Transport Layer Security)
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   • 프레젠테이션 계층은 OSI모델 중 가장 단순한 기능을 가진다. 6계층에서는 그 위에 있는 어플리케이션 계층을 지원하는 데 필요한 포맷 변환 및 암호화/복호화와 같은 메시지 데이터의 구문 처리를 처리한다.

7. 응용 계층 (Application Layer)

   • 역할: 네트워크 서비스와 응용 프로그램 간의 인터페이스를 제공한다.
   • 기능: 네트워크 서비스 요청 및 데이터 전송, 사용자 인터페이스 제공
   • 예시: HTTP, FTP, SMTP, DNS
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   • 사용자의 데이터와 함께 작동하는 프로토콜. 예를 들어, 웹 브라우저 애플리케이션에서 HTTP는 웹 페이지 컨텐츠를 주고받는 데 필요한 데이터를 패키징한다. 이 7계층은 프레젠테이션 계층에 데이터를 제공하거나 프레젠테이션 계층으로부터 데이터를 가져온다.

OSI모델의 중요성

1. 표준화: 네트워크 장치 및 프로토콜 간의 상호운용성을 보장한다.
2. 문제 해결: 네트워크 문제를 특정 계층으로 분류하여 쉽게 해결할 수 있게 한다.
3. 교육 및 학습: 네트워크 구조와 기능을 이해하는 데 도움을 준다.
4. 모듈화: 각 계층을 독립적으로 설계하고 개발할 수 있다.

OSI 모델은 네트워크 통신을 이해하는 기본적인 틀을 제공하며, 네트워크 프로토콜의 개발과 분석에 중요한 역할을 한다.