네트워크 OSI 7계층에 관한 개념 & 시험 관련 준비

 

★OSI 7계층★ 

 

OSI(Open System Interconnection) 7계층은 국제 표준화 기구인

ISO(International Standardization Organization)에서 개발한 

컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어

설명한 개방형 시스템 상호 연결 모델이다.

 

네트워크에서 데이터를 주고받기 위한 개념적 모델

 

 

 

 

계층을 나눈 이유는 

통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악할 수 있기 때문입니다.

 

 

흐름을 한눈에 알아보기 쉽고, 사람들이 이해하기 쉽고,

특정 이상이 생기면 다른 단계의 장비 및 SW를 건들이지 않고도

이상이 생긴 단계만 고칠 수 있기 때문이죠.

 

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ex) pc방에서 롤을 하는데 연결이 끊겼다면?

 

1. 모든 PC 문제가 있다면 라우터의 문제(3계층)이거나

광랜을 제공하는 회사의 회선 문제(1계층)

 

2. 한 PC만 문제가 있고 

롤 SW에 문제가 있다면(7계층)

 

3. 롤 SW에 문제는 없고 스위치에 문제가 있다면(2계층)

 

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①L1 물리계층(Physical Layer)

예를 들어 컴퓨터에 랜선을 연결하는 것을 물리계층으로 이해

(물리적으로 연결된 장치를 위해서 전기 신호로 변환)

랜선이 랜카드와 연결이 되어 있고, 랜카드에서 이러한 전기 신호로 변환

 

 

=물리계층의 특징=

1. 통신 단위 : Bit  

2. 단지 데이터를 전달 및 받기만 함 (에러등은 신경X)

3. 대표 장비 : Repeater, Hub, 케이블

 

※ 브로드캐스팅(Broadcasting)

허브는 마치 공유기처럼 연결 포트가 여러 개 있음.

이 때 데이터가 들어오면 연결된 모든 노드(컴퓨터)에 뿌려주는데

이것을 브로드캐스팅이라 함

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②L2 데이터링크계층(Data Link Layer)

물리 계층으로부터 데이터를 받아서 데이터를 신뢰 할 수 있게 전송하는 역할

포인트 투 포인트(Point to Point)

 

=데이터링크 계층 특징=

1."정보 전달"을 수행하는 역할을 하기 때문에 

   오류도 찾아주고 재전송도 하는 기능을 가지고 있음.

(오류제어 / 흐름제어 / 수정까지)

2. 서브 계층인 MAC과 LLC로 구성이 되어있고

3. 맥 주소를 가지고 통신

4. 전송 단위 : Frame

5. 대표 장비 : 브리지, 스위치

 

 

MAC주소

전자기기의 주민등록번호 같은 것

어떤 네트워크 환경에서도 바뀌지 않음. (임의로는 가능)

 

LLC

두 장비 간 링크를 설정하고 Frame을 송수신하는 방식을 정함.

 

※ Frame 

1. 하나의 네트워크 패킷을 담는 컨테이너

2. 데이터와 제어정보를 담고 있음.

3. 데이터링크 계층에서만 사용

4. 동일 네트워크 안에서 노드 간의 발신지, 수신지의 주소 포함

(이 때의 주소는 각 노드의 MAC 주소가 됨)

 

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③L3 네트워크 계층(Network Layer)

드디어 학교 컴퓨터끼리 묶고 있던 허브 혹은 스위치를 벗어나

다른 학교 혹은 다른 국가에 데이터를 보낼 때 사용

여기에서는 MAC주소가 아닌 IP주소를 프로토콜로 사용!!

(MAC 주소와는 다르게 네트워크를 옮기면 IP주소도 바뀜!)

 

※ Routing(라우팅)

데이터를 목적지까지 가장 안전하고

빠르게 전달하는 기능

(노드와 노드 사이에 최적의 경로를 찾아줌)

 

 

=네트워크 계층 특징=

1. 단위 : Packet

2. 주요 장비 : 라우터(Router), L3 Switch

3. 주요 프로토콜 : IP / ARP / ICMP(패킷전달&에러보고&진단) / IGMP / RIP / OSPF / IGRP / BGP / EIGRP

 

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④ L4 전송계층(Transport Layer)

: 데이터링크 계층 = 각 Host들 간의 논리적 통신 담당

: 전송 계층 = 전송 프로토콜을 이용해서 응용 프로세스간의 논리적 통신 담당

 

=전송계층의 특징=

1. TCP/UDP 프로토콜 사용

2. Port 번호 사용 ↑(tcp/udp)

3. 데이터 단위 : Segment 

4. 오류검출/복구/흐름제어/중복검사 (효율적인 데이터 전송 위해)

 

☆TCP★

= Point to Point Service로 양끝에 연결되었다는 정보만 알고 있음.

1. 신뢰성

2. 연결 지향형

3. 3 Way - Handshake 방식 (SYN / ACK 활용)

→ 신뢰도를 높이기 위해 / 연결 초기화할 때 사용

4. 4 Way - Handshake 방식

→ 세션을 종료하기 위해 수행

5. 체크섬(Checksum)이라는 검사를 위한 필드 존재

 

☆UDP★

1. 빠르고 효율적인 데이터 전송

2. TCP보다 신뢰성과 완전성 ↓

3. 에러 검사 X 오류제어기능 X

4. ex) 스트리밍 영상 서비스, 

 

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⑤L5 세션계층(Session Layer)

데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결을 말함.

웹 프로그래밍을 하다 보면 로그인, 로그아웃에 필요한

기초적인 기능. 이때 세션을 네트워크에서는 세션 계층에서

담당하며, 설정(Open)하고 해제(Close)하는 기능.

이러한 로그인을 유지하는 것을 두 프로그램 간의 대화(Dioalogs)를 한다고 이야기함.

 

 

=세선계층의 특징=

1. 동시 송수신 방식(Duplex)

2. 반이중 방식(half-duplex)

3. 전이중 방식(Full Duplex)

4. 동기화 / 오류복구 / 상태관리

5. 단위 : Data or Message

 

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⑥L6 표현계층(Presentation Layer)

세션 계층에서 올라온 데이터는 사용자가

읽을 수 있는 것은 아니기에, 이를 L7을 위해

사용자에게 보이는 문장으로 변환해주는 계층.

ex) 해당 데이터가 Text인지, 그림인지, GIF인지, JPG인지의 구분

 

=표현계층의 특징=

1. 암호화

2. 압축

3. 코드 변환

4. 단위 : Data

 

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⑦L7 응용계층(Apllication Layer)

쉽게 이야기해서 사람이 웹 사이트에 접속을 하는것을 도와주는 역할

HTTP(s)와 같은 프로토콜을 쉽게 사용할 수 있게 하는 응용프로그램들이 있는 계층

 

=응용계층의 특징=

1. HTTP / FTP / SMTP / IMAP / Telnet / SNMP / DNS / DHCP / POP3

2. 단위 : data

3. 소켓 프로그래밍을 통해 송신 및 수신

 

 

※ DNS 와 WEB

만약에 A라는 사람이 네이버에 접속하기 위해 google.com을 검색했다면,

DNS(Domain Name System)를 사용하게 되고, L4로 가게 됨

DNS는 구글 웹 사이트의 IP주소를 알아내기 위한 시스템

 

단순히 google.com을 검색하면 기계는 읽을 수 없음.

기계는 읽을 수 있는 IP주소를 얻어서 변환해야함.

서로 다른 네트워크끼리는 IP주소로서 경로를 찾게 되기 때문.

 

이 때 L4에서는 UDP프로토콜을 사용하고 L3의 IP주소, 

L2의 MAC 주소를 실어서 서버로 요청을 보냄. 포트번호는 53번

이렇게 되어야 구글은 A에게 IP주소를 보내줌.

 

그리고 A는 브라우저를 이용해 구글 웹 사이트에 접속하려하는데,

이 때 WEB 서비스를 이용해서 HTTP(s) 프로토콜을 사용하게 됨.

마찬가지로, L4에서 TCP를 사용하게 되고,

기본적으로 HTTP에는 TCP 프로토콜을 사용해서 전송하게 되어 있음.

(TCP의 포트 번호는 80번)