OSI 7계층 모델

OSI 모델 (Open Systems Interconnection Model)
: 네트워크 통신을 7개의 계층으로 분리하여 표준화한 모델
각 계층은 특정 기능을 담당, 계층 간 상호작용을 통해 데이터가 전송됨

 

다양한 통신 시스템이 표준 프로토콜을 사용하여 통신할 수 있도록 만든 개념 모델

컴퓨터 네트워킹을 위한 보편적인 언어로 볼 수 있음

통신 시스템을 7개의 추상 레이어로 분할

≫ 각 레이어는 마지막 레이어에 쌓인다!

≫ "각 계층은 자신보다 하위 계층의 기능을 이용할 수 있고 이를 통해 상위 계층이 사용할 수 있는 기능을 제공"

 

 

 

 

 

 

OSI 각 계층의 역할과 기능

 

7. 응용 계층 (Application Layer)

 

• 기능 : 사용자와 직접 상호작용하는 애플리케이션 서비스를 제공함
• 데이터 단위 : Data
• 프로토콜 : HTTP, FTP, SMTP, DNS 등
• 역할 : 사용자에게 네트워크 서비스를 제공하고, 데이터 통신의 최종 단계를 담당함
• 예) 웹 브라우저, 이메일 클라이언트 등

 

6. 표현 계층 (Presentation Layer)

 

• 기능 : 데이터의 형식 변환(인코딩, 디코딩, 암호화, 압축 등)을 담당함
• 데이터 단위 : Data
• 역할 : 응용 계층과 데이터의 호환성을 보장 → 데이터의 표현 방식을 변환함
• 예) 데이터 암호화/복호화, 이미지 포맷 변환 등

인코딩/디코딩 : 컴퓨터 언어와 자연어 사이의 변환

 

5. 세션 계층 (Session Layer)

 

• 기능 : 두 장치 간의 통신을 열고 닫는 역할을 담당함
  • 세션이란 통신이 열리고 닫히는 사이의 시간을 의미
  • 세션 계층은 교환되는 모든 데이터를 전송할 수 있을 만큼 오랫동안 세션을 열어 둔 다음 리소스 낭비를 방지하기 위해 세션을 즉시 닫음 ≫ 통신 세션을 설정, 관리, 종료함
  • 연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생 시 복구 관리
• 데이터 단위 : Data
• 프로토콜 : SSL, TLS 등
• 역할 : 응용 프로그램 간의 세션을 관리하고, 데이터 교환이 원할하게 이루어지도록 함
  • "세션 계층은 데이터 전송을 체크포인트와 동기화. 예를 들어 100MB 파일이 전송되는 경우 세션 계층은 5MB마다 체크포인트를 설정할 수 있음. 52MB를 전송한 후 연결이 끊기거나 충돌이 발생하는 경우 마지막 체크포인트에서 세션을 재개할 수 있음. 즉 50MB의 데이터만 더 전송하면 되는 것. 체크포인트가 없다면 전체 전송을 처음부터 다시 시작해야 함."
• 예) 로그인 세션 관리

SSL : 데이터를 암호화하여 인터넷 연결을 보호하기 위한 표준 기술
TSL : SSL에서 향상된 더욱 안전한 버전

 

 

4. 전송 계층 (Transport Layer)

 

• 기능 : 두 장치 간의 종단 간(end-to-end) 통신을 보장함. 데이터의 분할 및 재조립, 오류 검출 및 복구
• 데이터 단위 : 세그먼트(Segment)
• 프로토콜 : TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol) 등
• 역할 : 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하고, 흐름 제어 및 오류 제어를 담당
• 예) 데이터 패킷 재조립, 데이터 손실 시 재전송 등

 

3. 네트워크 계층 (Network Layer)

 

• 기능 : 서로 다른 두 네트워크 간의 데이터 전송. 데이터 패킷을 목적지까지 최적의 경로로 전송함.
  • IP 주소를 사용
  • 네트워크 계층은 전송 계층의 세그먼트를 송신 장치에서 패킷이라는 더 작은 단위로 나누고 수신 장치에서 이러한 패킷을 다시 조립함
• 데이터 단위 : 패킷
• 장비 : 라우터 등
• 역할 : 라우팅(데이터가 목적지에 도달하는 데 가장 적합한 물리적 경로를 찾는 것)과 논리적 주소(IP 주소)를 통해 데이터 전송 경로를 결정함
• 예) IP 라우팅, 패킷 포워딩 등

 

2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

 

• 기능 : 물리 계층을 통해 전송된 데이터의 오류를 감지 및 수정함. 네트워크 장치 간 데이터를 전송
  • 프레임 단위로 데이터 전송
  • 동일한 네트워크에 있는 두 장치 간의 데이터 전송 용이
• 데이터 단위 : 프레임(Frame)
• 장비 : 스위치, 브리지 등
• 역할 : MAC 주소를 이용해 장치 간 데이터 전송을 관리하고, 오류 검출 및 재전송을 담당함
• 예) 프레임 검증 및 재전송, MAC 주소 관리 등

데이터 프레임
: 데이터 링크 계층에서 사용하는 데이터 단위
헤더, 페이로드, 트레일러로 구성되어 있으며, 데이터 링크 계층에서 오류 검출 및 수정에 사용됨

 

 

1. 물리 계층 (Physical Layer)

 

 

• 기능 : 실제 하드웨어를 통해 데이터 전송(비트)을 담당함
  • 전기 및 기계적인 신호를 주고받는 역할
• 데이터 단위 : 비트(Bit)
• 장비 : 케이블, 리피터, 허브 등
• 역할 : 전기적 신호로 변환된 데이터를 물리적으로 전송함
• 예) 신호 전송, 케이블 연결 등

 

 

데이터 전송 과정 예시

 

예시 1) 편지 보내기

• 응용  계층: 편지  내용을  작성하고  봉투에  넣음
• 표현  계층: 편지를  적절한  형식으로  번역하거나  암호화함
• 세션  계층: 우체국에  가서  접수함
• 전송  계층: 편지를  여러  봉투로  나누고  추적  번호를  붙임
• 네트워크  계층: 편지를  경유지(라우터)를  통해  최적의  경로로  보냄
• 데이터  링크  계층: 집에서  우체국으로, 그리고  중간  경유지에서  문제  없이  전달되도록  관리함  
• 물리  계층: 편지를  물리적으로  운반함

 

예시 2) 이메일 전송

• 응용  계층: 편지를  쓰고  봉투에  넣는  것. 편지  내용(데이터)을  준비하고  편지지(응용  프로그램)에  작성함.
• 표현  계층: 이메일 클라이언트가 이메일을 읽을 수 있는 형식으로 변환하고 필요 시 암호화함
• 세션  계층: 이메일  클라이언트와  서버  간의  연결  세션을  설정하여  이메일을  보낼  준비를  함
• 전송  계층: 이메일  데이터가  여러  조각(패킷)으로  나누어지고  각각에  오류  검출  정보가  추가됨
• 네트워크  계층: 이메일  패킷이  인터넷을  통해  최적의  경로로  이동하도록  라우터를  통해  전송됨
• 데이터  링크  계층: 이메일  패킷이  네트워크  카드와  스위치를  통해  물리적으로  전송됨
• 물리  계층: 이메일  패킷이  케이블, 전파  등을  통해  실제로  전송됨