OSI 7계층별 특징 및 이해

• OSI 7계층
• OSI 7계층 특징
• 각 계층 특징
• Data Flow Layer와 Application Layer

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Data Flow Layer 계층

1계층 (Physical Layer) - 피지컬 계층 & 물리 계층

• 물리 계층으로 물리적 연결과 관련된 정보를 정의합니다.
• 주로 전기 신호를 전달하는데 중점을 맞춘다.
• 따라서 출발지와 목적지를 구분할 수 없다.
• 이 장비들은 주소의 개념이 없으므로 전기 신호가 들어온 포트를 제외한, 모든 포트에 같은 전기 신호를 전송한다.

종류		설명
1계층 주요 장비		허브(Hub), 리피터(Repeater), 케이블(Cable), 커넥터(Connector), 트랜시버(Tranceiver), 탭(TAP)
허브	리피터	네트워크 통신을 중재하는 네트워크 장비
케이블	커넥터	케이블 본체를 구성하는 요소
트랜시버		컴퓨터의 랜카드와 케이블을 연결하는 장비
탭		네트워크 모니터링과 패킷 분석을 위해 전기 신호를 다른 장비로 복제

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2계층 (DataLink) - 데이터 링크 계층

• 전기 신호를 모아 우리가 알아볼 수 있는 데이터 형태로 처리한다.
• 데이터 형태 이므로 데이터에 대한 에러를 탐지하거나 고치는 역할을 수행할 수 있다.
• 1계층과 다르게 전기 신호를 정확히 전달하기보다는 주소 정보를 정의하고 정확한 주소로 통신하도록 한다.
• 따라서 주소 체계가 생겼으므로 동시에 여러 명과 통신할 수 있다. 
  • 플로 컨트롤(Flow Control) : 데이터를 보내기 전 받는 사람이 받을 수 있는지 확인

서버	1. 데이터 전송	스위치
	2. 스위치 혼잡 상황 발생, 포즈(Pause) 프레임 전송
	3. 포즈(Pause) 프레임 수신 후 대기

 

종류		설명
2계층 주요 장비		네트워크 인터페이스 카드(NIC), 스위치(Switch)
네트워크 인터페이스 카드	스위치	MAC 주소라는 주소 체계를 이해할 수 있다. 스위치는 MAC 주소를 보고 통신해야 할 포트를 지정해 내보낸다.

 

<네트워크 인터페이스 카드 명칭들>

1. 네트워크 인터페이스 컨트롤러 (NIC)
2. 네트워크 카드
3. 랜 카드
4. 물리 네트워크 인터페이스
5. 이더넷 카드
6. 네트워크 어댑터

 

• 네트워크 인터페이스 카드 동작 방식

----- 전기 신호 ----- 케이블 ----->
1. 전기 신호를 데이터 형태로 만든다.	네트워크 인터페이스 카드
2. 목적지, 출발지 MAC 주소를 확인한다.
3. 네트워크 인터페이스 카드의 MAC 주소를 확인한다.
4. 목적지, NIC의 MAC주소가 맞으면 데이터 처리 (메모리 적재) 4. 목적지, NIC의 MAC주소가 다르면 데이터 폐기

 

• 스위치의 동작 방식

MAC 주소 테이블
MAC 주소	포트
AAA	1
BBB	2

1. 스위치는 단말(Terminal)이 어떤 MAC 주소인지 확인한다.
2. 연결된 포트는 어느 것인지 주소 습득 과정을 통해 확인한다.
3. 이 데이터를 기반으로 단말들이 통신할 때 포트를 적절히 필터링, 정확한 포트로 포워딩을 진행한다.

• 1계층의 동시에 한 장비에 한 데이터만 보낼 수 있었지만 필터링과 포워딩을 통해 효율성이 증가했다.

 

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3계층 (Network) - 네트워크 계층

• IP 주소와 같은 논리적인 주소가 정의된다.
• 데이터 통신에는 2계층의 물리적인 MAC 주소와 3계층의 논리적인 IP주소가 필요하다.
• IP 주소는 사용자가 환경에 맞게 변경해 사용할 수 있다.
  • 네트워크 주소 부분 | 호스트 주소 부분으로 나뉜다.
• 네으퉈크 주소 정보를 이용해 자신이 속한 네트워크와 원격지 네트워크를 구분할 수 있다.
  
  • 원격지 네트워크를 가려면 어디로 가야하는지 경로를 지정할 수 있다.

172.62.0.3
네트워크 주소 부분(172.62)	호스트 주소 부분(0.1)

 

종류		설명
3계층 주요 장비		라우터(Router)
라우터		1. 3계층에서 정의한 IP 주소를 이해할 수 있다. 2. IP 주소를 사용해 최적의 경로를 찾을 수 있다. 3. 해당 경로로 패킷을 전송하는 역할을 한다.

• 즉, IP 주소 체계를 이해하고 최적의 경로를 찾아 패킷을 포워딩한다.

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4계층 (Transport) 트랜스포트 계층 & 전송 계층

• 1, 2, 3계층은 신호와 데이터를 올바른 위치로 보내고 실제 신호를 잘 만들어 보내는데 집중한다.
• 4계층은 정상적으로 잘 보내지도록 확인하는 역할을 한다.
• 패킷 네트워크의 유실, 순서 변경 등을 바로 잡아주는 역할을 한다.
  • 패킷 유실 : 재전송을 요청
  • 순서 변경 : 바로 재정비

시퀀스 번호 (Sequence Number)	패킷에 보내는 순서를 명시 (패킷의 순서)
ACK 번호 (Acknowledgement Number)	받는 순서를 나타내는 것 (응답 번호)
포트 번호(Port Number)	1. 장치 내의 많은 애플리케이션을 구분 2. 상위 애플리케이션을 구분

 

• 4계층에서 볼 수 있는 포트번호, 시퀀스, ACK 번호 정보를 이용하여 다음과 같은 역할을 수행한다.

종류		설명
4계층 주요 장비		로드 밸런서(Load Balancer), 방화벽(Firewall)
로드 밸런서		서버에 가해지는 부하(로드)를 분산(밸런싱) 해주는 장치
방화벽		보안 정책을 수립해 패킷을 통과, 차단하는 기능

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Application Layer 계층

5계층 (Session) - 세션 계층

• 양 끝단의 응용 프로세스가 연결을 성립하도록 도와주고 연결이 안정적으로 유지되도록 관리한다.
• 작업이 완료 후에는 이 연결을 끊는 역할을 한다.
• 흔히 우리가 부르는 "세션"을 관리한다. 라고 하는 부분이 이 세션 계층이다.
• TCP / IP 세션을 만들고 없애는 책임을 진다.
• 에러로 중단된 통신에 대한 에러 복구와 재전송도 수행한다.

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6계층 (Presentation) - 프레젠테이션 계층 & 표현 계층

• 표현 방식이 다른 애플리케이션이나 시스템 간의 통신을 돕기 위해 하나의 통일된 구문 형식으로 변환시킨다.
• 일종의 변역기, 변환기 역할을 수행한다.
• 사용자 시스템의 응용 계층에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 덜어준다.
• MIME 인코딩, 암호화, 압축, 코드 변환과 같은 동작이 일어난다.

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7계층 (Application) - 애플리케이션 계층

• 애플리케이션 프로세스를 정의하고 애플리케이션 서비스를 수행한다.
• 네트워크 소프트웨어의 UI, 사용자 입,출력 부분을 정의한다.
• 대표적인 프로토콜은 FTP, SMTP, HTTP, TELNET이 있다.

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<참고>

계층별 주요 프로토콜 및 장비

계층	주요 프로토콜	장비
애플리케이션 계층	HTTP,SMP, SMTP, STUN, TFTP, TELNET	ADC, NGFW, WAF
프레젠테이션 계층(표현 계층)	TLS, AFP, SSH
세션 계층	L2TP, PPTP, NFS, RPC, RTCP, SIP, SSH
트랜스포트 계층(전송 계층)	TCP,UDP,SCTP,DCCP,AH,AEP	로드 밸런서, 방화벽
네트워크 계층	ARP, IPv4, IPv6, NAT,IPSec,라우팅 프로토콜	라우터, L3 스위치
데이터 링크 계층	IEEE 802.2, FDDI	스위치, 브릿지, 네트워크 카드
피지컬 계층(물리 계층)	RS-232, RS-440, V.35, S 케이블	케이블, 허브, 텝(TAP)