OSI 7계층

 이번 시간에는 OSI 7계층을 순서대로 알아보도록 하겠습니다.

1. 물리 [ Physical ]

 : 물리 계층은 사용자가 전송한 데이터를 장치 간 주고받을 수 있는 형태로 변환하는 계층입니다. 물리 계층은 아래의 특성들을 포함합니다.

 - 전기적 특성 : 전압의 크기와 전압이 변하는 시점에 관련된 특성입니다

 - 기능적 특성 : 물리적으로 연결된 장치 간 데이터를 주고받을 때 쓰이는 케이블의 기능적 특성입니다

 - 절차적 특성 : 데이터를 성공적으로 전송하기 위한 규정을 말합니다

 - 물리적 특성 : 표준 케이블 사이의 물리적 연결에 대해 정의합니다

 물리 계층은 데이터를 0과 1로 표현하는 등의 신호 전송만을 수행하는 계층이므로, 오류가 생겼는지 문제는 없는지에 관한 것에는 관여하지 않습니다. 물리 계층에서 사용되는 데이터의 단위는 비트(bit)입니다. L1 계층에서 사용되는 장비로는 UDP(Unshielded Twisted Pair)와 STP(Shielded Twisted Pair) 등등이 있습니다.

2. 데이터링크 [ Data Link ]

 : 데이터링크 계층은 직접 연결된 2개의 네트워크 장치 사이의 데이터 전송을 담당합니다. 이때 사용되는 데이터의 단위는 프레임(frame)이라고 합니다. 데이터링크 계층에서 행해지는 여러 역할들이 있지만 대표적으로는 아래의 기능들이 있습니다.

 - 프레이밍(Framing) : 1계층에서 수신한 데이터를 조합하여 프레임(Frame) 단위로 만들어 처리합니다. 또는 위의 계층에서 내려온 데이터를 프레임 단위로 만들어 신호로 전송합니다. 이때 각 계층별로 고정된 크기의 데이터 유닛을 일반적으로 PDU(Protocol Data Unit)이라고 합니다

 - 흐름 제어(Flow Control) : 송신 측과 수신 측 사이의 오가는 데이터가 너무 많거나 너무 적지 않도록 데이터의 흐름을 적절히 제어합니다

 - 오류 제어(Error Control) : 프레임을 전송할 때 발생한 오류를 복원하거나 재전송합니다. 

 - 접근 제어(Access Control) : 네트워크 상의 통신 매체가 여럿 존재할 경우, 각 장치들의 통신 상황을 고려하여 데이터의 전송 가능 여부를 판단합니다

 - 동기화(Synchronization) : 데이터링크 계층 프로토콜에 따라 프레임을 구분하거나 전송된 프레임의 타이밍 정보를 맞추기 위해 필요한 비트 패턴을 제공합니다

 위의 기능들을 수행하기 위해서 데이터링크 계층에서는 헤더와 트레일러라는 것을 사용합니다. 헤더에는 송신 장치 & 수신 장치의 주소가, 트레일러에는 오류 검출을 위한 코드가 들어갑니다. L2 계층에서 사용되는 장비로는 대표적으로 스위치(Switch)가 있습니다.

3. 네트워크 [ Network ] 

 : 네트워크 계층에서는 상위 계층으로부터 받은 데이터를 패킷(Packet) 혹은 데이터그램(Datagram)이라는 단위로 규격화해서 서 송수신하는 역할을 합니다. 즉 2계층에서는 MAC주소로 통신했다면 3계층에서는 IP 주소를 기반으로 통신합니다. 이때 사용되는 장치가 라우터(Router), L3 스위치(L3 Switch) 등등이 있습니다. 네트워크 계층의 주요 역할은 아래와 같습니다.

 - 패킷 전달(Packet Forwarding) : 종단 간 패킷 전달을 합니다.

 - 라우팅(Routing) : 종단 간 패킷을 전송할 때, 라우팅 프로토콜을 이용하여 가장 효율적인 경로를 통해 전달송합니다.

 - 논리 주소(Logical Address) : IP 주소라는 논리적인 주소를 사용함으로써, 사용자 데이터를 목적지 장치까지 전달합니다.

4. 전송 [ Transport ]

 : 전송 계층은 종단 간 데이터 통신을 제어하며, 세그먼트(Segment)라는 이름의 데이터 유닛을 사용합니다. 이전의 계층에서는 데이터를 전송하는데 의의를 두었다면 전송 계층부터는 사용자가 사용하는 서비스와 직접적으로 관련된 역할을 수행하게 됩니다. 전송 계층의 주요 역할은 아래와 같습니다. 

 - 종단 간 데이터 통신 보장 : 흐름 제어와 오류 제어 등을 수행함으로써 데이터의 통신을 보장합니다.

 - 지연(Delay)에 따른 문제 해결

 - 동시에 여러개의 논리적 연결 지원

 - 사용자 데이터 분할 및 재조합 : 사용자가 송신하는 데이터를 전송 가능한 고정된 크기의 세그먼트로 분할합니다. 그 후 순서 번호를 할당하고 송신합니다. 이때 수신한 데이터는 이 번호를 토대로 재조립하거나 폐기하는 역할을 합니다.

5. 세션 [ Session ]

 : 세션 계층은 종단 간 통신 세션의 시작과 종료를 의미하며, 세션 계층에서부터는 데이터 유닛을 메시지(message)라고 합니다. 세션 계층의 역할로는 메시지 그룹화, 데이터 전송 방향 결정, 데이터 중간 점검 및 복구를 위한 동기 점 생성과 같은 역할을 합니다.

6. 표현 [ Presentation ]

 : 표현 계층에서는 모든 컴퓨터가 이해할 수 있도록 데이터를 변환하는 역할을 합니다. 또 암호화를 통해 보안성을 높이고, 데이터 압축 기능으로 데이터가 효율적으로 전송될 수 있도록 합니다.

7. 응용 [ Application ] 

 : 응용 계층은 OSI의 최상위 계층으로서 주로 서비스를 나타냅니다. 응용 계층의 예시로는 FTP, SMTP, SNMP, HTTP 등등이 있습니다. 즉 응용 계층은 사용자가 사용하는 UI와 비슷하다고 할 수 있습니다.

※ OSI 7계층은 각 계층별로 캡슐화(encapsulation)이라는 것을 수행합니다. 캡슐화란 하위 계층으로 데이터가 내려갈 수록 각 계층에서 필요한 헤더를 붙이는 과정을 말합니다. 반대로 데이터를 수신했을 때는 역캡슐화(decapsulation)이라는 과정을 거쳐 상위 계층으로 올라갈수록 헤더를 제거하는 과정을 수행합니다.

 이상으로 OSI 7계층에 대한 설명을 마치도록 하겠습니다.