정보통신학과 또는 IT 업종에 종사하시는 분이라면 귀가 따갑게 듣고, 그 분들이 자주 언급하는 용어중에 하나가 OSI 7 레이어 또는 OSI 7 계층이라고 합니다.
이번 내용에서는
- OSI 7 Layer의 각 계층별 용어 이해를 위한 내용과
- OSI 7 Layer가 만들어진 주된 이유와
- TCP/IP에 대해
설명 드리고자 합니다.
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▌ OSI 7 Layer에 대해
OSI(Open Systems Interconnection) 모델은 컴퓨터 네트워크 아키텍처를 설명하고 표준화하기 위한 일반적인 프레임워크로, 7개의 계층으로 구성되어 있습니다. 각 계층은 특정 기능을 담당하며, 상위 계층은 하위 계층의 서비스를 활용합니다. 아래는 OSI 모델의 각 계층에 대한 자세한 설명입니다:
- 물리 계층 (Physical Layer):
- 신호 강도 및 주기: 물리 계층은 전송되는 신호의 강도와 주기를 관리하여 데이터를 안정적으로 전송합니다.
- 동기화: 데이터를 전송하기 전에 송수신 디바이스 간에 동기화를 유지하여 정확한 타이밍을 보장합니다.
- 케이블 및 커넥터 표준: 물리 계층은 다양한 종류의 케이블과 커넥터에 대한 표준을 정의하여 호환성을 유지합니다.
- 데이터 링크 계층 (Data Link Layer):
- 프레임의 주소 지정: 각 프레임에는 송신자 및 수신자의 물리적인 주소가 포함되어 특정 디바이스에 데이터를 전달합니다.
- 플로우 제어: 데이터 링크 계층은 수신자가 처리할 수 있는 속도로 데이터를 송신자에게 전송하도록 플로우를 제어합니다.
- 오류 감지 및 수정: CRC(Cyclic Redundancy Check)와 같은 메커니즘을 사용하여 프레임 전송 중 발생한 오류를 감지하고 수정합니다.
- 네트워크 계층 (Network Layer):
- 라우팅 알고리즘: 네트워크 계층은 목적지까지의 최적 경로를 선택하는 라우팅 알고리즘을 사용합니다.
- 논리적인 주소 지정: IP 주소를 통해 각 디바이스를 식별하고, 패킷에는 출발지와 목적지 IP 주소가 포함됩니다.
- 서브넷팅: 네트워크를 여러 개의 작은 네트워크로 분할하여 효율적인 IP 주소 할당을 가능케 합니다.
- 전송 계층 (Transport Layer):
- 연결 지향 및 비연결 지향 서비스: TCP는 연결 지향적이며, 데이터의 안정적인 전송을 보장합니다. UDP는 비연결 지향적으로 빠른 전송을 지향합니다.
- 포트 번호: 송신 및 수신 프로세스를 식별하기 위해 포트 번호를 사용하여 데이터를 애플리케이션에 전달합니다.
- 흐름 제어 및 오류 복구: TCP는 흐름 제어와 오류 복구 기능을 제공하여 안정적이고 신뢰성 있는 통신을 지원합니다.
- 세션 계층 (Session Layer):
- 다중화 및 디마룰티플렉싱: 세션 계층은 여러 개의 세션을 동시에 관리하고, 데이터의 다중화 및 디마룰티플렉싱을 담당합니다.
- 다이얼로그 제어: 세션을 설정, 유지, 종료하면서 데이터 교환의 다이얼로그를 제어합니다.
- 표현 계층 (Presentation Layer):
- 데이터 형식 변환: 표현 계층은 응용 계층에서 사용하는 데이터 형식을 네트워크에서 전송 가능한 형식으로 변환합니다.
- 데이터 압축 및 암호화: 데이터를 효율적으로 압축하거나, 보안을 위해 암호화하는 작업을 수행합니다.
- 응용 계층 (Application Layer):
- 사용자 인터페이스 제공: 응용 계층은 최종 사용자와 상호 작용하는 인터페이스를 제공합니다.
- 네트워크 서비스 제공: HTTP, FTP, SMTP와 같은 프로토콜을 사용하여 다양한 네트워크 서비스를 제공합니다.
이러한 계층 구조는 각 계층이 독립적으로 작동하도록 설계되었으며, 상위 계층은 하위 계층의 서비스를 활용하여 효율적으로 통신합니다. 이 모델은 네트워크 설계, 프로토콜 개발, 문제 해결 등 다양한 측면에서 유용하게 활용됩니다.
< 참고 > OSI 7 Layer 및 DOD4 Model 분류
< 참고 > TCP/IP Protocol과 OSI 7 Layer Model
- Layer별로 사용되는 TCP/IP 프로토콜 정보입니다.
: 해당 정보는 네트워크 장비가 2계층 장비인지, 3계층 장비인지 또는 4계층 서비스 장비인지를 판단하는 좋은 참고 자료입니다.
< 참고 > PC에서 네트워크 계층까지의 데이터 통신 흐름
- PC에서 상대방 PC와 통신하기 위한 과정을 알기 쉽게 OSI 7 Layer로 표현한 이미지입니다.
▌ OSI 7 Layer가 만들어진 주된 이유는 ?
참고로, OSI(Open Systems Interconnection) 모델이 만들어진 주된 이유는 네트워크 통신의 복잡성을 이해하고 이를 표준화하여 다양한 네트워크 장비 및 프로토콜 간의 상호 운용성을 증가시키기 위해서입니다. 다양한 회사에서 개발된 네트워크 장비와 프로토콜이 존재하면서, 이들 간의 통신이 어렵고 복잡해진 문제를 해결하기 위해 OSI 모델이 개발되었습니다.
주요한 목표와 이유는 다음과 같습니다:
- 표준화 촉진: 다양한 제조사가 독자적으로 개발한 네트워크 장비와 프로토콜이 존재하면서, 상호 운용성이 어려웠습니다. OSI 모델은 통일된 표준을 제공하여 다양한 기기 및 시스템이 함께 작동할 수 있도록 했습니다.
- 계층화의 편리함: OSI 모델은 계층화된 구조를 가지고 있어 각 계층이 특정 기능을 담당하고, 다른 계층과는 독립적으로 동작할 수 있도록 설계되었습니다. 이로써 각 계층은 자신의 역할에 집중할 수 있고, 변경이나 업그레이드가 다른 계층에 영향을 미치지 않도록 했습니다.
- 이식성 및 확장성 강화: OSI 모델은 네트워크 통신을 일반적이고 모듈화된 기능으로 나누어놓아, 새로운 기술이나 장비가 도입될 때 쉽게 적용하고 확장할 수 있도록 했습니다.
- 국제 표준화 기구에 의한 표준: OSI 모델은 국제 표준화 기구(ISO: International Organization for Standardization)에 의해 정식으로 표준으로 채택되었습니다. 이는 국제적인 수준에서 통신 프로토콜 및 장비 개발에 일관성을 부여했습니다.
- 교육 및 이해의 편의성: OSI 모델은 네트워크 통신의 복잡한 측면을 일곱 개의 간단한 계층으로 분류하여 이해하기 쉽게 만들었습니다. 이로써 네트워크 관련 학습과 교육이 용이해졌습니다.
그러나 OSI 모델은 특정 프로토콜을 직접적으로 정의하지는 않았고, 실제로는 TCP/IP 프로토콜 스위트가 현업에서 더 널리 사용되고 있습니다. TCP/IP는 OSI 모델과 유사한 계층화 구조를 가지고 있으며, 현재의 인터넷에서 주로 활용되고 있습니다.
▌ TCP/IP란?
TCP (Transmission Control Protocol)와 IP (Internet Protocol)는 인터넷에서 데이터를 전송하는 데 사용되는 두 가지 주요 프로토콜입니다. 이들은 함께 TCP/IP 스택을 형성하며, 이는 현대 인터넷 통신의 기초를 이루고 있습니다.
1. IP (Internet Protocol):
- 역할: IP는 컴퓨터 네트워크에서 호스트 간에 데이터를 전송하는 데 사용되는 주소 지정 및 라우팅을 담당합니다.
- 주요 특징:
- IP 주소: 각 네트워크에는 고유한 IP 주소가 할당되며, 이 주소를 사용하여 패킷이 목적지로 라우팅됩니다.
- 버전: 현재 주로 사용되는 IP 버전은 IPv4 (32비트) 및 IPv6 (128비트)이 있습니다.
- 패킷 구조: IP는 패킷 기반 통신을 지원하며, 각 패킷에는 출발지 및 목적지 IP 주소, 프로토콜 정보 등이 포함됩니다.
2. TCP (Transmission Control Protocol):
- 역할: TCP는 IP 위에서 동작하는 프로토콜로, 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당합니다. 이를 통해 데이터의 손실이나 손상을 방지하고 순서를 유지할 수 있습니다.
- 주요 특징:
- 연결 지향적: TCP는 연결을 설정하고 데이터를 전송한 후에는 연결을 해제합니다. 이는 신뢰성 있는 통신을 제공합니다.
- 흐름 제어 및 혼잡 제어: TCP는 데이터의 흐름을 조절하고 네트워크 혼잡을 방지하기 위한 메커니즘을 가지고 있습니다.
- 세그먼트 구조: TCP는 데이터를 세그먼트로 분할하여 전송하며, 각 세그먼트에는 일련번호 및 확인 응답 번호가 포함되어 순서와 신뢰성을 유지합니다.
TCP와 IP는 함께 사용되어 인터넷에서 신뢰성 있고 효과적인 데이터 통신을 제공합니다. 일반적으로, IP는 패킷을 목적지까지 라우팅하고, TCP는 데이터를 안정적으로 전달하고 순서를 유지하는 역할을 합니다.
TCP/IP 모델에 대해..
- 네트워크 액세스 계층 (Network Access Layer): OSI의 물리 및 데이터 링크 계층과 유사한 역할 수행.
- 인터넷 계층 (Internet Layer): OSI의 네트워크 계층과 유사한 역할 수행. IP 주소와 라우팅을 다룸.
- 전송 계층 (Transport Layer): OSI의 전송 계층과 동일한 역할 수행. TCP 및 UDP가 여기에 속함.
- 응용 계층 (Application Layer): OSI의 응용 계층과 거의 유사하지만, 일부 기능은 OSI의 표현 및 세션 계층에서 처리.
▌마무리하며..
누구나 쉽게 설정 하여 사용하실 수 있도록 작성을 했습니다.
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고맙습니다. ^^
오늘도 즐거운 하루 되세요.