네트워크 - OSI 7 계층

OSI 모델

• OSI는 Open System Interconnection 의 약자 로 한 컴퓨터 의 소프트웨어응용 프로그램 정보 가 물리적 매체를 통해 다른 컴퓨터의 소프트웨어 응용 프로그램으로 이동 하는 방법을 설명하는 참조 모델입니다 .
• OSI는 7개의 계층으로 구성되며 각 계층은 특정 네트워크 기능을 수행합니다.
• OSI 모델은 1984년 ISO(International Organization for Standardization)에서 개발했으며 현재 컴퓨터 간 통신을 위한 아키텍처 모델로 간주됩니다.
• OSI 모델은 전체 작업을 7개의 더 작고 관리 가능한 작업으로 나눕니다. 각 계층에는 특정 작업이 할당됩니다.
• 각 계층은 독립적이므로 각 계층에 할당된 작업을 독립적으로 수행할 수 있습니다.

OSI 모델의 특성:

• OSI 모델은 상위 계층과 하위 계층의 두 계층으로 나뉩니다.
• OSI 모델의 상위 계층은 주로 애플리케이션 관련 문제를 다루며 소프트웨어에서만 구현됩니다. 애플리케이션 계층은 최종 사용자에게 가장 가깝습니다. 최종 사용자와 애플리케이션 계층 모두 소프트웨어 애플리케이션과 상호 작용합니다. 상위 레이어는 다른 레이어 바로 위에 있는 레이어를 말합니다.
• OSI 모델의 하위 계층은 데이터 전송 문제를 처리합니다. 데이터 링크 계층과 물리 계층은 하드웨어와 소프트웨어로 구현됩니다. 물리적 계층은 OSI 모델의 최하위 계층이며 물리적 매체에 가장 가깝습니다. 물리적 계층은 주로 물리적 매체에 정보를 배치하는 역할을 합니다.

OSI 계층의 기능

7개의 OSI 계층이 있습니다. 각 레이어에는 다른 기능이 있습니다. 7개의 레이어 목록은 다음과 같습니다.

1. 물리적 계층
2. 데이터 링크 계층
3. 네트워크 계층
4. 전송 계층
5. 세션 계층
6. 프레젠테이션 계층
7. 애플리케이션 계층

물리적 계층

• 물리 계층의 주요 기능은 한 노드에서 다른 노드로 개별 비트를 전송하는 것입니다.
• OSI 모델의 최하위 계층입니다.
• 물리적 연결을 설정, 유지 및 비활성화합니다.
• 기계적, 전기적 및 절차적 네트워크 인터페이스 사양을 지정합니다.

물리 계층의 기능:

• 회선 구성: 두 개 이상의 장치를 물리적으로 연결할 수 있는 방법을 정의합니다.
• 데이터 전송: 네트워크 상의 두 장치 사이의 단신, 반이중 또는 전이중 전송 모드를 정의합니다.
• 토폴로지: 네트워크 장치가 배열되는 방식을 정의합니다.
• 신호: 정보 전송에 사용되는 신호 유형을 결정합니다.

데이터 링크 계층

• 이 계층은 데이터 프레임의 오류 없는 전송을 담당합니다.
• 네트워크의 데이터 형식을 정의합니다.
• 두 개 이상의 장치 간에 안정적이고 효율적인 통신을 제공합니다.
• 주로 로컬 네트워크에 있는 각 장치의 고유한 식별을 담당합니다.
• 두 개의 하위 레이어가 포함되어 있습니다.
  • 논리적 링크 제어 계층
    • 수신하는 수신기의 네트워크 계층으로 패킷을 전송하는 역할을 합니다.
    • 헤더에서 네트워크 계층 프로토콜의 주소를 식별합니다.
    • 또한 흐름 제어를 제공합니다.
  • 미디어 액세스 제어 계층
    • 미디어 액세스 제어 계층은 논리적 링크 제어 계층과 네트워크의 물리적 계층 간의 링크입니다.
    • 네트워크를 통해 패킷을 전송하는 데 사용됩니다.

데이터 링크 계층의 기능

• 프레이밍: 데이터 링크 계층은 물리의 원시 비트 스트림을 프레임으로 알려진 패킷으로 변환합니다. 데이터 링크 계층은 헤더와 트레일러를 프레임에 추가합니다. 프레임에 추가되는 헤더에는 하드웨어 대상 및 소스 주소가 포함됩니다.

• 물리적 주소 지정: 데이터 링크 계층은 대상 주소를 포함하는 프레임에 헤더를 추가합니다. 프레임은 헤더에 언급된 목적지 주소로 전송됩니다.
• 흐름 제어: 흐름 제어는 데이터 링크 계층의 주요 기능입니다. 데이터가 손상되지 않도록 양쪽에서 일정한 데이터 속도를 유지하는 기술입니다. 처리 속도가 빠른 서버와 같은 전송 스테이션이 처리 속도가 느린 수신 스테이션을 초과하지 않도록 합니다.
• 오류 제어: 물리 계층으로 전송되기 전에 메시지 프레임에 추가되는 데이터 링크 계층의 트레일러에 배치되는 계산된 값 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 추가하여 오류 제어가 이루어집니다. 오류가 발생한 것 같으면 수신자는 손상된 프레임의 재전송에 대한 승인을 보냅니다.
• 액세스 제어: 둘 이상의 장치가 동일한 통신 채널에 연결된 경우 데이터 링크 계층 프로토콜을 사용하여 지정된 시간에 어떤 장치가 링크를 제어할 수 있는지 결정합니다.

네트워크 계층

• 장치 주소 지정을 관리하고 네트워크에서 장치 위치를 추적하는 계층 3입니다.
• 네트워크 상태, 서비스 우선 순위 및 기타 요인을 기반으로 원본에서 대상으로 데이터를 이동하는 최상의 경로를 결정합니다.
• 데이터 링크 계층은 패킷 라우팅 및 전달을 담당합니다.
• 라우터는 계층 3 장치이며 이 계층에서 지정되며 인터네트워크 내에서 라우팅 서비스를 제공하는 데 사용됩니다.
• 네트워크 트래픽을 라우팅하는 데 사용되는 프로토콜을 네트워크 계층 프로토콜이라고 합니다. 프로토콜의 예는 IP 및 IPv6입니다.

네트워크 계층의 기능:

• 인터네트워킹: 인터네트워킹은 네트워크 계층의 주요 책임입니다. 서로 다른 장치 간의 논리적 연결을 제공합니다.
• 주소 지정: 네트워크 계층은 소스 및 대상 주소를 프레임 헤더에 추가합니다. 주소 지정은 인터넷에서 장치를 식별하는 데 사용됩니다.
• 라우팅: 라우팅은 네트워크 계층의 주요 구성 요소이며 소스에서 대상까지의 여러 경로 중 최적의 경로를 결정합니다.
• 패킷화: 네트워크 계층은 상위 계층에서 패킷을 받아 패킷으로 변환합니다. 이 프로세스를 패킷화라고 합니다. 그것은 인터넷 프로토콜(IP)에 의해 달성됩니다.

전송 계층

• 전송 계층은 계층 4로 메시지가 전송된 순서대로 전송되고 데이터 중복이 없도록 합니다.
• 전송 계층의 주요 책임은 데이터를 완전히 전송하는 것입니다.
• 상위 계층에서 데이터를 수신하여 세그먼트라고 하는 더 작은 단위로 변환합니다.
• 이 계층은 데이터를 안정적으로 전달하기 위해 원본과 대상 사이에 지점 간 연결을 제공하므로 종단 간 계층이라고 할 수 있습니다.

이 계층에서 사용되는 두 가지 프로토콜은 다음과 같습니다.

• 전송 제어 프로토콜
  • 시스템이 인터넷을 통해 통신할 수 있도록 하는 표준 프로토콜입니다.
  • 호스트 간의 연결을 설정하고 유지합니다.
  • 데이터가 TCP 연결을 통해 전송되면 TCP 프로토콜은 데이터를 세그먼트라는 더 작은 단위로 나눕니다. 각 세그먼트는 여러 경로를 사용하여 인터넷을 통해 이동하며 서로 다른 순서로 목적지에 도착합니다. 전송 제어 프로토콜은 수신 측에서 올바른 순서로 패킷을 재정렬합니다.
• 사용자 데이터그램 프로토콜
  • 사용자 데이터그램 프로토콜은 전송 계층 프로토콜입니다.
  • 이 경우 수신자는 패킷을 수신할 때 승인을 보내지 않고 발신자는 승인을 기다리지 않으므로 신뢰할 수 없는 전송 프로토콜입니다. 따라서 이것은 프로토콜을 신뢰할 수 없게 만듭니다.

전송 계층의 기능:

• 서비스 지점 주소 지정: 이러한 이유로 컴퓨터는 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 뿐만 아니라 한 프로세스에서 다른 프로세스로 소스에서 대상으로 데이터를 전송하기 때문에 여러 프로그램을 동시에 실행합니다. 전송 계층은 서비스 지점 주소 또는 포트 주소로 알려진 주소를 포함하는 헤더를 추가합니다. 네트워크 계층의 책임은 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 데이터를 전송하는 것이며 전송 계층의 책임은 메시지를 올바른 프로세스로 전송하는 것입니다.
• 분할 및 재조립: 전송 계층이 상위 계층에서 메시지를 수신하면 메시지를 여러 세그먼트로 나누고 각 세그먼트에는 각 세그먼트를 고유하게 식별하는 시퀀스 번호가 할당됩니다. 메시지가 목적지에 도착하면 전송 계층은 시퀀스 번호를 기반으로 메시지를 재조립합니다.
• 연결 제어: 전송 계층은 연결 지향 서비스와 비연결 서비스 두 가지 서비스를 제공합니다. 비연결형 서비스는 각 세그먼트를 개별 패킷으로 취급하며 모두 다른 경로로 이동하여 목적지에 도달합니다. 연결 지향 서비스는 패킷을 전달하기 전에 대상 시스템에서 전송 계층과 연결합니다. 연결 지향 서비스에서는 모든 패킷이 단일 경로로 이동합니다.
• 흐름 제어: 전송 계층도 흐름 제어를 담당하지만 단일 링크가 아닌 종단 간으로 수행됩니다.
• 오류 제어: 전송 계층은 오류 제어도 담당합니다. 오류 제어는 단일 링크를 통하지 않고 종단 간 수행됩니다. 발신자 전송 계층은 메시지가 오류 없이 대상에 도달하도록 합니다.

세션 계층

• OSI 모델의 계층 3입니다.
• 세션 계층은 통신 장치 간의 상호 작용을 설정, 유지 및 동기화하는 데 사용됩니다.

세션 계층의 기능:

• 대화 제어: 세션 계층은 두 프로세스 간에 대화를 생성하는 대화 컨트롤러 역할을 하거나 반이중 또는 전이중이 될 수 있는 두 프로세스 간의 통신을 허용한다고 말할 수 있습니다.
• 동기화: 세션 계층은 데이터를 시퀀스로 전송할 때 몇 가지 체크포인트를 추가합니다. 데이터를 전송하는 도중에 오류가 발생하면 체크포인트부터 다시 전송합니다. 이 프로세스를 동기화 및 복구라고 합니다.

프레젠테이션 계층

• 프리젠테이션 계층은 주로 두 시스템 간에 교환되는 정보의 구문 및 의미와 관련이 있습니다.
• 네트워크의 데이터 변환기 역할을 합니다.
• 이 계층은 데이터를 한 프레젠테이션 형식에서 다른 형식으로 변환하는 운영 체제의 일부입니다.
• 프레젠테이션 계층은 구문 계층이라고도 합니다.

프리젠테이션 계층의 기능:

• 번역: 두 시스템의 프로세스는 문자열, 숫자 등의 형태로 정보를 교환합니다. 서로 다른 컴퓨터는 서로 다른 인코딩 방법을 사용하며 프레젠테이션 계층은 서로 다른 인코딩 방법 간의 상호 운용성을 처리합니다. 송신자 종속 형식의 데이터를 공통 형식으로 변환하고 수신단에서 공통 형식을 수신자 종속 형식으로 변경합니다.
• 암호화: 개인 정보를 유지하려면 암호화가 필요합니다. 암호화는 발신자가 전송한 정보를 다른 형태로 변환하고 그 결과 메시지를 네트워크를 통해 전송하는 과정입니다.
• 압축: 데이터 압축은 데이터를 압축하는 과정입니다. 즉, 전송할 비트 수를 줄입니다. 데이터 압축은 텍스트, 오디오, 비디오와 같은 멀티미디어에서 매우 중요합니다.

애플리케이션 계층

• 애플리케이션 계층은 사용자와 애플리케이션 프로세스가 네트워크 서비스에 접근할 수 있는 창 역할을 합니다.
• 네트워크 투명성, 리소스 할당 등과 같은 문제를 처리합니다.
• 응용 계층은 응용이 아니지만 응용 계층의 기능을 수행합니다.
• 이 계층은 최종 사용자에게 네트워크 서비스를 제공합니다.

애플리케이션 계층의 기능:

• FTAM(파일 전송, 액세스 및 관리): 응용 프로그램 계층을 통해 사용자는 원격 컴퓨터의 파일에 액세스하고 컴퓨터에서 파일을 검색하고 원격 컴퓨터의 파일을 관리할 수 있습니다.
• 메일 서비스: 애플리케이션 계층은 이메일 전달 및 저장을 위한 기능을 제공합니다.
• 디렉터리 서비스: 응용 프로그램은 분산 데이터베이스 소스를 제공하며 다양한 개체에 대한 전역 정보를 제공하는 데 사용됩니다.