[네트워크] OSI 7계층 네트워크 통신 과정

OSI 7 계층

OSI 7 계층 모델은 네트워크에서 데이터를 주고받는 단계를 국제표준화기구(ISO)에서 정리한 구조로 7개의 계층으로 구분하고 OSI 7 layer(Open Systems Interconnection 7 Layer)라고 정의하고 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층, 전송 계층, 세션 계층, 표현 계층, 네트워크 계층으로 구분하여 네트워크 통신의 복잡성을 줄이고 각 계층의 독립성을 유지하여 시스템의 유연성과 확장성을 높이데 기여하고 있다.

 

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물리 계층

데이터 전송을 위한 물리적 매체( 주파수, 케이블 등)와 전기적 신호의 특성을 정의하고 디지털 신호를 물리적으로 변환하여 비트 단위 전송을 처리하게 되는 계층으로 네트워크 통신을 위한 전기적 신호를 물리적으로 변환하여 통신을 한다. 

데이터 단위는비트(bit) 단위로 주요 장비는 모뎀, 허브, 리피터 등이 있다.

 

데이터 링크 계층

공유된 자원의 물리적 주소(MAC 주소)를 사용하여 네트워크 내의 장치를 식별하고 입력된 데이터를 프레임 단위로 캡슐화하여  장치 간의 통신을 관리하는 계층이다. 인접한 두 노드 간 신뢰성 있는 데이터 전송을 제공하기 위한 목적을 갖는다. 

데이터 단위는 프레임 단위로 주요 장비는 브릿지, 스위치가 있으며 주요 프로토콜은 Wi-fi, Ethernet이다.

 

네트워크 계층

IP 주소를 사용하여 네트워크 간의 통신을 관리하는 계층으로 데이터 패킷의 경로 설정 및 전송을 담당하며 네트워크 간 연결을 가능하게 하는 핵심 계층으로 논리적 주소 관리(ip주소) 데이터 단편화 및 재조립등의 기능을 수행하는 계층으로 패킷 단위의 데이터를 관리하며  주요 장비는 라우터, L3 스위치가 있다.

전송 계층

데이터 전송의 신뢰성 및 흐름 제어를 처리하는 계층으로 데이터의 분할 및 재조립을 담당하며 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 오류 검사, 흐름 제어, 혼잡 제어 등의 기능을 관리하고 논리적인 연결(세션)을 유지, 해제 관리하는 계층이다. 전송 계층은 애플리케이션을 식별하기 위해 포트번호를 사용하게 된다. 데이터 단위는 세그먼트 단위로 데이터를 전송하며 해당 계층의 관련 장비는 게이트웨이 L4 스위치가 있다. 

세션 계층

두 장치 간의 세션을 설정, 유지, 종료하는 역할을 담당하는 계층으로 데이터 교환을 위한 상호 작용을 관리하게 된다. 주로 분산 응용 프로그램, 원격 데스크톱 연결, FTP 파일 전송 시 세션 관리와 같은 기능을 제공한다.

표현 계층

데이터의 형식을 변환(인코딩, 압축, 암호화)등을 담당하여 응용 프로그램이 이해할 수 있도록 하는 계층이다. 주요 프로토콜은 ASN.1을 사용하고 있으며 ANS.1은 특히 네트워크 프로토콜, 데이터 포맷 및 인터페이스 정의에서 널리 활용되며 복잡한 데이터 구조를 간결하게 표현하고 시스템 간의 호환성을 제공하여 인코딩을 위한 규칙을 정의하는 등의 일을 수행하게 된다.

응용 계층

사용자와 네트워크 간의 상호작용을 지원하는 계층으로 해당 계층은 다양한 네트워크 애플리케이션과 프로토콜을 포함하여 사용자에게 직접 서비스를 제공하는 특징을 가지고 있으며 서비스와 사용자 애플리케이션 간의 통신을 담당하는 계층이다. 주요 프로토콜은 HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, DNS 등의 프로토콜을 사용하게 된다.