2. OSI 7 계층

OSI 7 계층

프로토콜

• 컴퓨터가 사용하는 언어

• 통신에 필요한 기능을 OSI 7개의 계층으로 분할 (물 데 네 전 세 표 응)
  • 각 프로토콜 계층에 맞게 데이터를 쪼개거나 캡슐화하여 송/수신을 단순화하기 위한 목적
  • 즉, 구현이나 버그 수정에 더 Flexible 함

물리 계층 (Physical Layer)

• 전송 매체를 통해서 데이터를 bit stream으로 전달
• 실제 네트워크의 물리적 형태인 Topology를 규정하여 Data의 전기적 흐름에 따라 전송하는 계층
• 통신 단위 : Bit

기능

1. 선 배치(Line Configuration) : 물리적으로 어떻게 두 개의 컴퓨터 간의 선이 배치되는지 결정
2. 데이터 전송(Data Tranmission) : 단방향, 전이중, 반이중 방식으로 데이터 전송
3. 신호(Signal) : 어떤 방식으로 signal 을 전송할 지 결정 (ex. wi-fi는 공기를 매개로 signal 전송)

데이터링크 계층 (Data Link Layer)

• 프레임 형태로 Node to Node 전달
• 과도한 양의 데이터가 한번에 전송되지 않도록 데이터 양 조절
• 오류를 검출하고 복구하는 오류제어, 흐름제어
• 프레임 단위의 PDU를 MAC주소와 제어정보를 통해 전송
• 이더넷 방식을 사용함

• 통신 단위 : 프레임(헤더 + 데이터 + 트레일러)
  
  • 헤더 : MAC 주소
  • 데이터 : 4계층의 헤더와 패킷
  • 트레일러 : 오류검출 하기위해 사용 (프레임 체크 문자열 FCS, 순환 중복 검사 CRC)

기능

1. Framing : 물리계층의 bit stream을 frame 형태로 패킹하는 역할
2. Physical addressing : 물리적 주소를 frame 안에 넣는 작업
3. Flow Control : 상위 layer와 하위 layer의 데이터 처리 속도를 맞춰서 데이터 손실(오염)을 방지하는 작업
4. Access Control : 매게체 접근 제어
5. Error COntrol : CRC같은 에러 검출 비트를 만들어서 데이터 무결성을 검사

대표적인 장비

• L2 스위치
  • 스위칭테이블 이라고 하는 주소테이블(FDB)를 참조하여 입력되는 패킷의 MAC주소를 보고 해당 포트로 패킷 전송
  • MAC 주소 테이블에 등록 가능한 MAC 주소의 갯수는 스위치의 메모리 양에 따름

네트워크 계층 (Network Layer)

• Packet 형태로 End node(컴퓨터) to End node 전달
• 중계노드를 통하는 경우, 경로 선택의 역할
• 4계층에서 만들어진 패킷들을 전달받아 목적지 컴퓨터의 논리적인 주소(IP주소)를 네트워크 계층의 헤더에 추가하는 역할
• 통신 단위 : 패킷(Packet)

기능

1. Addressing : 네트워크 주소(IP 주소)를 Frame Header에서 꺼내서 지정하는 작업
2. Routing : 목적지까지 경로 중 최적의 경로를 설정하는 작업

프로토콜

• IP : 인터넷 프로토콜
  • TCP, UDP 등 전송계층 프로토콜에 기본적인 전달 서비스 제공
  • 목적 호스트와 네트워크에 데이터를 전달하는 역할
  • 신뢰성을 보장하지 않음
• ICMP : 인터넷 제어 메시지 프로토콜
  • 호스트 서버와 게이트웨이 사이에서 에러 검출
• IGMP : 인터넷 그룹 관리 프로토콜
  • 내부 네트워크상의 멀티캐스팅 멤버십 제어(그룹 관리)
• ARP : 주소 복구 프로토콜
  • 브로드캐스팅 전송이며, IP주소로 MAC주소를 알아내는 역할

대표적인 장비

• 라우터
  • 패킷의 전송경로를 결정하기 위해 랜테이블, 네트워크테이블, 라우팅테이블을 사용
  • 테이블을 관리함으로써 다른 네트워크에 연결된 장치들을 비롯하여 연결된 모든장치들의 주소 인식
  • 인식된 주소를 바탕으로 패킷 전송 경로 결정
  • 동작원리
    • 1. 패킷을 보내면 목적지가 같은 네트워크에 있는지 아닌지 랜테이블에서 검사
    • 2. 라우팅테이블에서 가장 적합한 경로를 찾아내서 패킷을 보냄
    • 3. 라우팅테이블에서 가장 적합한 경로를 찾아내서 패킷을 보냄
         • 랜테이블 : 라우팅에 연결되어 있는 랜 세그먼트 내 자이의 주소를 관리 및 필터링
         • 네트워크테이블 : 네트워크상의 모든 라우터의 주소를 보관하여 패킷의 수신지 라우터를 선별
         • 라우팅테이블 : 각 경로에 대한 정보를 유지하고 있으며 다른 세그먼트로 전송되는 패킷의 경로를 결정

전송 계층 (Transport Layer)

• Segmentation으로 Process to Process delivery 전달
• process 마다 고유의 port를 갖고 있기 떄문에 port 를 확인하여 전달
• 네트워크 상에서 송수신 시스템 간의 물리적 위치를 논리적인 주소와 이름을 이용하여 연결하는 방식 및 종료하는 방식 등이 정의된 계층
• 패킷의 분할/재결합, 두 시스템 간의 신뢰성, 투명성 있는 데이터 전송을 보장, 프로세스를 정의하기 위하여 포트 번호를 사용
• 패킷 데이터의 길이를 측정하는 packetSize, 종류를 결정하는 packetFlag 가 포함. 두개는 반드시 헤더에 포함
• 종단 간(End-to-End)에 정확한 데이터 전송
• 통신 단위 : 세그먼트(Segment)

기능

1. Port Addressing / Multiplexing : transport 계층에서 데이터를 받은 Frame의 port를 확인하여 해당 포트의 프로세스에게 데이터를 넘겨줌
2. Segmentation / Reassembly : 세그먼트로 만들거나 분해하는 작업
3. Congestion Control : 각 세그먼트를 개별 패킷으로 취급하여 원하는 목적 경로까지 최적의 경로를 설정
4. Error Control : 데이터 에러 체크
5. Flow Control : 계층 간의 데이터 속드를 맞춰주는 작업

프로토콜

• TCP : 연결성 데이터 전송 프로토콜
  • 데이터 전송을 할 시에 신뢰성이 높은 데이터 전송
  • 3 Way-Handshaking 작업 수행
• UDP : 비연결성 데이터 전송 프로토콜
  • 데이터 전송을 할 시에 신뢰성이 낮은 대신 빠른 전송 제공

대표적인 장비

• 게이트웨이
  • 내부 네트워크와 외부 네트워크 간의 연결 관문
  • Protocol Translation 하는 개념
  • 외부에서 들어오는 Protocol을 내부 Protocol 로 변환하는 작업

세션 계층 (Session Layer)

• Presentation Layer에서 Transport Layer로 진입하기 위해 개념적이고 추상적인 인터페이스를 제공하는 계층
• 응용프로그램 간의 대화를 유지하기 위한 구조 제공, 이를 처리하기 위해 프로세서들을 논리적 연결 담당
• 네트워크 상에서 통신을 할 경우 양쪽 Host 간의 최초 연결, 통신 중 연결이 끊어지지 않도록 유지시켜주는 역할
• 통신 단위 : 메시지

기능

• 접속 설정 및 해제
  • 세션을 설정 및 해제하는 기능
• 다중화
  • 여러 세션들이 효율을 높이기 위해 1개의 같은 전송계층 접송을 사용할 수 있음
  • 반대로 1개 세션이 속도 등을 위해 다수의 전송계층 접속을 사용 할 수 있음
• 데이터 교환
  • OSI 는 데이터를 4가지 범위로 구분
  • 정보 데이터, 급송 데이터, 제어 데이터, 세션 파라미터 협상에 사용되는 데이터
• 토큰을 사용함으로써 대화를 관리
  • 성립된 세션을 통한 상호 대화 관리를 하는 양단간 응용개체를 위해 토큰개념이 정의
  • 토큰은 어떤 서비스의 실행을 기동하는 권리를 표현한 것
• 에러 복구
  • 세션계층은 전송 시 동기점을 삽입함으로써 메시지를 대화 단위로 그룹화 함
  • 에러 발생하면 중단된 대화 단위의 처음부터 전송을 다시 시작

프로토콜

• SSH : 원격 컴퓨터에 안전하게 액세스하기 위한 프로토콜
  • 유닉스 기반
  • 보안 로그인 쉘
  • 모든 데이터는 암호화 되며, 트래픽은 압축되어 더 빠른 전송 효율을 얻음
• TLS : 암호화 보안 프로토콜
  • 기밀성, 데이터 무결성, ID 및 디지털 인증서를 사용한 인증을 제공
• NetBIOS : 근거리통신망 내에서 통신 할 수 있게 해주는 시스템
  • TCP, IP, IPX 등 전송계층 프로토콜을 연결해주는 역할

표현 계층 (Presnetations Layer)

• Application Layer에 의해 생성된 데이터나 payload가 네트워크 상에 전송하기 위해 생산되고 소비되는 데이터 형식이나 형태를 번역하는 방법 등을 정의하는 계층
• 컴퓨터 시스템과 네트워크 사이에서 요구하는 포맷으로 맞춰주는 기능을 담당
• 데이터의 효율과 보안을 위해 압축과 암호화를 해주고 전송을 위한 포맷으로 변경
• 통신 단위 : 메시지

프로토콜

• JPEG
• MPEG

응용 계층 (Application Layer)

• 사용자 인터페이스의 역할을 담당
• 통신 단위 : 메시지

  프로토콜

• DHCP : 동적호스트 설정 프로토콜
  • IP주소를 DHCP서버에서 관리하고 있다가 호스트가 IP주소를 요청하면 배분하는 역할
  • 마이크로소프트사가 개발
• DNS : 도메인 네임 시스템
  • 웹서버의 IP주소에 도메인 네임을 역어놓은 서버
• FTP : 파일전송 프로토콜
  • TCP를 이용하여 데이터를 전송
• HTTP : 하이퍼 텍스트 트랜스퍼 프로토콜
  • 웹 서버에 데이터를 요청하고 데디터를 가져오는 역할