[CS 스터디] OSI 7계층

OSI 7계층

네트워크 모델의 종류

1. TCP/IP 모델: TCP/IP 프로토콜을 OSI 7계층 형식에 맞추어 더 추상화(간략화)시킨 모델
2. OSI 7계층각 계층은 다른 계층에 대해 알 필요가 없이 자신의 계층에서 캡슐화와 은닉 가능. 컴퓨터와 컴퓨터 사이의 데이터 전송을 분류한 모델 (데이터를 주고받을 때 데이터 자체의 흐름을 각 구간별로 나누어둔 것)

TCP/IP 모델과 OSI 7계층 모델 비교

기준 TCP/IP OSI 7계층

계층의 수	4계층	7계층
분류 기준	프로토콜 기반	역할 기반
특징	데이터 전송기술 특화	통신 전반에 대한 표준

• 공통점: 계층적 네트워크 모델, 계층간 역할 정의

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패킷

패킷이란?

네트워크를 통해 전달되는 데이터를 통칭하는 말로 네트워크에서 전달하는 데이터의 형식화된 블록

패킷의 구조: 제어정보 + 사용자 데이터(페이로드)

패킷의 구조

• 헤더
• 페이로드: 실질적으로 보내고자 하는 데이터
• 풋터: 일반적으로 잘 사용 안 함

캡슐화 Encapsulation

: 여러 프로토콜을 이용해서 최종적으로 보낼 때 패킷을 만드는 과정

상위계층에서 하위계층으로 내려가며 진행 → 하위 프로토콜 앞에 상위 프로토콜이 올 수 없음

패킷 캡슐화 예시

• 페이로드: (페이로드: (페이로드: HTTP, 헤더: TCP), 헤더: IPv4), 헤더: Ethernet 구조

디캡슐화 Decapsulation

: 패킷을 받았을 때 프로토콜을 하나씩 확인하며 데이터를 확인하는 과정

하위계층에서 상위계층으로 진행

PDU (Protocol Data Unit)

: 계층별 패킷의 이름

• 세그먼트: 4계층의 PDU

• 패킷: 3계층의 PDU

• 프레임: 2계층의 PDU

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OSI 7계층

OSI 7계층 모델의 계층별 프로토콜

7계층으로 나누는 이유

통신이 일어나는 과정을 단계별로 알 수 있고, 특정한 곳에 이상이 생기면 그 단계만 수정할 수 있기 때문이다.

1. 물리(Physical)

리피터, 케이블, 허브 등

단지 데이터 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능을 진행하는 공간

즉, 데이터를 전송하는 역할만 진행한다.

2. 데이터 링크(Data Link)

이더넷, 브릿지, 스위치 등

물리 계층으로 송수신되는 정보를 관리하여 안전하게 전달되도록 도와주는 역할

MAC 주소를 통해 통신한다. 프레임에 MAC 주소를 부여하고 에러검출, 재전송, 흐름제어를 진행한다.

💡 MAC 주소: 컴퓨터간 데이터 전송을 위한 컴퓨터의 고유한 물리적 주소

cf) IP 주소: 네트워크 통신을 위해 할당된 식별번호

IP주소는 임시적으로 다른 주체에 의해 할당 되는 것이지만, MAC 주소는 통신기기의 하드웨어 자체에 부여된 고유한 식별번호를 나타낸다.

 

3. 네트워크(Network)

라우터, IP

데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능을 담당한다.

라우터를 통해 이동할 경로를 선택하여 IP 주소를 지정하고, 해당 경로에 따라 패킷을 전달해준다.

라우팅, 흐름 제어, 오류 제어, 세그먼테이션 등을 수행한다.

💡 라우팅

어떤 네트워크 안에서 통신 데이터를 보낼 때 최적의 경로를 선택하는 과정.

최적의 경로: 주어진 데이터를 가장 짧은 거리로 또는 가장 적은 시간 안에 전송할 수 있는 경로

💡 네트워크 세그멘테이션

네트워크를 세분화하고 구역별로 독립시켜 점검 및 유지보수하는 것

4. 전송(Transport)

TCP, UDP

TCP와 UDP 프로토콜을 통해 통신을 활성화한다. 포트를 열어두고, 프로그램들이 전송을 할 수 있도록 제공해준다.

TCP vs UDP

두 프로토콜은 모두 패킷을 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 전달해주는 IP 프로토콜을 기반으로 구현되어 있지만, 서로 다른 특징을 가지고 있다.

프로토콜 종류 TCP UDP

연결 방식	연결형 서비스	비연결형 서비스
패킷 교환 방식	가상 회선 방식	데이터그램 방식
전송 순서	전송 순서 보장	전송 순서 바뀔 수 있음
수신 여부 확인	수신 여부 확인함	수신 여부 확인 X
통신 방식	1:1 통신	1:1 또는 1:N 또는 N:N
신뢰성	높다	낮다
속도	느리다	빠르다

5. 세션(Session)

API, Socket

데이터가 통신하기 위한 논리적 연결을 담당한다. 네트워크 상에서 통신을 할 경우 양쪽 호스트간 최초 연결, 통신 중 연결이 끊어지지 않도록 유지하는 역할

6. 표현(Presentation)

JPEG, MPEG 등

데이터 표현에 대한 독립성을 제공하고 암호화하는 역할을 담당한다.

데이터의 효율과 보안을 위해 압축, 암호화 진행 및 전송을 위한 포맷으로 변경하는 역할(파일 인코딩, 명령어를 포장, 압축, 암호화)

• JPEG: 이미지를 위해 만들어진 표준 규격
• MPEG: 멀티미디어(비디오, 오디오)를 위해 만들어진 표준 규격

7. 응용(Application)

HTTP, FTP, DNS 등

최종 목적지로, 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.

응용 프로세스가 개방된 형태로 다양한 범주의 정보처리기능을 수행할 수 있도록 여러 가지 프로토콜 개체에 대하여 사용자 인터페이스를 제공한다.

• 사용자 인터페이스, 전자우편, 데이터베이스 관리 등의 서비스 제공

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MAC 주소와 IP 주소 https://www.crocus.co.kr/1515

TCP와 UDP https://velog.io/@hidaehyunlee/TCP-와-UDP-의-차이

Session 세션 https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=kyg3766&logNo=220694297437

https://88240.tistory.com/190

JEPG+MPEG & 응용 계층 https://computer-science-student.tistory.com/m/141