OSI 7계층과 TCP/IP 프로토콜

 

OSI 7계층

OSI 7단계로 정의한 이유는 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악하기 위함과 통신 과정 중에 특정한 곳에 이상이 생길 경우에 다른 단계의 장비 및 소프트웨어 등을 건드리지 않고 통신 장애를 일으킨 단계에서 해결할 수 있기 때문이다.

 

1 계층 물리 계층(Physical Layer)

• 실제 장치를 연결하기 위한 전기적 및 물리적 세부 사항을 정의한 계층.
• 인터넷 케이블, 라우터 스위치 등의 전기적 신호가 물리적인 장치에 의해 왔다 갔다(통신) 하는 계층.
• 이 계층에서는 단지 데이터를 전달만 할 뿐 전송하려는(또는 받으려는) 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등에는 전혀 신경 쓰지 않고 단지 데이터 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능.
• ex) 케이블 종류, 무선 주파수 링크, 핀 배치, 전압, 물리 요건 등

 

2 계층 데이터 링크 계층(Data link Layer)

• 해당 계층은 장치 간 신호를 전달하는 물리계층을 이용하여 네트워크 상의 주변 장치들 간의 데이터를 전송하는 역할.
• 물리계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 수행할 수 있도록 도와주는 역할.
• 따라서 통신에서의 오류도 찾아주고 재전송도 하는 기능을 가지고 있고 이 계층에서는 맥 주소(Mac Address)1를 가지고 통신.
• 두 지점(장치) 간의 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위한 계층.
• 데이터 링크 계층에서 전송되는 단위를 프레임이라고 하고, 대표적인 장비로는 브리지, 스위치 등이 있다.
  • 주소 할당 : 물리 계층으로부터 받은 신호들이 네트워크 상의 장치에 올바르게 안착할 수 있게 한다.
  • 오류 감지 : 신호가 전달되는 동안 오류가 포함되는지 감지 오류가 있다면 해당 데이터를 폐기한다.
• 이더넷에 적용되는 규칙이 적용 되는 곳

 

3 계층 네트워크 계층(Network Layer)

• 네트워크 계층(Network layer)은 여러 개의 노드를 거칠 때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층으로 다양한 길이의 데이터를 네트워크들을 통해 전달하고, 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공.
• 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 것이 이 계층의 주 역할.
• 대표적으로  라우터가 있으며, 2 계층의 장비 중 스위치라는 장비에 라우팅 기능을 장착한 Layer 3 스위치도 존재한다.
• 네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션(segmentation/desegmentation), 오류 제어, 인터네트워킹(Internetworking) 등을 수행.
• 라우터라는 장비가 이 계층에서 동작하고 해당 계층에서 동작하는 스위치도 있다. 
• 데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층.
  가장 중요한 기능은 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)이다. 여기에 사용되는 프로토콜의 종류도 다양하고, 라우팅 하는 기술도 다양.
• 논리적인 주소 구조(IP), 곧 네트워크 관리자가 직접 주소를 할당하는 구조를 가지며, 계층적(hierarchical)이다.

 

4 계층 전송 계층(Transport Layer)

• 3계층인 네트워크 계층이 데이터를 전달할 때 4계층인 전송 계층은 데이터가 제대로 도착했는지 확인.
• 데이터가 최종적으로 도착할 애플리케이션이 무엇인지 식별하는 기능도 있습니다.
• 연결형 통신은 데이터를 정확하게 전달하기 위해 상대방과 계속 연락하면서 통신하는 방법
• 연결형 통신은 신뢰성, 정확성이 중요할 때 사용.
• 비연결형 통신은 상대방의 반응은 확인하지 않고 일방적으로 데이터를 전송합니다.
• 비연결형 통신은 동영상, 이미지와 같이 데이터가 좀 유실되도 상관없는 분야에 사용.

 

5 계층  세션  계층(Session Layer)

• 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하는 방법을 제공하는 계층이다.
• 이 계층의 프로토콜은 통신 연결이 손실되는 경우 연결 복구 시도가 가능하며 연결 시도중 장시간 연결이 되지 않았다면 세션 계층의 프로토콜이 연결을 닫고 다시 연결을 시도한다.
• 전이중 통신, 반이중 통신, 명령 중 하나를 제공하여 교환 메시지 스트림(stream) 내에서 동기화 지점을 제동 한다.
•  

* 세션 계층의 중요한 기능인 동기화가 있다.

• 전이중 통신(Full Duplex)
  • 두 대의 단말기가 데이터를 송수신하기 위해 동시에 각각 독립된 회선을 사용하는 통신 방식이다.
    대표적으로 전화망, 고속 데이터 통신을 들 수 있다.
• 반이중 통신(Half Duplex)
  • 한쪽이 송신하는 동안 다른 쪽에서 수신하는 통신 방식으로, 전송 방향을 교체한다.
    마스터 슬레이브 방식의 센서 네트워크가 대표적

6 계층  표현  계층(Presentation Layer)

• 코드 간 번역을 담당하는 계층이다.
• 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어 주고 MIME 인코딩이나 함호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어짐 
• 이 계층은 데이터 표현에서 독립적인 부분을 나타내고 일반적으로 응용프로그램 형식을 준비 또는 네트워크 형식으로 변환하거나 네트워크 형식을 응용프로그램 형식으로 변환하는 것을 나타낸다.
• 이 계층은 응용프로그램이나 네트워크를 위해 데이터를 “표현” 하는 것이다.
  ex) EBCDIC(확장 이진화 십진법 교환 부호)로 인코딩된 문서 파일을 ASCII로 인코딩 된 파일로 바꿔 주는 것,  해당 데이터가 TEXT인지, 그림인지, GIF인지 JPG인지의 구분하는 것이 표현 계층의 몫이다.

 

 

7 계층  응용 프로그램 계층(Application Layer)

• 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행하는 계층이다.
• 응용 계층은 최상위 계층으로 사용자에게 직접적으로 보이는 부분이며, OSI 모형에서는 “최종 사용자에게 가장 가까운” 계층이다.
• 웹 상에서 웹 서버 및 웹브라우저 상호 간의 데이터 전송을 위한 응용계층 프로토콜 처음에는, WWW 상의 하이퍼텍스트 형태의 문서를 전달하는데 주로 이용하였고 현재에는, 이미지, 비디오, 음성 등 대부분의 모든 형식의 데이터를 전송할 수 있다.
• 7층에서 작동하는 응용프로그램은 사용자와 직접적으로 상호작용한다.
  ex) 웹 브라우저 : Chrome, Firefox 등 / 응용 프로그램 : Skype, Outlook, Office 등

 

 

TCP/IP Protocol

 

1 계층 네트워크 엑세스 (Network Interface)

• OSI 7 Layer에서 물리계층과 데이터링크 계층에 해당.
• OS의 네트워크 카드와 디바이스 드라이버 등과 같이 하드웨어적인 요소와 관련되 는 모든 것을 지원하는 계층.
• 송신측 컴퓨터의 경우 상위 계층으로부터 전달받은 패킷에 물리적인 주소은 MAC 주소 정보를 가지고 있는 헤더를 추가하여 프레임을 만들고, 프레임을 하위계층인 물 리 계층으로 전달.
• 수신측 컴퓨터의 경우 데이터 링크 계층에서 추가된 헤더를 제거하여 상위 계층인 네트워크 계층으로 전달.

2 계층 인터넷 계층(InternetLayer)

• OSI 7 Layer의 네트워크 계층에 해당.
•  인터넷 계층의 주요 기능은 상위 트랜스포트 계층으로부터 받은 데이터에 IP패킷 헤더를 붙여 IP패킷을 만들고 이를 전송하는 것이다.
• IP, ICMP, ARP, RARP, OSPF, BGP 등등

3 계층 전송 계층(Transport Layer)

• OSI 7 Layer에서 전송계층에 해당한다.
• 네트워크 양단의 송수신 호스트 사이에서 신뢰성 있는 전송기능을 제공.
• 시스템의 논리주소와 포트를 가지고 있어서 각 상위 계층의 프로세스를 연결해서 통신.
• 정확한 패킷의 전송을 보장하는 TCP와 정확한 전송을 보장하지 않는 UDP 프로토 콜을 이용.
• 데이터의 정확한 전송보다 빠른 속도의 전송이 필요한 멀티미디어 통신에서 UDP 를 사용하면 TCP보다 유용.

4 계층  응용 프로그램 계층(Application Layer)

• OSI 7 Layer에서 세션 계층 , 프레젠테이션 계층, 애플리케이션 계층에 해당.
• 응용프로그램들이 네트워크서비스, 메일서비스, 웹서비스 등을 할 수 있도록 표준적 인 인터페이스를 제공.

 

OSI 7 과 TCP/IP의 차이

 

• TCP/IP는 인터넷 개발 이후 계속 표준화되어 신뢰성이 우수인 반면, OSI 7 Layer는 표준이 되기는 하지만 실제적으로 구현되는 예가 거의 없어 신뢰성이 저하되어있다.
• OSI 7 Layer는 장비 개발과 통신 자체를 어떻게 표준으로 잡을지 사용되는 반면에 실 질적인 통신 자체는 TCP/IP 프로토콜을 사용한다.
• TCP / IP는 클라이언트 - 서버 모델입니다. 즉, 클라이언트가 서비스를 요청하면 서버가 제공합니다. 반면 OSI는 개념 모델.
• TCP / IP는 인터넷을 포함한 모든 네트워크에 사용되는 표준 프로토콜이지만 OSI는 프로토콜이 아니라 시스템 아키텍처를 이해하고 설계하는 데 사용되는 참조 모델.
• TCP / IP는 수직 접근 방식. 한편, OSI 모델은 수평 적 접근을 지원.

	TCP/IP	OSI
모델	클라이언트-서버 모델	개념 모델
레이어 수	4	7
개발 배경	미 국방성	국제 표준화 기구 ISO
구성	프로토콜 집합 기반	역할 기반
기술	데이터 전송기술 특화	통신전반 기술 표준화
활용	실무적 통신기술 구현	통신 모델 표준 제시

 

참고자료 : https://alwt.tistory.com/244 , https://onecoin-life.com/19, https://losskatsu.github.io/os-kernel/network-basic01/ , https://mamu2830.blogspot.com/2020/06/osi-7.html, https://ko.gadget-info.com/difference-between-tcp-ip, https://better-together.tistory.com/65