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오늘의하루
OSI7 계층 공부 본문
네트워크란 통신 매체의 링크를 통해 연결된 Node들의 집합을 말한다.
- Source 와 Destination을 연결해주는 유, 무선 장치
- Source와 Destination은 Pc, Server, Sw, Router 등이 될 수 있다.
네트워크의 구성요소
- Server
- Data또는 Resource를 제공하는 System
- Client
- Data또는 Resource를 제공받는 System
- 매체
- Cable, 전파
- Client와 Server를 연결해주는 것 (유, 무선)
- Message
- 보내고 받는 모든 Data
- Protocol
- 통신 규약
- 통신 규약이 없다면 Server와 Client는 연결될 수 없다.
OSI Model 이란?
네트워크 장치의 형태와 목적 OS가 다르기 때문에 표준화된 모델이 필요하기 때문에 만든것이다.
- 1947년 ISO에서 제안했으며 개방형 시스템의 통신을 위해 7개의 계층(OSI7)을 제안했다.
- OSI7은 각 계층별로 고유한(독립적인) 기능을 가지고 있다.
OSI 참조모델
7계층 | 응용 계층 (Application Layer) |
6계층 | 표현 계층 (Presentation Layer) |
5계층 | 세션 계층 (Session Layer) |
4계층 | 전송 계층 (Transport Layer) |
3계층 | 네트워크 계층 (Network Layer) |
2계층 | 데이터링크 계층 (Data Link Layer) |
1계층 | 물리 계층 (Physical Layer) |
- 4계층~7계층은 Software 기반
- 1계층~3계층은 Hardware 기반
- 3계층의 대표적인 장치는 Router
- 2계층의 대표적인 장치는 Switch
- 1계층의 대표적인 장치는 NIC (Network Interface Card) - ex) 랜카드
물리 계층 (Physical Layer) - L1
사용자 데이터를 물리 매체(유, 무선) 상에서 소통이 가능한 통신 신호로 변환하여 전송하는 계층
- 전기 통신에 기반을 두고 있다.
신호 전송을 위한 4가지 특성
- 전기적 특성 : 전압 레벨과 전압이 변하게 되는 시점
- 기능적 특성 : 케이블의 기능적 특성을 정의
- 절차적 특성 : 데이터 전송의 절차 규정 (Protocol로 볼수 있다.)
- 물리적 특성 : 표준 케이블 간의 물리적 연결 정의
물리 계층 정리
- 케이블과 관련된 계층
- 데이터를 통신 링크상에 전송할 수 있는 형태로 변환
- 물리 계층에서 데이터 송수신에 오류가 발생하더라도 복구하지 않는다.
- 구리선 매체가 전도율이 우수하고 부식에 대한 특성이 좋으며, 유연성이 뛰어나고 강성이 좋다.
- 하지만 최근엔 광섬유 매체가 많이 대체하고 있다.
- 구리선 매체의 대표적 케이블로 UTP케이블(랜선)이 있다.
- UTP 케이블은 Direct와 Cross 케이블로 나눠진다.
- Direct는 서로 다른 계층 장치 연결시 사용된다. (예시 : Router와 Switch)
- Cross는 서로 동일한 계층 장치 연결시 사용된다. (예시 : PC와 PC)
- UTP 케이블은 제작 및 설치가 쉬우나 잡음, 간섭에 약하다.
- UTP 케이블은 Direct와 Cross 케이블로 나눠진다.
- 물리 계층에서 전송되는 데이터를 비트(bit)라고 한다.
데이터링크 계층(Data Link Layer) - L2
- 서로 다른 네트워크 장치 간의 데이터 전송을 담당한다.
- 데이터링크 계층에서 전송되는 데이터를 프레임(Frame)이라고 한다.
- MAC(Media Access Control)매체 접근 제어 및 48bit의 16진수 주소를 사용한다.
- MAC Address는 물리 주소 또는 하드웨어 주소, 구워진 주소로 불린다.
- MAC Address의 경우 NIC회사에서 ROM에 영구적으로 기입되어 나온다.
- Hardware적으로 주소 변경 불가하지만 Software적으로는 가능하다.
- MAC Address 예시로는 E0-3F-43-EA-50-B7
- Frame Control, L2 보안을 위해서 사용된다.
- Switch는 Frame전송을 위한 MAC Table을 사용한다.
데이터링크 계층의 5가지 주요기능
- 프레이밍(Framing) : 물리 계층에서 수신한 신호를 조합하여 프레임 단위의 정해진 크기의 데이트로 만든다.
- 흐름 제어(Flow Control) : 송신 측과 수신 측간의 데이터 흐름을 제어한다.
- 오류 제어(Error Control) : 프레임 전송 시 발생한 오류를 복원하거나 재전송할 수 있다.
- 접근 제어(Access Control) : 매체 상의 장치가 여럿 존재할 때 통신 장치의 활동 상황을 고려하여 데이터 전송 가능 여부 결정
- 동기화(Synchronization) : 프레임 헤더에 전송된 프레임의 타이밍 정보를 맞추기 위한 특별한 비트 패턴을 제공
- 프레임 헤더에는 송신 및 수신 장치의 주소(MAC)가 포함되어있다.
- 트레일러에는 오류 검출을 위한 오류 검출 코드가 포함되어 있다.
네트워크 계층(Network Layer) - L3
- 네트워크 계층의 데이터를 패킷(Packet)이라고 한다.
- IP주소를 기반으로 패킷을 전달하는 계층이다.
- Router가 패킷을 수신하면 어떤 경로로 패킹을 전송할 것인지 라우팅 프로토콜에 따라 판단한다.
- 라우터는 LAN 구간의 통신을 위해 MAC주소를 보유한다.
- Router는 IP주소와 MAC 주소를 같이 보유한다.
- LAN 구간과 WAN 구간을 연결시켜주는 계층이다.
- LAN 구간이란 PC - Switch - Router를 말한다.
- WAN 구간이란 Router와 Router가 연결되는 구간을 말한다.
네트워크 계층의 3가지 주요 기능
- 패킷 전달(Packet Forwarding) : 종단 간 (End to End)의 패킷 전달 수행
- 라우팅(Routing) : Routing Protocol을 기반으로 효율적인 경로 선택
- 논리적인 주소(Logical Address) 사용
- IP 프로토콜 헤더를 붙여 캡슐화를 수행한다.
- IP 주소를 사용하여 사용자 데이터를 목적지로 전달한다.
네트워크 계층에서는 논리적 링크와 물리적 링크를 함께 사용하여 패킷을 전달한다.
네트워크 계층의 프로토콜
- IP : Internet Protocol로 v4, v6가 있다. (주소를 의미한다.)
- ARP : Address Resolution Protocol로 IP주소를 기반으로 MAC 주소를 찾을 때 사용된다.
- RARP : Reverse ARP로 MAC 주소를 기반으로 IP 주소를 찾을 때 사용된다.
전송 계층(Transport Layer) - L4
- 전송 계층 데이터를 세그먼트(Segment)라고 한다.
- 세그먼트 헤더에는 포트 번호 또는 소켓 주소가 포함되어 있다.
- 종단 간 (End to End) 데이터 통신 보장
- 흐름 제어와 오류 제어 등을 통해 데이터 통신을 보장한다.
- 지연(Delay)에 따른 왜곡 및 대여폭 부족 문제를 해결한다.
- 동시에 여러개의 논리적 연결을 지원한다.
- 사용자 데이터 분할과 재조립
세션 계층(Session Layer) - L5
- 세션 계층 데이터를 메시지(Message)라고 한다.
- 통신의 시작과 종료를 정의한다.
- Session이 종료됬다는 말은 통신이 종료되었다는 말이다.
표현 계층(Presentation Layer) - L6
- 데이터를 어떻게 표현하는지를 정의하는 계층이다.
- 응용 계층에서 생성된 데이터는 컴퓨터에서 만들어진 데이터이고, 이 데이터를 다른 컴퓨터가 이해 할 수 있는 형태로 변환한다.
- 예시로는 ASCll, Binary, ASN.1
- 암호화를 통해 데이터의 보안을 높인다.
- 데이터 압축 기능을 지원한다.
응용 계층(Application Layer) - L7
- 응용 프로그램과 통신 프로그램 사이를 연결하는 역할을 한다.
- OSI 최상위 계층으로 사용자와 가장 가까운 계층이다.
응용 계층의 프로토콜 예시
- FTP : 파일 전송 프로토콜
- SMTP : 메일 전송 프로토콜
- SNMP : 모니터링
- Telent : 원격 접속
- SSH : 암호화 원격 접속
- http : www 이용시 사용 (데이터 보낼때 암호화 X)
- https : http의 보안이 강화된 프로토콜 (데이터 보낼때 암호화 O)
OSI7 계층 캡슐화
- OSI 참조 모델은 각 계층별로 고유 기능과 역할이 존재한다.
- 각 계층의 고유 기능만을 수행하며 계층 간 독립성을 유지한다.
- 계층별 헤더는 각 프로토콜의 동작에 필요한 요소를 기록한다.
- 헤더는 데이터 유닛의 맨앞에 붙는다.
- 데이터를 하위 계층으로 전송할 경우 헤더를 추가
- 데이터를 상위 계층으로 전송할 경우 헤더를 제거
계층 별 캡슐화
- 캡슐화는 헤더와 트레일러를 추가하는 과정
- 헤더 + 데이터 + 트레일러
- 트레일러가 추가되는 것은 L2이다.
- 역캡슐화는 헤더나 트레일러를 제거하는 과정
OSI 참조 모델을 기반으로 하는 통신 프로토콜은 계층 간의 캡슐화, 역캡슐화라는 과정을 통해 데이터를 주고 받는다.
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