OSI 7 계층

[해커양육]

OSI 7 계층은 무엇인가?

1.개요

컴퓨터 통신 분야에서 동일 업체 또는 유사 업체끼리의 다양한 표준들이 양산됨에 따라 표준을 정의하는 골격으로서의 국제적인 기준 모델이 필요하게 되었다. 따라서 네트워크 상호간의 접속을 목적으로 각종 규격 개발작업을 조정하기 위한 공통 기반을 제공하고 각 사업자별로 개발된 기존 규격에 대하여는 이러한 참조모델에 쉽게 적응 연결토록 하는 편의성을 제공하고자 했다.

2.표준화를 위한 기본 골격

ISO의 개방형 시스템간 상호 접속 모델(Open System Interconnection model)은 각 계층에서 표준이 개발, 발전될수 있도록 기본틀을 제공하며 프로토콜의 발전을 유도, 인도하는데 그 목적이 있다, 결론적으로 OSI 참조모델은 참조모델이라기 보다는 표준의 표준으로써 다만 표준화를 유도하기 위한 기본 골격에 불과하는 것이다.

3. 계층간 독립성

각 계층별로 독립시킨다는 것은 융통성(flexibility)을 부여하게 된다.

예를 들면 보다 좋은 성능을 가진 전기적 인터페이스가 개발되면 상위계층에게 영향을 미치지 않고 성능을 향상시킨 채 교체가 가능하기 때문이다.

4. 계층내 프로토콜

OSI가 각 계층별로 하나의 프로토콜만이 존재한다는 그릇된 생각을 할수 있는데 이는 잘못된 생각이며 사실 각 층을 구현하기 위한 다양한 프로토콜이 존재한다. 그러나 같은 계층에 있는 여러 다른 기능의 프로토콜은 바로 하위 계층에서 제공하는 서비스를 공유하여야 한다.

5. 연결 지향성 및 비연결성

OSI 는 초기에는 연결지향성 서비스 위주의 프로토콜들에만 관심을 가져왔으나 후에 비연결성에도 관심을 가지게 되었다.

 

Layer1 - 물리 계층 (Physical Layer)

1. 개요

물리 계층은 OSI 7계층모델 상의 최하위 계층을 말하며 이는 단말기기와 전송매체 사이의 인터페이스를 정의하고 데이터링크 계층 엔티티 간의 비트 전송을 위한 기계적, 전기적, 기능적, 절차적인 수단을 제공하는 계층을 말한다.

2. 특징

○ 물리계층에서 정의되는 기능 : 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 기능 등

- 즉 전송속도, 커넥터 핀수, 신호의 레벨, 전송매체, 신호 동기 등을 규정

○ 물리적 회선 관리

- DTE 와 DCE 간의 물리적 회선에 대한 작동,유지,작동의 중지 등을 규정한다.

○ 대표적인 표준으로는 EIA, RS-232C, V.24, X.21, V.35등이 있다.

3. 관련 용어

○ LAN 상에서의 물리계층 ☞ LAN 물리계층

○ 무선 LAN 상에서의 물리계층 ☞ 802.11물리계층

○ B-ISDN / ATM 상에서의 물리계층 ☞ ATM 물리계층

4. 사용장비

○ 트랜시버

트랜시버는 전송기(transmitter)와 수신기(receiver)를 하나의 패키지 에 합한 것이다. 이 용어는 휴대폰이나 무선전화기, 휴대용 무전기 등과 같은 무선 전송장치들에 적용되며, 아날로그 나 디지털 신호를 송신하고 수신할 수 있다. 그러나 이 용어가 이따금 케이블이나 광케이블 시스템의 송수신기와 관련하여 사용될 때도 있다.

○ DSU, CSU (Channel Service Unit/Digital Service Unit)

CSU/DSU는 근거리통신망에 사용되는 통신기술로부터 나온 디지털 데이터 프레임들을 광역통신망에 보낼 수 있도록 적절한 프레임으로 변환하는 외장형 모뎀 크기의 하드웨어 장치이다

○  리피터 - 물리적인 신호를 증폭해주는 역할을 함

○  허브

데이터가 하나 또는 그 이상의 방향으로부터 한곳으로 모이는 장소로서, 들어온 데이터들은 다시 하나 또는 그 이상의 방향으로 전달된다. 허브는 보통 어떤 종류의 스위치를 포함한다 (스위치라고 불리는 장비는 보통 허브라고도 불린다). 허브는 데이터가 모여드는 곳이고 스위치는 모여든 데이터를 어떻게 그리고 어디로 보낼 것인지를 결정하는 것이, 두 장비의 차이점이다

Layer2 - 데이터 링크 계층 (Data Link layer)

1. 개요

OSI 계층 모델상에서 데이터 링크 라는 계층을 두는 목적은 간단히 말해서 잡음이 있는 인접한 노드 간의 물리적인 회선을 망계층

(3Layer)이 사용할 수 있도록 전송에러가 없는 통신 채널로 변화시키는 것이다.

2. 이에 따라 데이터 링크 계층은 다음과 같은 일들을 수행하여야 한다.

○ 프레이밍(Framing)

- 데이타를 프레임(Frame)으로 그룹화하여 전송,즉,데이타의 프레임화를 물리계층에 의해서 제공되는 비트 파이프(Pipe)를 패킷화한 링크(Link)로 변환하게 된다.

이는 전송할 데이터를 전송단위로서의 패킷(또는 프레임)으로 나누어 그룹화하는 역할을 의미

○ 흐름제어(Flow Control)

- 보내는 측과 받는 측간의 속도차를 보상하는데 필수적인 흐름제어

○ 에러제어 (Error Control)

- 에러 보정을 위한 에러제어 등의 기능들을 제공. 물리 전송 매체의 특징상 오류와 잡음 이 랜덤하게 작용할 확률이 높으므로 전송오류를

  검출하고 이것을 수정

- 비동기 통신에서는 단지 에러검출 기능만을 제공하게 되나 동기통신에서는 에러 검출 및 수정 기능 모두를 제공

- 정확하게 수신되지 않은 패킷들을 모아 재전송 하며, 이는 송신측에서 타이머와 ACK신호에 의해 전송에러를 알 수 있다. ☞ARQ

○ 순서제어 (Sequence Control)

- 패킷이나 ACK 신호를 잘못 혼동하는 것을 피하기 위해서는 패킷과 ACK신호에는 Squence number(일련번호)가 부여되어야 만 한다.

○ 링크 관리

- 네트워크 엔티티 간에 데이터 링크의 설정, 유지, 단락 및 데이터 전송 등을 제어

○ 매체 접근 제어

- 다양한 매체 및 회선형태의 수용 등

궁극적으로 데이터 링크 프로토콜들은 인접하여 접속된 기기사이의 통신을 관리하고, 신뢰도가 낮은 전송로를 신뢰도가 높은 전송로로

전환시키는데 주로 사용된다.

3. LAN 분야에서는 데이터 링크 계층을 다시 2개의 부계층으로 나눔.

IEEE 802표준에서는 LAN 상의 데이터 링크 계층을 두 개의 부계층(sub-layer)으로 즉,LLC 부계층 및 MAC부계층으로 나누고 있다. 이 때 하위의 부계층은 MAC(Mediam access control)계층으로써,CSMA/CD,토큰 버스 및 토큰 링 등 여러 가지 변형을 모두 허용하고 있다.

4. 사용장비

○ Bridge

브리지의 가장 큰 역할중 하나는 콜리전 도메인을 나누어 준다는 것이다.

동일한 프로토콜을 사용하는 두 네트워크 세그먼트 사이에서 패킷을 연결하고 전달하는 장치로, 수신되는 프레임의 MAC주소를 기준으로 프레임을 필터링하거나 진행 방향으로 포워딩하는 기능을 수행한다.

○ 스위치(switch)

각 프레임의 수신 주소를 기초로 프레임을 필터 처리하고 포워딩하고 플러딩하는 네트워크 장치이다.

스위치는 필요할때 연결 통로를 설정하고 더이상 지원할 세션이 없게 되면 연결을 종료할 수 있는 전자식 장치나 기계식 장치에 적용되는 일반적인 용어이다.

Layer3 - 네트워크 계층 (Network Layer)

1. 개요

네트워크계층이란 OSI 7계층 모델에서 3계층에 해당되는 기능을 하는 계층을 말하며,

이 계층의 대표적인 프로토콜로는 IP 및 X2.5가 있다.

2. 주요 역할

○ 경로제어 (라우팅)

- 단말기 혹은 컴퓨터가 어떤 망에 접속되어 있을 때 송신하고자 하는 정보가 망을 통 해서 어떻게 상대방 수신측까지 전달되는가를 제어

  하는 일을 담당 즉, 발신에서 착신까지의 패킷의 경로를 제어한다.

- 하나 이상의 복수 통신망을 통한 중계를 하며, 개방시스템간의 데이터를 전송

○ 투명성

- 상위의 Transport Layer 4(layer)가 경로선택과 중계등 망계층 고유의 기능에 대하여 의식하지 않도록 투명하게 하는 역할

○ 논리적 주소체계 부여

- 라우팅과 관련된 주소의 지정등 주소체계 정립

○ 연결지향성 및 비연결성 서비스 제공

- 망계층은 상위의 트랜스포트 계층에게 연결지향성 및 비연결성 서비스 모두를 제공 한다. 연결지향 서비스는 연결의 설정, 사용,

  해제를 위한 프리미티브를 가짐.

3. 사용장비

○ 라우터(Router)

하나 이상의 메트릭을 사용해 네트워크 트래픽을 포워딩해야 하는 최적 경로를 결정하는 네트워크 레이어 장치이다.

라우터는 네트워크 레이어 정보를 기초로 한 네트워크에서 다른 네트워크로 패킷을 포워딩하는 역할을 한다.

Layer4 -트랜스포트 계층(Transport Layer)

1.개요

○ 트랜스포트 계층은 어떤 종류의 네트워크 가 사용되었는지를 이용자가 의식하지 않도록 하며 쌍방 이용자(응용 프로세스)간에 투명하고 신뢰성 있게 양단 간에 논리적인 통신(Logical communication)을 가능하게 하는 계층을 말한다.

2.주요 기능 및 특징

○ 트랜스 포트 계층은 OSI 7계층 4계층에 해당

- 가장 핵심적인 계층이며 또한 가장 복잡한 계층이며 소프트웨어적인 상위 3개 계층과 하드웨어적인 하위 3개 계층 사이에서 중간적인

  성격을 갖는 계층이다.

○ 네트워크가 아닌 호스트 내에 구동된 프로세스 사이의 연결 확립(End-to-End)

- 트랜스포트 계층은 정보전달을 두 호스트(hots-to host)간 보다는 주로 프로세스 간 (process-to-process)의 통신으로 바꾸어준다.

- 이는 양 호스트의 종단간 응용 프로세스 상호 간의 통신을 지원하게 된다.

○ 두 종단 프로세스 간에 성립된 세션 제어

- 세션(Session)을 갖고 있는 두 이용자 사이의 전송을 위한 종단 간 제어

○ 신뢰적 전송

-동일 또는 이기종 시스템간에 어떤 망(공중망: PSTN, 패킷 공중 데이타망:PSDN등)

이 어떻게 연결되었든 간에 관계없이 정보를 틀림없이 상대 단말기에 전달

○ 투명한 전송

- 바로 상위 또는 하위 계층에서 사용하는 제어방법 및 그 내용에 관계없이 정보가 세션-트랜스포트 -망 계층 간에 내용이 바뀜없이 투명(Transparent)하게 전송

-즉, 경로선택이나 중계기능에 관여하지 않고 양단간(end-to-end)데이타의 투명한

양방향 전송 기능을 제공

○ 논리회선(세션.가상회선등) 및 다중화/역다중화 지원

-동시에 여러 개의 논리적 연결을 가능하게 하는 다중화 (Mutiplexing)

○ 지연(Delay)에 따른 왜곡 및 대역폭 부족에 대한 보상 등

3.프로토콜의 복잡성

○ 네트워크 계층(3 layer)으로부터 얻은 서비스의 형태(연결지향성 및 비연결성)에 따라 트랜스포트 프로토콜의 크기와

  복잡성이 결정된다.

○ 망계층에서 가상회선 능력이 있고, 신뢰할수 있는 통신 지원이 있으면 트랜스포트 계층 의 기능이 최소로 축소될 수 있지만, 그 반대의 경우는 트랜스포트 계층이 에러감지와 회 복을 위해 많은 노력을 해야 한다. (TCP의 경우)

Layer5 - 세션계층 (Session Layer)

1.개요 

세션계층은 OSI 7 계층모델의 5 계층에 해당하며, 응용 프로그램간의 연결을 성립하게하고 연결이 안정되게 유지관리하며 작업 완료후 연결을 끊는 역할을 담당한다. 즉, 연결 세션에서 데이터 교환과 에러 발생시의 복구를 관리하는 계층을 말한다.

2.주요 기능 

○ 접속 및 접속 해제

- 세션을 설정한다. 여러 세션들이 효율을 높이기 위해 같은 트랜스포트 접속을 사용할 수 있다.

반대로 하나의 세션이 여유를 위하여 여러 개의 트랜스포트 접속들을 사용할 수도 있다.

따라서 트랜스포트 계층에서와 같이 세션 계층에 서도 상향 또는 하향 다중화가 가능 하다.

○ 데이터 교환

- OSI 데이터를 4가지 등급으로 구분하고 있다. 정보 데이터, 급송 데이터,제어를 위해 사용되는 데이터, 세션 파라미터들의 협상에

 사용되는 데이터들이다.

○ 세션계층은 토큰을 사용함으로써 대화(dialogue)를 관리

- 이 기능은 누가 언제 통신하였는지를 결정하며 토큰을 교환함으로써 구현된다. 프로세스는 토큰을 가졌을 때 전송할 수 있다..

- 토큰은 어떤 서비스의 실행을 기동하는 권리를 표현하는 것이다.

- 성립된 세션 접속을 통한 상호 대화를 관리하기 위한 두 개의 응용개체를 위해 일련 의 토큰 개념이 정의되었다.

○ 에러 복구

- 세션계층은 전송시 동기점을 삽입함으로써 메시지를 대화단위로 그룹화 한다.

- 에러에 의해 중단된 대화 단위의 처음부터 전송을 다시 시작한다.

Layer6 - 표현계층(Presentation Layer)

1.개요

프리젠테이션 계층은 네트워크 사의 여러 이기종 시스템들이 저마다 다른 데이터 표현 방 식을 사용하는데. 이를 하나의 통일된 구문 형식으로 변환시키는 기능을 수행하는 계층을 말한다

2. 부가 설명

○ 데이터 값이 여러 다양한 시스템에 저장될 때 그 값은 각각의 시스템에서 다른 방법으 로 표현될 것이다.

○ 예를 들어 정수형의 값은 시스템에 따라 16비트, 24비트, 36비트 등으로 표현될 것이 기 때문에, 두 응용계층 프로토콜 개체가 서로 통신할 때 양쪽 개체 간의 메시지가 같은 뜻으로 (공통의 어휘로) 교환되어야 한다.

○ 따라서 두 응용계층 간의 메시지 교환은 동일한 가상의 문법이상호 합의 되어 있어야 한다

○ 이러한 번역기/변환기 역할을 수행하는 계층이 표현계층이며, OSI 7계층모델 상의 계 층 6에 해당한다.

3. 주요 기능

○ 응용 계층 (7Layer)의 다양한 표현양식(Syntax)을 공통의 형식으로 변환 ○ 암호화 (Encryption)

○ 압축 (Compression)

○ 코드 변환 등

- 서로 다른 상이한 형태의 코드 변환(ASCII, BCDIC. binary등 ), 화일변환, 문장 축소화 등의 기능 수행

○ 가상 터미널 규약

- 라인과 스크린의 길이, 라인의 종료 약속, 페이지 모드, 커서의 특성 등이 상호간에 다르므로 가상적인 터미널을 만듬

Layer7 - 응용계층(Application Layer)

1.개요

응용 계층은 OSI 7계층 모델의 최상위 계층으로써 7 계층에 해당되는 일종의 사용자 계층을 말한다. 이는 응용 프로세스가 개방된 형태로 다양한 범주의 정보처리기능을 수행할수 있도록 여러 가지 프로토콜 개체에 대하여 사용자 인터페이스를 제공하게 된다.

2. 응용계층 프로세스 간의 통신

응용 계층 프로세스들 사이의 통신은 표현계층이 제공하는 서비스 즉, 데이타의 형식을 정하고(format), 부호화하고(code), 암호화하고(encrypt), 압축하는 서비스를 통하여 이루어진다.

3. 응용(Application)의 例 : 전자메일, 가상단말, 파일 송수신등

○ TCP/IP :FTP, SMTP, HTTP, TELNET 등

○ OSI 계층 모델 :FTAM, CMIP 등

4. 응용계층이 제공하는 기능 서비스들의 보기 

○ 이름 또는 주소로 지정된 착신지 확인

○ 지정된 착신지가 호출 될 수 있는지 여부 결정

○ 통신 권한의 설정

○ 암호화 수단의 협상

○ 지정된 착신지의 진짜여부 입증

○ 통신절차의 시작과 종료를 포함하는 대화방법 선택

○ 데이터 형식의 제약사항(문자집합, 데이터 구조...)등

[출처] OSI 7 계층|작성자 안젤리나죠리퐁