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OSI 7 계층

네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈 것을 말합니다.

• 1계층 - 물리계층(Physical Layer)
• 2계층 - 데이터 링크계층(DataLink Layer)
• 3계층 - 네트워크 계층(Network Layer)
• 4계층 - 전송 계층(Transport Layer)
• 5계층 - 세션 계층(Session Layer)
• 6계층 - 표현 계층(Presentation Layer)
• 7계층 - 응용 계층(Application Layer)

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7계층을 나눈 이유

통신 흐름을 단계별로 알 수 있고, 특정한 곳에 이상이 생기면 그 단계만 수정할 수 있기 때문입니다.

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1계층 - 물리계층(Physical Layer)

리피터, 케이블, 허브 등

물리계층은 최하위 계층으로 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용하여 통신 케이블로 데이터를 전송하게 됩니다.
통신 단위는 비트이며 이것은 1과 0으로 나타내어지는, 즉 전기적으로 On, Off 상태라고 생각하면 됩니다.
이 계층은 단지 데이터를 전송하는 역할만 하며 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등에는 전혀 신경을 쓰지 않습니다.

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2계층 - 데이터 링크계층(DataLink Layer)

브릿지, 스위치 등

물리 계층에서 수신하거나 물리 계층으로 송신되는 정보를 관리하여 안전하게 전달되도록 도와주는 역할을 합니다.
따라서 통신에서의 오류도 찾아주고 재전송도 하는 기능을 가지고 있습니다.

-> 브릿지나 스위치를 통해 맥주소를 가지고 물리계층에서 받은 정보를 전달

주소 값은 물리적으로 할당 받는데, 이는 네트워크 카드가 만들어질 때부터 **맥 주소(MAC address)**가 정해져 있다는 뜻입니다.
주소 체계는 계층이 없는 단일 구조이며, 데이터 링크 계층의 가장 잘 알려진 예는 이더넷입니다.

프레임에 주소 부여(MAC - 물리적 주소)
에러검출/재전송/흐름제어

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3계층 - 네트워크 계층(Network Layer)

라우터, IP

데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)을 담당합니다.
라우터를 통해 이동할 경로를 선택하여 IP 주소를 지정하고, 해당 경로에 따라 패킷을 전달합니다.

네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 오류 제어, 세그먼테이션, 인터네트워킹 등을 수행합니다.
라우터가 이 계층에서 동작하고 이 계층에서 동작하는 스위치도 있습니다.
데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층입니다.
논리적인 주소 구조(IP), 곧 네트워크 관리자가 직접 주소를 할당하는 구조를 가지며, 계층적(hierarchical)입니다.

주소부여(IP), 경로설정(Route)

IP 계층

TCP/IP 상에서 IP 계층이란 네트워크의 주소(IP 주소)를 정의합니다.
IP 패킷의 전달 및 라우팅을 담당하는 계층

OSI 7계층 모델의 관점에서 IP계층은 네트워크 계층에 해당합니다.
즉, 패킷을 목적지까지 전달하는 역할 및 그에 수반되는 기타 역할을 합니다.

• IP 계층의 주요 역할

  • 하위 계층인 데이터링크 계층의 하드웨어적인 특성에 관계없이 독립적인 역할을 수행

• IP 계층 상에 있는 주요 프로토콜

  • 패킷의 전달을 책임지는 IP
  • 패킷 전달 에러의 보고 및 진단을 위한 ICMP
  • 복잡한 네트워크에서 인터네트워킹을 위한 경로를 찾게해주는 라우팅 프로토콜

IP 프로토콜

TCP/IP 기반의 인터넷 망을 통하여 데이터그램의 전달을 담당하는 프로토콜

• 주요기능

  • IP 계층에서 IP 패킷의 라우팅 대상 (Routing)
  • IP 주소 지정 (Addressing)

• 주요 특징

  • 신뢰성(에러제어) 및 흐름제어 기능이 전혀 없음 ☞ Best-Effort Service
    • 한편, 신뢰성을 확보하려면 IP 계층 위의 TCP와 같은 상위 트랜스포트 계층에 의존
  • 비연결성 데이터그램 방식으로 전달되는 프로토콜 ☞ Connectionless
  • 패킷의 완전한 전달(소실, 중복, 지연, 순서바뀜 등이 없게함)을 보장하지 않음 ☞ Unreliable
  • IP 패킷 헤더 내 수신 및 발신 주소를 포함 ☞ IPv4 헤더, IPv6헤더, IP주소
  • IP 헤더 내 바이트 전달 순서: 최상위 바이트(MSB)를 먼저 보냄 ☞ Big-endian
  • 경우에 따라, 단편화가 필요 ☞ IP단편화 참조
  • TCP, UDP, ICMP, IGMP 등이 IP 데이타그램에 실려서 전송

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4계층 - 전송 계층(Transport Layer)

TCP, UDP

세션을 맺고 있는 사용자 사이의 종단간 신뢰성 있는 데이터 통신을 보장하며 데이터의 분할과 재조립, 흐름제어, 오류제어, 혼잡 제어 등의 기능을 담당하고 있습니다.
이 계층까지는 물리적인 계층에 속합니다.

TCP와 UDP 프로토콜을 통해 통신을 활성화합니다.
포트를 열어두고, 프로그램들이 전송을 할 수 있도록 제공해줍니다.

패킷 생성(Assembly / Sequencing / Deassembly / Error detection / Request Repeat / Flow control) 및 전송

• TCP 프로토콜 : 신뢰성, 연결지향적
• UDP 프로토콜 : 비신뢰성, 비연결성, 실시간

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5계층 - 세션 계층(Session Layer)

API, Socket

데이터가 통신하기 위한 논리적 연결을 담당합니다. 통신을 하기위한 대문이라고 보면 쉽습니다.
하지만 4계층에서도 연결을 맺고 종료할 수 있기 때문에 어느 계층에서 통신이 끊어졌는지 판단하기엔 한계가 있습니다.
그러므로 세션 계층은 4계층과 무관하게 응용 프로그램 관점에서 봐야합니다.
세션 설정, 유지, 종료, 전송 중단시 복구 등의 기능이 있습니다.

• 통신하는 사용자들을 동기화하고 오류복구 명령들을 일관적으로 다룸
• 통신을 하기 위한 세션을 확립/유지/중단 (운영체제가 함)

TCP / IP 세션을 만들고 없애는 책임을 집니다

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6계층 - 표현 계층(Presentation Layer)

JPEG, MPEG 등

데이터 표현에 대한 독립성을 제공하고 암호화하는 역할을 담당합니다.

표현 계층은 코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로 덜어 줍니다.

예) EBCDIC로 인코딩 된 문서 파일 -> ASCII로 인코딩 된 파일로 변경

파일 인코딩, 명령어를 포장, 압축, 암호화

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7계층 - 응용 계층(Application Layer)

HTTP, FTP, DNS 등 응용 계층은 최종 목적지로, 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행합니다.

사용자 인터페이스, 전자우편, 데이터베이스 관리 등의 서비스를 제공합니다.

네트워크 소프트웨어 UI부분, 사용자의 입출력(I/O)부분

HTTP 프로토콜

웹 상에서 웹 서버 및 웹 브라우저 상호 간의 데이터 전송을 위한 응용계층 프로토콜입니다.
처음엔 WWW 상의 하이퍼텍스트 형태의 문서를 전달하는데 주로 이용했었지만,
현재에는 이미지, 비디오, 음성 등 거의 모든 형식의 데이터가 전송 가능합니다.

1. 요청 및 응답의 구조
   동작 형태가 클라이언트 / 서버 모델로 동작합니다.
2. 메시지 교환 형태의 프로토콜
   • 클라이언트와 서버 간에 HTTP 메세지를 주고 받으며 통신
   • HTTP의 응답 및 요청 메시지를 구성
   • HTTP 메시지 내 헤더 항목들
3. 트랜젝션 중심의 비연결성 프로토콜
   • 종단간 연결이 없음 (Connectionless)
   • 이전의 상태를 유지하지 않음 (Stateless)
4. 전송계층 프로토콜 및 사용 포트 번호
   • 전송계층 프로토콜 : TCP
   • 사용 포트 번호 : 80번

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Reference

https://shlee0882.tistory.com/110