OSI 7 계층이란? [네트워크 이론]

 

OSI 7 계층이란?

네트워크 통신이 일어나는 과정을 7 계층으로 분리한 네트워크 표준 모델이다.

1계층 (물리 계층) ~ 7계층 (응용 계층) 으로 이루어져 있고, 각 계층을 L1, L3... 이라 한다.

아래에서 설명할 네트워크 장비 또한 각 계층에서 사용하는 장비들로 나누어져 있다.

우리가 흔히 사용하는 컴퓨터 데스크탑은 1계층 ~ 7계층 모두를 사용한다.

 

왜 계층을 나누었을까?

OSI 7계층과 같이 네트워크 계층을 나누게 된다면, 네트워크 통신이 일어나는 과정을 계층 별로 분석할 수 있고, 통신 과정에서의 트러블 슈팅에 용이하기 때문이다.

 

예를 들어 학교 컴퓨터 실 에서 게임을 하던 도중 연결이 끊겼다고 가정해보자.

 

컴퓨터 실에 있던 모두가 연결이 끊겼다면 라우터 문제(3계층, 네트워크 계층)이거나 랜선 문제 (1계층 물리 계층) 문제,

나 혼자 연결이 끊겼다면 게임 소프트웨어 문제(7계층 응용 계층) 문제일 가능성이 크다.

 

이런 식으로 계층 별 분석을 통해 오류를 파악할 수 있다면, 문제 해결 속도가 빨라질 것이고, 문제와 관련 없는 계층의 장비는 건들지 않고 문제를 해결할 수 있을 것이다. (인터넷 문제인데 게임을 삭제 후 재 설치 하는 등...)

 

또한 OSI 7 계층은 국제 표준 모델이므로, 기기 간의 호환성을 보장한다.

 

계층 별 특징

1 계층 (물리 계층)

이름 처럼 실제 장비의 물리적인 연결, 회선을 담당하는 계층이다.

컴퓨터를 사용할 때 랜선을 연결하는데, 그게 1계층에 해당하는 부분이다. 

실제 전기 신호(0, 1)로 통신하며, 통신 단위는 비트(bit) 이다.

 

2 계층 (데이터 링크 계층)

데이터 링크 계층에서는 네트워크 장비의 고유한 주소(MAC, 매체접근제어)를 사용하여 네트워크 장비 간의 연결을 담당한다.

여러 장비가 접근할 때 신호가 겹쳐 충돌이 일어나지 않도록 MAC 주소를 사용하여 오류 제어, 전송 제어, 순서 제어 등의 역할을 수행한다. 

여기서 MAC 주소란, 네트워크 어댑터마다 부여된 고유한 주소이다. 기본적으로 MAC 주소는 unique 하다. (만약 여러 장비의 MAC 주소가 겹친다면, 통신 한번에 충돌이 말도 안되게 많이 일어난다...)

통신 단위는 frame 이다.

 

3 계층 (네트워크 계층)

네트워크 계층에서는 2HOP 이상 떨어져있는 장비들의 통신을 담당한다. 이때 통신에서의 최적의 경로를 위해 라우터에서 라우팅을 한다. (예를 들어, 우리 집에서 학교까지 가는 길에 수많은 경로가 있겠지만, 가장 빨리 가는 경로로 가는 것이다.)

라우터는 근처 장비의 IP / MAC 주소를 알고 있어서 (=라우팅 테이블) 목적지 주소로 중계해줄 수 있다.

우리가 흔히 보는 와이파이 공유기도 라우터 중 하나이다.

통신 단위는 패킷(Packet) 이다.

 

4 계층 (통신 계층)

두 장치간의 실질적인 연결을 담당하는 계층이다. 종단 간 신뢰성있는 연결을 보장한다.

송수신간 연결을 설정한 후, 흐름 제어 등을 통해 메시지를 안전하게 전달되도록 한다.

대표적인 프로토콜로는 TCP 와 UDP 가 있다.

 

TCP

- 연결 지향 프로토콜

- 3-way-handshaking 으로 연결 설정 및 4-way-handshaking으로 연결 종료

- 흐름 제어 및 혼잡 제어

- 높은 신뢰성을 보장

- UDP에 비해 속도가 느림

 

UDP

- 비연결 지향 프로토콜

- 최소한의 제어

- 빠른 속도

- 실시간 서비스에 용이

 

5계층 (세션 계층)

말 그대로 세션을 담당하는 계층이다. 

통신 중인 두 장비 사이의 오가는 내용(대화)을 제어 및 동기화 한다.

 

6계층 (표현 계층)

데이터의 암호화 / 복호화, 인코딩 / 디코딩, 압축 / 해제 등을 담당하는 계층이다.

데이터의 통신 중간에 데이터를 가로채도 데이터를 확인할 수 없도록 하는 계층이다.

 

7계층 (응용 계층)

사용자가 직접 눈으로 보는 계층이다.

응용 프로그램이 7계층에 속한다.

우리가 흔히 보는 구글, 게임 소프트웨어 등이 모두 7계층에 해당한다.

 

헤더

데이터 통신 시 각 계층에 해당하는 헤더가 붙게 된다.

송신 측에서 데이터를 보낼 때 헤더를 하나씩 붙여서 보내고, 수신 측에서 받을 때 헤더를 제거한다.

 

총총

OSI 7계층에 대해 간단히 알아보았는데, 개념을 설명하며 나왔던 네트워크 장비, 각 계층의 프로토콜, TCP / UDP 에 대해서도 더 알아보면 좋을 것 같다.

또한 OSI 7계층은 네트워크에서 매우매우 중요한 개념이고 기업 면접 시에도 자주 나오는 질문이므로 개념을 알고 있다면 도움이 될 것 같다!!