OSI 7 Layer

통신 프로토콜의 개념

- 통신을 원하는 두 개체 간에 무엇을, 어떻게, 언제 통신할 것인지 약속한 규정

- 컴퓨터와 단말기, 또는 컴퓨터 간에 정보 교환을 하기 위해서 사전에 약속된 통신 규약

 

통신 프로토콜의 발전과 표준화 배경

- 1960년대부터 사용, 그 당시에 다양한 OS가 있었고 컴퓨터마다 OS도 다르고 하드웨어도 달라서 통신하는데 어려움이 따름

- 초기에는 IBM사가 제정한 프로토콜인 BSC(Binary Synchronous Communication)와 SDLC(Synchronous Data Link Contril)를 많이 사용

- 그 후 컴퓨터와 통신 관련 제조회사마다 다른 프로토콜을 개발해 사용, 많은 혼란이 발생됨

- 1976년 국제 전신전화 자문위원회(CCITT)에서 여러 프로토콜을 종합해 권고

- 국제 표준화 기구(ISO)에서는 OSI 참조 모델 발표

- OSI 참조 모델은 새로운 프로토콜이 아닌, 새로운 프로토콜을 만들때 참조해서 만들라는 참조모델임

- 이후 여러 표준화된 프로토콜을 개발하여 발표했지만, 인터넷이 발전하면서 프로토콜의 TCP/IP를 더 많이 사용

 

OSI 7 Layer 모델:

- Open Systems interconnection reference model의 약자로 개방형 시스템의 상호 접속을 위한 참조 모델임

- 국제 표준화 기구(ISO)가 1984년에 발표한 OSI 7 Layer는 통신이 일어나는 과정을 7단계로 구분해서 한눈에 들어놀 수 있도록 보여줌

- 캡슐화, 디캡슐화: layer 전송시마다 header, footer가 붙어 신뢰성 보장 및 각 layer에서 인식 가능하도록 함 (capsulation, decapsulation)

- 데이터의 흐름이 한눈에 보임

- Trouble shooting이 쉬움

- 네트워크를 공부하는 사람들이 네트워크 동작 과정을 쉽게 습득할 수 있음

- 계층을 7단계로 구분하고 각 층별로 표준화를 했기 때문에 여러 회사 장비를 사용해도 네트워크가 이상없이 돌아감

- 계층 구도: (아파서티난다프)

- Open System Interconnection(OSI)	- Internet Model
- 개방형 시스템	- 인터넷 모델
7. 응용	4. 응용
6. 표현
5. 세션
4. 전송	3. 전송
3. 네트워크	2. 네트워크
2. 데이터링크	1. 데이터링크
1. 물리	1. 물리

1계층: 물리 계층 - physical layer

- 전송단위(PH-PDU): bits

- 특징: 물리적특성, 케이블 연결방법, 모양, 핀의 개수등을 정함

- 기능:

1. 장치 연결 부분의 물리적인 특성을 명시

2. 비트의 전기적, 혹은 광학적인 표현, 속도, 전송모드, 선로 구성등

- 주요 프로토콜: 100Base-TX, V.35, T1

- 물리적 연결 상에 비트 단위의 데이터 열을 전송하려고 신호, 부호화, 전송 방식 등을 결정

예) 송신 측의 물리 계층은 상위 계층에서 0과 1로 구성된 비트열의 데이터를 받아 그것을 전기적 신호로 변환 한 후 전송매체를 이용해 수신측으로 보내고 , 수신 측의 물리 계층은 이 전기 신호를 0과 1로 구성된 비트열로 복원하여 상위 계층에 전달

- 전송 방식으로 반이중 또는 전이중 방식, 전송모드로 동기 또는 비동기 모드 선택 가능

 

2계층: 데이터링크 계층 - Data Link Layer (검사)

- 전송단위(DL-PDU): frame

- 특징: 비트에 관한 에러검출과 복구(오류제어), 흐름제어, 접근제어를 함, 선에서 흐르는 전기적인 신호가 잘 가는지 검사하는 계층

- 오류제어: 물리계층에서는 데이터를 주고받기만 할뿐 오류 여부는 검사하지 못함, 오류검출 및 수정,처리는 데이터링크 계층에서 담당

- 흐름제어: 말을 빨리 하는 사람에게 천천히 말해달라고 하는 것, 송신측이 수신측보다 빠르면 수신측의 한정된 버퍼가 제대로 기능하지 못함

정지대기방식(stop-and-wait): 송신측에서는 한번에 프레임 한개만 전송, 수신측에서는 다음 프레임을 맞게 전송하였는지 결정하여 송신측에 통보, 오류를 쉽게 발견하고 유리하게 재전송하려고 큰 블록의 데이터를 잘게 나눠서 내보내므로 효율성이 낮은 편임

슬라이딩 윈도방식(Sliding Window): 송신측에서는 한번에 윈도 크기만큼 프레임을 연속하여 전송할 수 있음, 수신측에서 적절한 간격으로 이 윈도 크기의 개수만큼 크기를 조절하여 송신측에 통보, 흐름제어 방식중에서 가장 대표적인 방식

 

- 접근제어: 여러 장치간의 충돌을 제어하는 것

- 노드 대 노드 전달: Network Layer(상위계층)의 packet을 오류검사하며 bit 모음인 frame단위로 만들어서 하위 계층으로 보냄, Ethernet(이더넷) 프로토콜

- 전송 제어: 단말기간 정확하게 정보를 송수신하려고 미리 약속해 놓은 규정, 데이터 송수신, 회선 접속과 상대방 확인 등 데이터를 올바르게 전송하는 일련의 절차

전송 제어 절차의 예:

                 --- 1. 회선 접속(다이얼로 상대 호출) ---> 

                 --- 2. 데이터 링크 확립(상대 확인) -----> 

송신측 DTE   --- 3. 정보 전송(상대방과 통화)  ------->                수신측 DTE

                 <--- 4. 데이터 링크 해제(통화 끝 확인) --

                 <--- 5. 회선 절단(전화기 내림) -----------

1. 회선 접속: 정보를 전송하기 전 단계, 회선 접속이 필요, 모뎀이나 DSU등의 상태를 데이터 전송이 가능한 단계까지 만들어줌

2. 데이터 링크 확립: 데이터의 송수신이 가능하게 경로를 구성하는 단계, 데이터 링크를 확인하는 방법에는 폴링과 선택이 있음

3. 정보 전송: 데이터 링크가 확립되면 정보를 전송하기 시작, 전송로에서 발생한 오류를 검출한 뒤 그것을 정정하도록 제어하면서 정보를 전송

4. 데이터 링크 해제: 데이터의 전송이 종료되면 전송의 끝을 알려주는 EOT(End Of Transmission)를 수신측에 문자로 보내며, 국(Station)간의 논리적 연결을 절단하여 해제

5. 회선 절단: 연결된 회선을 절단

 

frame: 패킷(packet) + 앞에header(MAC) + 뒤에CRC trailer

- 헤더에는 어디서 왔는지, 어디로 가야하는지의 정보가 있음(MAC주소)

- CRC 트레일러: Cyclic Redundancy Check로 에러검출 방법으로 이더넷에서 4바이트로 구성

- ARP(Address Resolution Protocol): IP주소를 MAC 주소로 변경

- 주요 프로토콜: Ethernet, PPP

이더넷: 각 컴퓨터가 갖고 있는 고유의 MAC(Media Access Control) address(48비트)로 데이터 전송 및 수신이 가능, 데이터 전송시 컴퓨터간 동시 전송으로 충돌시 임의 시간동안 멈추었다가 다시 보냄

 

3계층: 네트워크 계층 - Network Layer(라우팅)

특징: 패킷을 최종 목적지까지 전송하는데 필요한 경로를 정해주는 라우팅을 수행함

라우팅: 송신지에서 수신지에 이르는 많은 경로 중에서 에러를 피해서 가장 빨리 도착할 수 있는 최적의 경로를 정해주는 것

전송단위(N-PDU): packets (IP)

router 기능을 수행, packet을 해당 목적지까지 순서대로 전달함

목적지까지 신뢰성있게 전달한다(IP protocol)

 

4계층: 전송 계층 - Transport Layer

특징: 프로세스(현재 실행중인 프로그램)간의 데이터 송,수신기능

기능: 1. 송신지에서 보낸 전체의 메시지가 온전하게 최종 목적지로 전달되도록 함

       2. ftp클라이언트로 ftp서버에 접속하여 자료 업/다운함

       3. 브라우저로 웹서버에서 html을 다운함

전송단위(T-PDU): segments

장비사이에 안정적인 통신보장(신뢰성 전달 보장이 목적), data를 적절히 분할하고 이를 segment 라고 함

또한 Network layer의 요구에 맞게 segment데이터에 소스ip(어디서 왔고), 목적ip(어디로 가는지)를 붙어 패킷화한다.

상방향일때는 패킷을 조립하여 원래의 데이터로 만든다

TCP / UDP protocol

tcp: transmission control protocol    --ex) 전화

udp: user datagram protocol   --ex) 방송, 동영상, 영상통화

 

5계층: 세션 계층 - Session Layer

특징: 네트워크 상에서 통신을 할 경우 양쪽 호스트간에 최초 연결이 되게 하고 통신 중 연결이 끊어지지 않도록 유지시켜주는 역활, 최근 통신 인프라의 발전으로 유명무실해짐(응용 계층으로 흡수됨)

전송단위(S-PDU): data, Message

연결을 안정적으로 유지하거나 처리 완료 후 연결을 종료하는 역활 (TCP/IP 세션을 생성하거나 종료시킴)

 

6계층: 표현 계층 - Presentation Layer

특징: 전송하는 데이터의 Format을 결정함(GIF, JPEG, AVI, MPEG)

다양한 데이터 Format을 일관되게 상호 변환하고 압축기능 및 암호화, 복호화 기능을 수행(응용 계층으로 흡수됨)

전송단위(P-PDU): data,Message

네트워크의 다양한 데이터 표현 방법들을 하나로 통일시키는 역활로 입출력 데이터를 하나의 표현으로 변환하는 역활 등을 말한다.

(이를 위해 encoding, decoding 등을 수행)

 

7계층: 응용 계층 - Application Layer

특징: 사용자 인터페이스의 역활을 수행함

1. 사용자들이 이용하는 네트워크 응용프로그램을 의미함(ex: 인터넷 익스플로러)

2. 사용자와 가장 가까운 프로토콜 정의

-> HTTP(80), FTP(20,21), Telnet(23), SMTP(25), DNS(53), TFTP(69)

전송단위(A-PDU): data,Message

user에게 network리소스에 대한 서비스를 제공, 즉, email, 파일 전송 등의 서비스를 제공

http(hypertext transfer protocol), ftp(file transfer protocol)등의 프로토콜

 

 

 

 

7 Layer 전송 방식

보내는쪽: 데이터 -> segment -> 패킷 -> 프레임 -> 비트

받는 쪽: 비트 -> 프레임 -> 패킷 -> segment -> 데이터