🔥 OSI 7 계층
OSI 7계층은 국제 표준화 기구(ISO)에서 네트워크 통신 과정을 7개의 논리적인 계층으로 나눈 참조 모델로
복잡한 네트워크 통신을 계층별로 나누어 표준화 함으로써,
서로 다른 하드웨어 및 소프트웨어 간의 호환성을 높이고, 문제 발생 시 해당 계층에 쉽게 문제를 파악하고 해결할 수 있도록 돕는 역할을 합니다.
각 계층은 독립적인 기능을 수행하며, 하위 계층에 서비스를 제공하고 상위 계층으로부터 서비스를 받습니다.
데이터는 송신 측에서 7계층부터 1계층으로 내려가면서 각 계층의 헤더(Header)가 추가되어(캡슐화) 전송되고,
수신 측에서는 1계층부터 7계층으로 올라오면서 각 계층의 헤더가 제거되어(역캡슐화) 최종적으로 데이터에 접근하게 됩니다.
각 계층은
- 물리 계층 (Physical Layer)
- 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)
- 네트워크 계층 (Network Layer)
- 전송 계층 (Transport Layer)
- 세션 계층 (Session Layer)
- 표현 계층 (Presentation Layer)
- 응용 계층 (Application Layer)
으로 이루어져 있습니다.
1. 물리 계층 (Physical Layer)
역할
네트워크 통신의 가장 기초적인 단계로, 데이터를 물리적인 매체(케이블, 무선 신호 등)를 통해 비트(0과 1) 단위의 전기적 신호로 전송하고 수신하는 계층입니다.
주요 기능
전기적 신호의 전압 레벨, 신호 타이밍, 물리적 연결(커넥터 규격), 전송 매체(UTP, 광섬유 등)의 특성 등을 정의합니다.
단순히 0과 1의 비트 정보만 전달할 뿐 데이터의 의미는 해석하지 않습니다.
데이터 단위
비트 (Bit)
관련 장비
허브(Hub), 리피터(Repeater), 모뎀, 케이블, 커넥터
프로토콜 예시
이더넷(Ethernet)의 물리적 규격, RS-232C
리피터(Repeater)를 이용한 신호 증폭
차폐 단계에 따른 케이블 이더넷 케이블 분류
2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)
역할
물리 계층을 통해 전송되는 비트 스트림을 프레임(Frame)이라는 논리적인 단위로 묶고, 인접한 두 장치(노드) 간의 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장합니다.
주요 기능
MAC 주소(물리 주소)를 이용한 장치 식별 및 주소 지정, 프레임 구성(시작/끝 비트, 헤더, 데이터, 트레일러), 오류 감지 및 수정, 흐름 제어, 매체 접근 제어(CSMA/CD, 토큰 링 등)를 수행합니다.
데이터 단위
프레임 (Frame)
관련 장비
스위치(Switch), 브리지(Bridge)
프로토콜 예시
이더넷(Ethernet), Wi-Fi, PPP(Point-to-Point Protocol), HDLC
CISCO 스위치(Switch)
3. 네트워크 계층 (Network Layer)
역할
여러 개의 독립적인 네트워크를 통해 목적지까지 패킷(Packet)을 가장 효율적인 경로로 전송하는 라우팅(Routing) 기능을 수행합니다.
논리적 주소인 IP 주소를 사용하여 장치를 식별하고 경로를 결정합니다.
주요 기능
IP 주소를 이용한 종단 간(End-to-End) 패킷 전송, 최적의 경로 선택(라우팅), 패킷 포워딩(다른 네트워크로 패킷 전달), 네트워크 혼잡 제어를 담당합니다.
데이터 단위
패킷 (Packet)
관련 장비
라우터(Router), L3 스위치
프로토콜 예시
IP(Internet Protocol – IPv4/IPv6), ICMP(Internet Control Message Protocol), ARP(Address Resolution Protocol), RIP(Routing Information Protocol), OSPF(Open Shortest Path First)
IPv4 Header
IPv6 Header
4. 전송 계층 (Transport Layer)
역할
송신자와 수신자 간의 신뢰할 수 있는 종단 간 데이터 전송을 보장하며, 응용 프로그램(프로세스)을 식별하기 위해 포트 번호를 사용합니다.
주요 기능
연결 설정 및 해제(TCP의 3-Way Handshake), 오류 복구(재전송), 흐름 제어(버퍼링), 데이터 분할 및 재조립(세그먼트화), 포트 번호를 이용한 프로세스 간 통신(Multiplexing/Demultiplexing)을 제공합니다.
데이터 단위
세그먼트 (Segment – TCP), 데이터그램 (Datagram – UDP)
관련 장비
게이트웨이(일부 기능), 방화벽(일부 기능)
프로토콜 예시
TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol)
5. 세션 계층 (Session Layer)
역할
통신하는 두 응용 프로그램(또는 프로세스) 간의 대화(세션)를 설정, 유지, 동기화 및 종료하는 기능을 담당합니다.
주요 기능
세션 설정 및 해제, 데이터 교환 방식(전이중, 반이중, 단방향) 제어, 동기점(Synchronization Point) 설정을 통해
통신 중 오류 발생 시 처음부터 다시 시작하지 않고 동기점부터 재개할 수 있도록 복구 기능을 제공합니다.
데이터 단위
메시지 (Message) 또는 데이터 (Data)
프로토콜 예시
NetBIOS, RPC(Remote Procedure Call), SQL 세션
6. 표현 계층 (Presentation Layer)
역할
응용 계층의 데이터를 시스템 간에 서로 이해할 수 있는 공통된 형식으로 변환하는 계층입니다.
데이터 표현의 독립성을 제공합니다.
주요 기능
데이터 포맷 변환(예: ASCII ↔ EBCDIC), 데이터 암호화 및 복호화, 데이터 압축 및 압축 해제 등을 수행하여
응용 계층에서 사용하는 데이터를 네트워크 전송에 적합한 형태로 변환합니다.
데이터 단위
메시지 (Message) 또는 데이터 (Data)
프로토콜 예시
JPEG, MPEG, GIF, ASCII, EBCDIC, SSL/TLS(일부 보안 및 암호화 기능)
7. 응용 계층 (Application Layer)
역할
최종 사용자(End User)가 네트워크 서비스에 직접 접근할 수 있도록 응용 프로그램에 특화된 서비스를 제공하는 최상위 계층입니다.
사용자와 가장 가까운 계층이며, 다양한 네트워크 애플리케이션 프로토콜이 정의됩니다.
주요 기능
사용자 인터페이스 제공, 이메일, 파일 전송, 웹 브라우징 등 특정 애플리케이션 서비스를 제공합니다.
실제 사용자가 이용하는 웹 브라우저, 이메일 클라이언트, 파일 전송 프로그램 등이 이 계층의 프로토콜을 활용합니다.
데이터 단위
메시지 (Message) 또는 데이터 (Data)
프로토콜 예시
HTTP/HTTPS(웹 브라우징), FTP(파일 전송), SMTP/POP3/IMAP(이메일), DNS(도메인 이름 해석), DHCP(IP 주소 할당), SNMP(네트워크 관리)
