Chapter 04. OSI 참조 모델

OSI 참조 모델의 개요 OSI 참조 모델의 데이터 전송 OSI 참조 모델 7계층 인터넷 모델

OSI 참조 모델의 기본 개념을 이해한다. OSI 참조 모델의 계층 구조를 학습한다. OSI 참조 모델과 인터넷 모델의 특징을 알아본다.

01. OSI 참조 모델의 개요 통신 기술의 도입과 통신 기능의 확장을 쉽게 하려고 프로토콜을 몇 개의 계층으로 나누는 것을 ‘계층화’라 하고, 통신 기능을 7계층으로 분류하여 각 계층마다 프로토콜을 규정한 규격을 ‘OSI(Open System Interconnection)’ 모델이라고 한다.

01. OSI 참조 모델의 개요

02. OSI 참조 모델의 데이터 전송 OSI 참조 모델은 각각 특정 기능을 수행하는 서로 다른 계층 7개를 말한다. 물리 계층(1계층), 데이터 링크 계층(2계층), 네트워크 계층(3계층), 전송 계층(4계층), 세션 계층(5계층), 표현 계층(6계층), 응용 계층(7계층)으로 구성된다. 각 계층은 헤더와 데이터 단위(Data Unit 또는 Protocol Data Unit)로 정의되는데, 헤더에는 각 계층의 기능과 관련된 정보가 포함된다. 송신 측이 헤더를 생성하여 추 가하면 수신 측에서 해당 계층이 이 헤더를 사용한다. 상위 계층이나 하위 계층 사이에 주고받는 것을 ‘서비스 데이터 단위(SDU)’라 하고, 같은 계층 사이에서 주고받는 것을 ‘프로토콜 데이터 단위(PDU)’라고 한다. 서비스 데이터 단위(SDU) : 상위 계층에서 전송을 원하는 데이터 프로토콜 제어 정보(PCI) : 프로토콜 제어에 필요한 정보 프로토콜 데이터 단위(PDU) : PCI+SDU

02. OSI 참조 모델의 데이터 전송 보통 데이터 단위를 패킷이라고 하는데, OSI 참조 모델 데이터 링크 계층의 PDU는 프레임, 네트워크 계층의 PDU는 패킷, 전송 계층의 PDU는 세그먼트로 라벨을 붙인다. PDU의 명칭 데이터링크 계층: 프레임 네트워크 계층: 패킷 전송 계층: 세그먼트

02. OSI 참조 모델의 데이터 전송 OSI 참조 모델에서 데이터는 응용 계층에서 하위 계층으로 순차적으로 전송되는데, 물리계층과 응용 계층을 제외한 나머지 계층에서는 데이터의 시작부분과 끝부분에 헤더나 트레일러 형태로 정보를 추가한다. 시작 부분에 추가되는 헤더는 데이터 링크 계층(2계층), 네트워크 계층(3계층), 전송 계층(4계층), 세션 계층(5계층), 표현 계층(6계층)의 데이터에 추가되고, 끝부분에 추가되는 트레일러는 데이터 링크 계층(2계층)에만 추가된다.

02. OSI 참조 모델의 데이터 전송

02. OSI 참조 모델의 데이터 전송

02. OSI 참조 모델의 데이터 전송

03. OSI 참조 모델 7계층 계층 7개는 서로 독립적이므로 어느 한 계층의 변경이 다른 계층에는 영향을 미치지 않는다. 기능에 필요한 몇 개의 계층만 표준화하면 정상적으로 통신할 수 있다.

03. OSI 참조 모델 7계층 : 물리 계층 물리 계층(Physical Layer) 두 시스템 간에 데이터를 전송하려고 링크를 활성화하고 관리하는 전기적·기계적·절 차적·기능적 특성 등을 정의한다. 또한 물리 계층은 허브, 라우터, 네트워크 카드, 케이블 등 전송매체를 통해 비트 (bit)를 전송한다. OSI 참조 모델 7계층 중 물리 계층은 최하위 계층인 첫 번째 계층으로, 상위 계층에 서 전송된 데이터를 물리매체를 통해 다른 시스템에 전기적 신호로 전송한다. LAN 카드, 케이블, 허브, 라우터 등 물리적인 것과 데이터 전송에 사용하는 전압 등 기본적인 것이 물리계층에 속한다.

03. OSI 참조 모델 7계층 : 물리 계층 송신 측의 물리 계층은 데이터 링크 계층에서 0과 1로 구성된 비트열의 데이터(프레임)를 받아 전기적 신호로 변환한 후 전송매체를 통하여 수신 측에 보낸다. 수신 측의 물리 계층은 송신 측에서 받은 전기 신호를 0과 1로 구성된 비트열로 복원하여 수신 측의 데이터 링크 계층에 전송한다.

03. OSI 참조 모델 7계층 : 데이터 링크 계층 데이터 링크 계층(Data Link Layer) 물리적 링크를 이용하여 신뢰성 있는 데이터를 전송하는 계층으로, 네트워크를 통 해 데이터를 전송할 때 전송로 역할을 한다. 데이터 링크 계층에서는 비트를 프레임이라는 논리적 단위로 구성하는데, 전송하려 는 데이터에 인접하는 노드(시스템)의 주소가 더해진다. 주소는 최종 수신지의 주 소가 아니라 전송되는 다음 노드의 주소가 된다. OSI 참조 모델 7계층 중 데이터 링크 계층은 하위 계층인 두 번째 계층으로, 물리 계 층의 바로 위에 위치한다. 시스템 간에 오류 없이 데이터를 전송하려고 네트워크 계층에서 받은 데이터 단위 (패킷)를 프레임으로 구성하여 물리 계층으로 전송한다.

03. OSI 참조 모델 7계층: 데이터 링크 계층

03. OSI 참조 모델 7계층: 데이터 링크 계층 물리 주소 14인 노드가 물리 주소 93인 노드로 프레임을 보내고 두노드는 링크로 연결되어 있다. 이 프레임은 헤더에 물리 주소가 있는데, 여기서는 이 주소들만 필요하다. 헤더의 끝에는 필요한 정보가 들어 있고, 트레일러에는 오류를 검출하는 특별한 비트들이 있다.

03. OSI 참조 모델 7계층: 네트워크 계층 네트워크 계층(Network Layer) 상위 계층에 연결하는 데 필요한 데이터 전송과 경로선택 기능을 제공하고, 라우팅 프로토콜을 사용하여 최적의 경로를 선택한다. 데이터를 전송할 수신 측의 주소를 찾고 수신된 데이터의 주소를 확인하여 내 것이 면 전송 계층으로 전송한다. 네트워크 계층은 데이터를 패킷 단위로 분할하여 전송한 후 재결합한다. OSI 참조 모델 7계층 중 네트워크 계층은 세 번째 계층으로, 패킷을 송신 측에서 수 신 측으로 전송한다. 전송 개체 사이에 안정적으로 전송할 수 있도록 서비스를 제공한다.

03. OSI 참조 모델 7계층: 네트워크 계층

03. OSI 참조 모델 7계층: 전송 계층 전송 계층(Transport Layer) 프로토콜(TCP, UDP)과 관련된 계층으로 오류 복구와 흐름 제어 등을 담당하며, 두 시스템 간에 신뢰성 있는 데이터를 전송한다. 또한 네트워크 계층에서 온 데이터를 세션 계층의 어느 애플리케이션에 보낼 것인 지 판독하고, 네트워크 계층으로 전송할 경로를 선택한다. OSI 참조 모델 7계층 중 전송 계층은 네 번째 계층으로 시스템 종단 간에 투명한 데 이터 를 양방향으로 전송하는 계층이다. 네트워크 계층에서 전송한 데이터와 실제 운영체제의 프로그램이 연결되는 통신 경 로라고 할 수 있다

03. OSI 참조 모델 7계층 : 전송 계층

03. OSI 참조 모델 7계층 : 세션 계층 세션 계층(Session Layer) 응용 프로그램 계층 간의 통신을 제어하는 구조를 제공하려고 응용 프로그램 계층 사이의 접속을 설정·유지·종료시켜주는 역할을 한다. 또한 사용자와 전송 계층 간의 인터페이스 역할을 하며, LAN 사용자가 서버에 접속 할 때 이를 관리하는 기능도 수행한다. 세션 계층은 OSI 참조 모델의 상위 계층인 다섯 번째 계층으로, 통신장치 간의 설정 을 유지하고 동기화하는 역할을 한다.

03. OSI 참조 모델 7계층 : 세션 계층 세션 계층에서는 데이터의 단위(메시지)를 전송 계층으로 전송할 순서를 결정하고, 데이터를 점검 및 복구하는 동기 위치(Synchronization Point)를 제공한다. 또한 세션을 종료할 필요가 있으면 종료할 적절한 시간을 수신자에게 알려준다.

03. OSI 참조 모델 7계층 : 세션 계층 NetBIOS 네트워크에 있는 시스템 간에 지속적으로 통신하려고 세션 유지 및 오류 감지와 복 구 등을 처리한다.

03. OSI 참조 모델 7계층 : 표현 계층 표현 계층(Presentation Layer) 데이터 표현 차이를 해결하려고 서로 다른 형식으로 변환하거나 공통 형식을 제공 하는 계층이다. 송신 측에서는 수신 측에 맞는 형태로 변환(ASCII코드 → EBCDIC)하고, 수신 측에서 는 응용 계층에 맞는 형태로 변환한다. 또한 그래픽 정보는 JPEG 형태로, 동영상은 MPEG 형태로 변환하여 송수신하는 기 능과 데이터압축 및 암호화 기능 등을 제공한다. 표현 계층은 OSI 참조 모델의 상위 계층인 여섯 번째 계층으로, 송신 측과 수신 측 사이에서 표준화된 데이터 형식을 규정한다.

03. OSI 참조 모델 7계층 : 표현 계층 표현 계층과 응용 계층, 세션 계층 간의 관계를 보여준다. 표현 계층의 헤더에는 전 송되는 데이터 유형과 전송 길이 등 정보가 포함된다

03. OSI 참조 모델 7계층 : 응용 계층 응용 계층(Application Layer) 파일 전송, 데이터베이스, 원격 접속, 이메일 전송 등 응용 서비스를 네트워크에 접 속시키는 역할을 하며, 여러 가지 서비스를 제공한다. 사용자에게 정보를 입력 받아 하위 계층으로 전달하고, 하위 계층에서 전송한 데이 터를 사용자에게 전달한다 응용 계층은 OSI 참조 모델의 최상위 계층인 일곱 번째 계층으로, 실제로 통신의 최 종 목적에 해당하는 가장 중요한 계층이다..

03. OSI 참조 모델 7계층 : 응용 계층 응용 계층과 사용자(사람 또는 소프트웨어), 표현 계층 간의 관계를 보여준다. 응용 계층에서는 헤더와 트레일러가 추가되지 않았다.

04. 인터넷 모델 인터넷 모델은 네 개의 계층으로 구성되어 있는데, 하위 계층 세 개는 OSI 참조 모델의 하위 4계층(물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층, 전송 계층)과 일치한다. 인터넷 모델의 응용 계층에서는 OSI 참조 모델의 최상위 3계층(세션 계층, 표현 계층, 응용 계층)의 역할을 담당한다

04. 인터넷 모델 응용 계층 전송 계층 인터넷 계층 네트워크 접속 계층

04. 인터넷 모델 : 응용계층 응용 계층 인터넷 모델의 응용 계층에 포함되어 있는 프로토콜 일곱 개와 프로그램은 원격으 로 컴퓨터 자원에 접속하는 데 사용한다. 응용 프로그램들로 제공되는 서비스는 표현 계층과 세션 계층에서 정의하고 있다

04. 인터넷 모델 : 응용 계층 SMTP를 사용한 응용 계층의 예를 살펴보자. 송신 측(1)에서 이메일을 보내면, 메일 서버(2)를 거쳐 수신 측(3)에 이메일을 전송한다. 응용 계층에서는 네트워크 접근 수단을 제공한다.

04. 인터넷 모델 : 전송 계층 전송 계층 인터넷 모델의 전송 계층에는 TCP와 UDP 프로토콜이 두 개 있다. TCP(Transmission Control Protocol : 전송 제어 프로토콜)는 송신지에서 수신지까 지 문자 스트림을 전송하는데, 두 응용 계층이 서로 대화하는 것을 허용하는 신뢰 성 있는 프로토콜이다. TCP의 성능은 OSI 참조 모델의 전송 계층보다 뛰어나다. UDP(User Datagram Protocol : 사용자 데이터그램 프로토콜)는 OSI 참조 모델에 서 정의하는 전송 계층의 일부 역할을 무시하는 단순한 전송 프로토콜이다. UDP는 TCP에 비해 신뢰성이 낮으며, 흐름 제어 및 오류 검출 등의 기능이 없어 패킷을 빠 르게 전송해야 하는 응용 계층에서 사용한다

04. 인터넷 모델 : 전송 계층 TCP를 사용한 전송 계층의 예를 살펴보자. 송신 측에서 데이터(01001100)를 보내면, TCP의 포트 번호 80번을 이용하여 수신 측으로 데이터를 안전하게 전송한다. 전송 계층에서는 송신지에서 수신지까지 메시지 전송 기능을 제공한다.

04. 인터넷 모델 : 인터넷 계층 인터넷 계층 인터넷 모델의 인터넷 계층은 OSI 참조 모델의 네트워크 계층과 비슷하여 ‘네트워 크 계층’이라고도 한다. 인터넷 계층은 몇 가지 프로토콜을 포함하는데, 가장 중요한 프로토콜인 IP(Internet Protocol : 인터넷 프로토콜)는 IP 데이터그램이라는 패킷을 만들고, 수신지에 해당 패킷을 전송한다.

04. 인터넷 모델 : 인터넷 계층 IP를 사용한 인터넷 계층의 예를 살펴보자. 인터넷 계층에서는 송신지에서 수신지까지 논리적 링크를 설정·라우팅하는 기능을 제공한다.

04. 인터넷 모델 : 네트워크 접속계층 네트워크 접속 계층 인터넷 모델은 대부분 하나의 네트워크나 다른 네트워크의 송신지에서 수신지까지 데이터를 주고받는데, 물리 계층과 데이터 링크 계층에서 하는 일은 LAN과 WAN을 연결하여 인터넷을 구성하는 것이다.

감사합니다.