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계층 모델
특징이 다른 여러 호스트를 서로 연결해서 통신하려면 연결 방식을 표준화해야 함.
국제 표준화 단체인 ISO International Standard Organization 에서는 OSI Open System Interconnection 7계층 모델을 제안하여, 네트워크에 연결된 시스템이 갖추어야 할 기능을 상세히 정의하고 있음.
OSI 7계층 모델 소개
OSI 7계층 모델 OSI 7 Layer Model 에 따르면, 네트워크에 연결된 호스트들은 7개 계층으로 모듈화된 통신 기능을 갖추어야 한다.
일반 사용자는 OSI 7계층 맨 위에 있는 응용 계층을 통해 데이터의 송수신을 요청하며, 이 요청은 하위 계층에 순차적으로 전달되어 맨 아래에 있는 물리 계층을 통해 상대 호스트에 전송된다.
그리고 요청이 각 계층으로 하달되는 과정에서 계층별로 자신이 담당하는 기능을 수행하여 데이터를 안전하게 전달해준다.
데이터를 수신하는 호스트에서는 송신 호스트와는 반대 방향으로 처리가 이루어진다.
즉, 물리 계층으로 들어온 데이터는 순차적인 상향 전달 과정을 거쳐 응용 계층으로 올라간다.
수신 호스트에서 처리가 완료된 결과를 회신할 때는 반대 과정을 순차적으로 밟아서 송신 호스트로 되돌아간다
- 데이터를 송수신하는 최종 주체: 송수신 호스트 양쪽에 위치한 응용 계층
- 하부의 계층: 들은 응용 계층을 지원하기 위하여 데이터 전송에 필요한 기능을 나누어 처리함.
- 이와 같은 원리는 모든 계층에 대하여 상대적으로 적용됨.
[OSI 7 계층을 나눈 이유]
- 통신이 일어나는 과정이 단계별로 파악할 수 있기 때문
- 흐름을 한눈에 알아보기 쉬움
- 사람들이 이해하기 쉬움
- 7단계 중 특정한 곳에 이상이 생기면 다른 단계의 장비 및 소프트웨어를 건들이지 않고도 이상이 생긴 단계만 고칠 수 있음
OSI 7계층 모델의 계층별 기능
OSI 7계층 모델의 각 계층은 독립적인 고유 기능을 수행하며, 하위 계층이 바로 위 계층에 서비스를 제공하는 형식으로 동작한다.
네트워크에 연결된 컴퓨터들이 데이터를 주고받으려면 서로 연동할 수 있게 표준화된 인터페 이스를 지원해야 한다. 일반적으로 컴퓨터 네트워크에서는 계층 구조로 모듈화된 프로토콜 스택 Stack 을 사용한다.
국제 표준화 기구인 ISO가 확립한 OSI Open Systems Interconnection 7계층 모델은 개방 Open 화된 데이터 통신 환경에 적합한 계층적 구현 모델의 표준이다.
아래 그림은 ISO International Standard Organization 에서 제시한 OSI 7계층 모델 OSI 7 Layer Model 이다.
- 연결된 두 호스트가 각각 7개 계층으로 구성된 모듈을 수행함으로써 데이터 송수신이 가능.
- 전송 데이터는 송신 호스트의 응용 계층에서 시작해 하위 계층으로 순차적으로 전달 되어, 최종적으로 물리 계층에서 수신 호스트에 전달됨.
- 수신 호스트에서는 데이터를 상위 계층으로 순차적으로 이동시켜 응용 계층까지 보내줌.
- 데이터가 하위 계층으로 내려갈 때는 각 계층의 프로토콜에서 정의한 헤더 정보가 추가됨.
- 물리 계층을 제외한 모든 계층에서 헤더 정보가 추가되고, 데이터를 수신하는 호스트에서는 반대로 상위 계층으로 올라가며 순차적으로 헤더 정보를 제거하고 해석함
[물리 계층: Physical Layer]
- 네트워크에서 호스트들이 데이터를 전송하려면 반드시 전송 매체로 연결되어 있어야 한다.
- 호스트를 전송 매체와 연결하기 위한 인터페이스 규칙과 전송 매체의 특성을 다룸.
[데이터 링크 계층: Data Link Layer]
- 물리 계층으로 데이터를 전송하는 과정에서는 잡음 Noise 등과 같은 여러 외부 요인에 의하여 물리적인 오류가 발생할 수 있음.
- 데이터 링크 계층 은 물리적 전송 오류를 감지 Sense 하는 기능을 제공 ➡️ 송수신 호스트가 오류를 인지할 수 있도록 해줌.
- 대표적인 물리적 오류로는 데이터가 도착하지 못하는 데이터 분실과 내용이 깨져서 도착하는 데이터 변형이 있음.
- 일반적으로 컴퓨터 네트워크에서 오류 제어 Error Control 는 송신자가 원래의 데이터를 재전송 Retransmission 하는 방식으로 처리.
[네트워크 계층: Network Layer]
- 송신 호스트가 전송한 데이터가 수신 호스트까지 안전하게 도착하려면 여러 개의 중개 시스템을 거쳐야 함.
➡️ 이 과정에서 데이터가 올바른 경로를 선택할 수 있도록 지원해줌 - 중개 시스템의 기능은 일반적으로 라우터 Router 가 수행.
- 네트워크 부하가 증가하면 특정 지역에 혼잡 Congestion 이 발생할 수 있는데, 혼잡 제어 Congestion Control 도 데이터의 전송 경로와 관계되므로 네트워크 계층이 담당함.
[전송 계층: Transport Layer]
- 컴퓨터 네트워크에서 데이터를 교환하는 최종 주체는 호스트 시스템이 아니고, 호스트 내부에서 실행되는 네트워크 프로세스임.
- 전송 계층은 송신 프로세스와 수신 프로세스 간의 연결 Connection 기능을 제공하기 때문에 프로세스 사이의 안전한 데이터 전송을 지원함.
- 전송 계층은 데이터가 전송되는 최종적인 경로상의 양 끝단 사이의 연결이 완성되는 곳임.
- 일반적으로 계층 4까지의 기능은 운영체제에서 시스템 콜 System Call 형태로 상위 계층에 제공하며, 계층 5~7의 기능은 사용자 프로그램으로 작성됨.
[세션 계층: Session Layer]
- 세션 계층은 전송 계층에서 제공하는 연결의 개념과 유사한 세션 연결을 지원하지만, 이보다는 더 상위의 논리적 연결임.
- 즉, 응용 환경에서 사용자 간의 대화 Dialog 개념의 연결로 사용되기 때문에 전송 계층의 연결과 구분된다.
[표현 계층: Presentation Layer]
- 전송되는 데이터의 의미 Semantic 를 잃지 않도록 올바르게 표현 Syntax 하는 방법을 다룸.
- 정보를 교환하는 시스템이 표준화된 방법으로 데이터를 인식할 수 있게 해줌.
- 데이터의 표현이라는 본래의 기능에 더해, 현재의 표현 계층은 압축과 암호화라는 기능도 중요하게 다루고 있음.
➡️ 동영상과 같은 대용량의 멀티미디어 데이터를 압축 Compression 하면 전송 데이터의 양을 줄일 수 있음.
➡️ 암호화는 외부의 침입자로부터 데이터를 안전하게 보호하는 기능인데, 인터넷을 통한 개인 정보의 유통과 상거래가 증가 하면서 중요성이 커지고 있음
[응용 계층: Application Layer]
- 사용자를 위한 다양한 네트워크 응용 환경을 지원함
- 그 기능은 특정 분야에 한정되지 않고 매우 광범위함