OSI 7계층과 모듈화 프로토콜

OSI 7계층이란

OSI 7계층은 네트워크의 통신이 일어나는 과정을 7단계로 추상화 한것이다. 

 

OSI 7계층은 단순 각 계층의 역할과 이름을 외우는 것이 중요한게 아닌 왜 나누었는지을 알는 것이 중요하다고 생각한다. 

우리가 네트워크 환경에서 통신을 한다고 가정하였을 때, 무슨 방법으로 통신할것인지와 계층이 문제가 생겼을시의 해결책 등등 표준이 필요할 것이다. 이를 위해 생긴것이 OSI 7계층인데, OSI 7계층은 범용적인 네트워크 환경에서의 통신을 7가지로 모듈화 하여 각 계층별 프로토콜과 역할을 정의해 놓은 것이다. 

 

각 계층은 범위별로 추상화되어 모듈화 되어 사전에 정의된 프로토콜을 통해 통신을 하게 된다. 상위의 계층은 하위의 계층의 프로토콜을 이요할수 있으며 상위계층의 개발자는 하위 계층의 추상화된 프로토콜을 통하여 더욱 손쉽게 개발이 가능해졌다. 

 

 

Physical

노드간의 데이터 전송을 Bits 단위로 데이터를 전송한다.

Data Link

직접 연결된 노드간의 통신을 담당한다.

MAC 주소를 기반으로 통신한다. (ARP: IP주소를 MAC주소로 변환시켜주는 프로토콜)

Network

호스트 간의 통신 담당(IP)

목적지 호스트로 데이터 전송

네트워크 간의 최적의 경로를 결정

Transport

애플리케이션 간의 통신을 담당한다.

목적지 애플리케이션에 데이터를 보낼때 어떻게 보낼지에 대한 방법에 대해 2가지 방법이 존재한다. 

TCP

UDP

Session

애플리케이션 간의 통신에서 세션을 관리한다.

RPC프로토콜이 대표적이다.(Remote Procedure Call)

Session, Presentation, Application 각 3계층은 하나로 합쳐서 APPlication계층으로 보기도 한다.

Presentation

애플리케이션 간의 통신에서 메시지 포맷을 관리한다.

인코딩 <-> 디코딩

암호화 <-> 복호화

압축 <-> 압축 풀기

Application

애플리케이션 목적에 맞는 통신방법 제공하며 사용자와 직접 통신하는 계층이다.

HTTP,DNS,SMTP,FTP 등등이 존재.

 

OSI에서의 통신 과정

애플리케이션이 Device A에서 Device B간에 통신한다고 가정해 보자. 

 

1. Device A는 상위 계층에서 하위 계층으로 내려가면서 Capsulation을 하게 되고 Physical Layer에서 DeviceB를 찾아 다른 Node로 이동하게 된다. (Capsulation 설명은 밑에서 계속..)

2. 위의 그림에서 DeviceB로 가기위해 2개의 Intermediate Node을 거쳐가게 된다.  해당 Node들은 Transport Layer까지(사실상 라우터이므로 Applicatoin계층 자체도 없다.) 올라갈 필요없이 IP 프로토콜인 Network 레이어까지만 올라가서 Device B를 향한 길을 찾게된다.

3. 마침내 Device B에 도착하여 Decapsulation을 거치게 되어 Application 계층에 도착하게 된다.

 

 

 

Capsulation과 Decapsulation과정은 위의 그림과 같이 각 계층을 통과할때마다 헤더(혹은 Trailer가 붙는 경우도 있다. Trailer는 해당 데이터가 잘못 전송된건지 확인하는 CheckSum이라고 생각하면 된다.)가 붙게 된다. 

Capsulation이 모두 끝나게 되면 해당 비트 데이터에 따라 비트로 데이터를 전송하게 된다. 

전송이 완료되면 해당 Device에서는 다시 Decapsultation을 하게 되고 Application계층에 도달하게 된다.

 

TCP 계층

 

범용적인 네트워크 환경에 대한 계층화를 보여주는 OSI와 달리 TCP 계층은 인터넷 통신에 대한 계층화를 보여준다.

TCP/IP 프로토콜이 진화함에 따라 기존 OSI 7계층과는 잘 맞지 않게 되었고 새로운 TCP 계층이 등장하게 된다. 

 

 

TCP 계층에서의 각 통신 단위는 아래서부터 Bit, Frame, Datagram, segment(or user datagram, packet), message이며 Data Link부터 각 계층의 주소는 Physical-Address(MAC 주소), Logical Address(IP 주소), Port Address, Application-specific Address이다.