[Network] OSI 7 Layer 모델

개요

OSI(Open Systems Interconnection) 7 Layer 모델은 네트워크 통신 시스템을 이해하고 설계하는 데 사용되는 개념적 프레임워크입니다. 1984년 국제 표준화 기구(ISO)에 의해 개발된 이 모델은 복잡한 네트워크 통신 과정을 7개의 논리적 계층으로 나누어 설명합니다. 이 글에서는 각 계층의 역할, 주요 프로토콜, 관련 장비, 그리고 데이터 단위(PDU)에 대해 자세히 알아보겠습니다.

OSI 모델의 개발 배경과 목적

1. 표준화: 다양한 컴퓨터 시스템 간의 효과적인 통신을 위한 표준 프레임워크 제공
2. 상호운용성: 서로 다른 제조업체의 네트워크 장비 간 호환성 보장
3. 모듈화: 각 계층의 기능을 명확히 정의하여 개별적인 개선 가능
4. 교육 및 이해: 복잡한 네트워크 통신 과정을 체계적으로 설명

OSI 7 Layer 상세 설명

1. 물리 계층 (Physical Layer)

• 기능: 비트 스트림을 전기 신호, 빛, 또는 전파로 변환하여 물리적 매체를 통해 전송
• 프로토콜 예: RS-232, Ethernet physical layer
• 장비: 허브, 리피터, 케이블, 커넥터
• PDU: 비트 (Bit)
• 주요 고려사항: 전압 레벨, 데이터 전송률, 케이블 규격, 핀 배치

2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

• 기능: 인접한 네트워크 노드 간의 신뢰할 수 있는 데이터 전송 보장, 물리 주소 지정
• 프로토콜 예: Ethernet, PPP, HDLC
• 장비: 스위치, 브리지
• PDU: 프레임 (Frame)
• 주요 기능: MAC 주소 사용, 오류 감지 및 수정, 흐름 제어

3. 네트워크 계층 (Network Layer)

• 기능: 패킷의 발신지에서 목적지까지의 전송 경로 결정 (라우팅), 논리적 주소 지정
• 프로토콜 예: IP, ICMP, OSPF
• 장비: 라우터
• PDU: 패킷 (Packet)
• 주요 기능: IP 주소 지정, 라우팅 테이블 관리, 패킷 단편화

4. 전송 계층 (Transport Layer)

• 기능: 종단간(end-to-end) 통신 제어, 데이터의 신뢰성 보장
• 프로토콜 예: TCP, UDP
• 장비: 게이트웨이
• PDU: 세그먼트 (Segment for TCP), 데이터그램 (Datagram for UDP)
• 주요 기능: 포트 번호 사용, 오류 복구, 흐름 제어, 다중화/역다중화

5. 세션 계층 (Session Layer)

• 기능: 애플리케이션 간의 대화(세션) 관리, 동기화
• 프로토콜 예: NetBIOS, RPC
• PDU: 데이터 (Data)
• 주요 기능: 세션 설정/유지/종료, 체크포인팅, 대화 제어

6. 표현 계층 (Presentation Layer)

• 기능: 데이터 형식 변환, 암호화/복호화, 데이터 압축
• 프로토콜 예: SSL, TLS, JPEG, MPEG
• PDU: 데이터 (Data)
• 주요 기능: 문자 인코딩, 데이터 암호화, MIME 인코딩

7. 응용 계층 (Application Layer)

• 기능: 사용자 인터페이스 제공, 네트워크 서비스에 대한 접근 제공
• 프로토콜 예: HTTP, FTP, SMTP, DNS
• PDU: 데이터 (Data)
• 주요 기능: 사용자 인터페이스, 전자메일, 웹 브라우징, 파일 전송

OSI 모델의 데이터 흐름

1. 송신 측: 응용 계층에서 물리 계층으로 내려가며 각 계층에서 헤더(때로는 트레일러)를 추가 (캡슐화)
2. 수신 측: 물리 계층에서 응용 계층으로 올라가며 각 계층의 헤더를 제거하고 처리 (역캡슐화)

OSI 모델의 장단점

장점

• 표준화된 구조로 네트워크 문제 해결 용이
• 모듈화된 구조로 각 계층의 독립적 개발 가능
• 다양한 네트워크 기술 간의 호환성 증진

단점

• 실제 인터넷 프로토콜 스택(TCP/IP)과 완벽히 일치하지 않음
• 일부 계층(특히 세션, 표현 계층)의 기능이 실제로는 다른 계층에서 수행되기도 함

참고

OSI 모델 vs TCP/IP 모델

• TCP/IP 모델은 4계층(네트워크 접근, 인터넷, 전송, 응용)으로 구성
• OSI 모델은 개념적 모델로 사용되나, 실제 인터넷은 TCP/IP 모델 기반으로 동작

결론

OSI 7 Layer 모델은 네트워크 통신의 복잡한 과정을 체계적으로 이해하고 설명하는 데 매우 유용한 도구입니다. 각 계층의 명확한 역할 구분은 네트워크 문제 진단, 프로토콜 설계, 그리고 새로운 네트워크 기술 개발에 중요한 기반을 제공합니다. 비록 실제 네트워크 구현이 OSI 모델과 정확히 일치하지는 않지만, 이 모델은 여전히 네트워크 전문가들의 공통 언어로서 중요한 역할을 합니다.

네트워크 기술이 계속 발전함에 따라 OSI 모델의 개념적 프레임워크는 새로운 기술을 이해하고 통합하는 데 도움을 줄 것입니다. 따라서 네트워크 전문가들은 OSI 모델을 기본으로 하여 현대적인 네트워크 아키텍처와 프로토콜을 이해하고, 이를 바탕으로 미래의 네트워크 기술 발전에 대비해야 할 것입니다.