7 OSI 네트워크 계층에 대한 설명

OSI(Open Systems Interconnection) 네트워크 모델은 컴퓨터 시스템 간의 통신을 위한 개념적 프레임워크를 정의합니다. 이 모델은 물리적 하드웨어에서 고급 소프트웨어 응용 프로그램에 이르기까지 7개의 기본 네트워크 계층을 정의 하는 ISO 표준 입니다.

모델의 각 계층은 특정 네트워크 기능을 처리합니다. 이 표준은 관리자가 네트워크를 시각화하고 문제를 격리하며 새로운 기술의 사용 사례를 이해하는 데 도움이 됩니다. 많은 네트워크 장비 공급업체는 제품이 설계된 OSI 계층을 광고합니다.

OSI는 1984년 국제 표준으로 채택되었습니다. 첫 번째 출판 이후 발생한 네트워크 구현의 변화에도 불구하고 오늘날에도 여전히 관련성이 있습니다. 클라우드, 에지 장치 및 사물 인터넷이 모델에 포함될 수 있습니다.

이 기사에서는 7개의 OSI 계층 각각에 대해 차례로 설명합니다. 레이어 1이라는 가장 낮은 수준에서 시작합니다.

1. 물리 계층

모든 네트워크는 물리적 장비에서 시작됩니다. 이 계층은 스위치 및 케이블과 같은 데이터 교환과 관련된 장비를 캡슐화합니다. 데이터는 하드웨어가 입력 데이터에서 준비하는 이진 숫자(0 또는 1)의 스트림으로 전송됩니다. 물리적 계층은 이진 “1”을 나타내는 5볼트 펄스와 같이 와이어를 통해 데이터를 인코딩하는 데 사용되는 전기 신호를 정의합니다.

일반적으로 물리 계층의 오류는 데이터가 전혀 전송되지 않는다는 사실로 이어집니다. 연결이 끊어진 것은 플러그가 없거나 부적절한 전원 공급 장치로 인해 발생할 수 있습니다. 두 구성 요소가 데이터 값의 물리적 인코딩에 대해 동의하지 않는 경우에도 문제가 발생할 수 있습니다. 무선 연결의 경우 약한 신호로 인해 전송 중 비트 손실이 발생할 수 있습니다.

2. 링크 레이어

모델의 두 번째 수준은 동일한 네트워크에서 서로 직접 연결된 두 장치 간의 통신에 관한 것입니다. 합의된 프로토콜을 사용하여 데이터를 교환할 수 있는 채널을 설정하는 역할을 합니다. 많은 네트워크 스위치가 레이어 2에서 작동합니다.

링크 계층은 결국 물리 계층에 비트를 전달합니다. 링크 계층은 하드웨어 위에 있기 때문에 물리적 전송 문제에 대한 기본 오류 감지 및 수정을 수행할 수 있습니다. 이러한 책임은 프레임 동기화 및 오류 감지를 처리하는 LLC( Logical Link Control )와 MAC 주소를 사용하여 장치의 데이터 전송 허용 방식을 제한하는 MAC(Media Access Control) 의 두 가지 하위 계층으로 정의됩니다 .

3. 네트워크 계층

네트워크 계층은 별도로 제공되는 두 네트워크 간의 데이터 전송을 지원하는 첫 번째 계층입니다. 이것은 모든 장치가 동일한 네트워크에 있는 상황에서 중복됩니다.

상위 계층에서 네트워크 계층으로 들어오는 데이터는 먼저 전송에 적합한 패킷으로 나뉩니다. 응답으로 원격 네트워크에서 수신된 패킷은 사용 가능한 데이터로 재조립됩니다.

네트워크 계층에서 처음으로 몇 가지 중요한 프로토콜을 접하게 됩니다. 여기에는 IP(대상 경로 결정용), ICMP, 라우팅 및 VLAN이 포함됩니다. 함께 이러한 메커니즘은 친숙한 정도의 사용성과의 상호 작용을 촉진합니다. 그러나 이 수준의 작업이 반드시 신뢰할 수 있는 것은 아닙니다. 메시지가 성공할 필요도 없고 반복할 필요도 없습니다.

4. 수송층

전송 계층은 장치 간의 데이터 전송을 조정하기 위해 더 높은 수준의 추상화를 제공합니다. 전송 컨트롤러는 데이터가 전송될 위치와 전송 속도를 결정합니다.

레이어 4는 TCP 및 UDP를 구현하여 장치가 여러 통신 채널을 열 수 있도록 하는 포트 번호를 제공합니다. 결과적으로 로드 밸런싱은 종종 계층 4에서 이루어지므로 트래픽이 대상 장치의 포트 간에 라우팅될 수 있습니다.

전송 메커니즘은 성공적인 통신을 보장할 것으로 예상됩니다. 패킷 손실 및 재전송 실패로부터 복구하기 위해 엄격한 오류 제어가 적용됩니다. 전송자가 사용 가능한 대역폭이 허용하는 것보다 빠르게 데이터를 전송하여 원격 장치에 과부하가 걸리지 않도록 흐름 제어가 적용됩니다.

5. 세션 계층

계층 5는 두 장치 간에 지속적인 통신 세션을 생성합니다. 세션은 새 연결을 협상하고 지속 시간을 협상하며 데이터 교환이 완료된 후 연결을 정상적으로 종료하는 데 사용됩니다. 이 계층은 세션이 전송된 모든 데이터를 전송할 수 있을 만큼 충분히 오랫동안 열려 있는지 확인합니다.

체크포인트 관리는 또 다른 레이어 5 책임입니다. 세션은 진행 상황 업데이트 및 전송 재개를 용이하게 하기 위해 체크포인트를 정의할 수 있습니다. 파일 업로드에 대해 몇 메가바이트마다 새로운 중단점을 설정할 수 있으므로 전송이 중단되는 경우 발신자가 특정 지점부터 계속할 수 있습니다.

LDAP 및 NetBIOS와 같은 인증 및 로그인 기술을 포함하여 많은 중요한 프로토콜이 계층 5에서 작동합니다. 특정 장치에서 최종 사용자의 세션을 제어하기 위해 반영구적 통신 채널을 설정합니다.

6. 프레젠테이션 레이어

프레젠테이션 계층은 모델에서 뒤에 오는 응용 프로그램 계층에 대한 데이터 준비를 담당합니다. 데이터가 하드웨어, 데이터 링크 및 전송에서 수신되면 상위 수준 구성 요소에서 사용할 준비가 거의 완료된 것입니다. 프레젠테이션 계층은 필요할 수 있는 서식 작업을 수행하여 프로세스를 완료합니다.

암호 해독, 디코딩 및 압축 해제는 이 계층에서 찾을 수 있는 세 가지 일반적인 작업입니다. 프레젠테이션 계층은 클라이언트 응용 프로그램에서 결국 사용할 수 있는 형식으로 수신된 데이터를 처리합니다. 마찬가지로 나가는 데이터는 네트워크를 통한 전송에 적합한 압축 및 암호화된 구조로 다시 포맷됩니다.

TLS는 프레젠테이션 계층의 일부인 핵심 기술 중 하나입니다. 인증서 유효성 검사 및 데이터 암호 해독은 요청이 네트워크 클라이언트에 도달하기 전에 수행되므로 정보가 진위임을 확신하고 사용할 수 있습니다.

7. 애플리케이션 계층

애플리케이션 계층은 스택의 맨 위에 있습니다. 네트워크의 최종 사용자가 인식하는 기능을 나타냅니다. OSI 모델의 응용 프로그램은 하드웨어, 데이터 경로, 세션 및 압축에 대해 생각할 필요 없이 완전한 데이터 전송을 용이하게 하는 편리한 종단 간 인터페이스를 제공합니다.

이름에도 불구하고 이 계층은 웹 브라우저나 이메일 클라이언트와 같은 클라이언트 측 소프트웨어와 관련이 없습니다. OSI 용어로 응용 프로그램은 레이어 1-6을 통해 복잡한 데이터의 전체 전송을 제공하는 프로토콜입니다.

HTTP, FTP, DHCP, DNS 및 SSH 는 응용 프로그램 계층 에 존재합니다 . 이는 소스 장치와 원격 서버 간에 사용자 데이터를 직접 전송할 수 있는 고급 메커니즘입니다. 다른 레이어가 작동하는 방식에 대한 최소한의 지식만 있으면 됩니다.

요약

7개의 OSI 계층은 컴퓨터 네트워크를 통한 데이터 전송을 설명합니다. 각 수준의 역할과 책임을 이해하면 문제의 원인을 식별하고 새 기능에 대한 사용 사례를 평가하는 데 도움이 됩니다.

OSI는 오늘날 일반적으로 사용되는 특정 네트워킹 구현과 직접적인 관련이 없는 추상 모델입니다. 예를 들어, TCP/IP 프로토콜 은 네트워크 액세스, 인터넷, 전송 및 응용 프로그램의 4개 계층으로 구성된 보다 단순한 자체 시스템에서 실행됩니다. 그들은 동등한 OSI 계층을 추상화하고 흡수 합니다. 응용 프로그램 계층은 OSI 계층 L5~L7을 다루고 L1 및 L2 계층은 TCP/IP 네트워크 액세스 개념에서 결합됩니다.

직접적인 실제 적용이 없음에도 불구하고 OSI는 여전히 적용 가능합니다. 오랫동안 사용되어 왔으며 모든 배경의 관리자가 널리 이해하고 있습니다. 상대적으로 높은 수준의 추상화는 또한 새로운 네트워킹 패러다임에 직면하여 관련성을 유지하도록 보장하며, 그 중 많은 부분이 레이어 3 이상을 대상으로 합니다. 7개 계층과 그 책임을 인식하면 네트워크를 통한 데이터 흐름을 이해하는 데 도움이 되는 동시에 새로운 구성 요소에 대한 통합 기회가 열립니다.