OSI 7계층

OSI 7계층 모델

OSI 7계층 모델의 동작

ISO^{International Standard Organization}에서 제시한 OSI 7계층 모델^{Open Systems Interconnection 7 Layer Model}이다.
전송 데이터는 송신 호스트의 응용 계층에서 시작해 하위 계층으로 순차적으로 전달되어, 최종적으로 물리 계층에서 수신 호스트에 전달된다.
수신 호스트에서는 데이터를 상위 계층으로 순차적으로 이동시켜 응용 계층까지 보내준다.

용어 정의

임의의 호스트에서 실행되는 계층 n 모듈은 상대 호스트의 계층 n 모듈과 논리적으로 통신하는데, 이들이 사용하는 규칙을 계층 n 프로토콜^Protocol이라 한다.
프로토콜의 역할은 프로토콜에서 정의된 기능을 수행하면서 필요한 정보를 교환하는 것이다.
동일 계층에 위치한 통신 양단은 같은 프로토콜을 사용하여 통신하기 때문에 동료 프로세스^{Peer Process}라 한다.
한 호스트에서 상하로 이웃하는 계층에 위치한 모듈 사이에는 인터페이스^Interface가 정의되어 둘 사이의 접근 방법을 제한한다.
상위 계층에서는 하위 계층의 인터페이스를 통해 하위 계층의 서비스^Service를 이용할 수 있다.

헤더 정보

송신 호스트에서 계층별로 추가된 헤더 정보가 수신 호스트에서 해석 및 삭제되어 최상위 수신자는 원래의 전송 데이터만 받는다.
이때 각 계층의 프로토콜은 정해진 기능을 수행하여 데이터 송신 과정에서 발생하는 문제점을 해결해준다.

중개 기능

라우터의 기능

중개 시스템은 데이터가 목적지까지 올바르게 전달되도록 경로 배정 기능을 수행한다.
중개 시스템에서는 경로 배정 기능을 수행하는 네트워크 계층의 프로토콜이 동작하는데, 이와 같은 경로 배정 기능을 라우팅^Routing이라 한다.
중개 노드인 라우터^Router는 자신에게 도착한 데이터의 헤더 정보를 해석해서 적절한 경로로 전달하며, 다음 라우터로 보내기 전에 헤더 정보를 수정하는 작업도 진행한다.

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계층별 기능

전송 계층의 하위에 있는 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층은 전송 계층의 연결을 설정하고 지원하는 역할을 수행한다.
상위에 있는 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층은 전송 계층의 연결을 어떻게 활용할지에 대하여 다룬다.
따라서 OSI 7계층 모델은 전송 계층을 기준으로 두 부분으로 나뉜다고 볼 수 있다.

물리 계층

OSI 7계층 모델의 맨 밑에 위치하는 물리 계층^{Physical Layer}은 전송 매체의 물리적 인터페이스에 관한 사항을 기술한다.
즉, 전송 매체에서는 개별 정보의 비트^Bit 교환 문제를 다룬다.
물리 계층에서 다루는 전송 매체의 특성에는 데이터의 전송 속도, 송수신 호스트 사이의 클록 동기화 방법, 물리적 연결 형태 등이 있다.

데이터 링크 계층

데이터 링크 계층^{Data Link Layer}은 물리 계층을 통해 전송되는 데이터의 물리적 전송 오류를 해결한다.
데이터 링크 계층을 이용해 전송되는 데이터를 프레임^Frame이라 부른다.
데이터 링크 계층은 다른 상위 계층처럼 송신 호스트와 수신 호스트 사이의 전송 속도 차이를 고려한 흐름 제어 기능도 지원할 수 있다.

네트워크 계층

네트워크 계층^{Network Layer}은 송신 호스트가 전송한 데이터가 어떤 경로를 통해 수신 호스트에 전달되는지를 결정하는 라우팅 문제를 처리한다.
네트워크 계층에서는 전송 데이터를 패킷^Packet이라 부르며, 중개 과정에서 경로 선택의 기준이 되는 호스트 주소가 필요하다.
네트워크의 전송 속도가 감소하면 프로토콜 동작에 많은 영향을 미칠 수 있는데, 네트워크의 트래픽이 과도하게 증가하는 문제를 조절하는 혼잡 제어^{Congestion Control} 기능도 네트워크 계층에서 담당한다.

전송 계층

전송 계층^{Transport Layer}은 송신 프로세스와 수신 프로세스를 직접 연결하는 단대단^End-to-End 통신 기능을 제공한다.
전송 계층 아래에 있는 하위 계층은 호스트와 호스트 사이의 데이터 전송 과정에서 발생하는 문제들만 반영하지만 전송 계층은 컴퓨터 내부에서 논리적으로 구축되는 통신 당사자인 프로세스 사이의 통신 문제를 다룬다.
전송 계층에서는 전송 오류율, 전송 속도 등과 같은 일반 사용자의 서비스 요구 유형에 대한 고려와 흐름 제어 기능도 제공한다.

세션 계층

세션 계층^{Session Layer}의 기능은 전송 계층과 거의 유사하지만 사용자에게 원격 파일 전송이나 원격 로그인 등과 같은 상위적 연결 개념인 세션 기능을 제공한다는 점이 다르다.
세션 계층에서는 송수신 호스트 사이의 대화 제어를 비롯해 상호 배타적인 동작을 제어하기 위한 토큰 제어, 일시적인 전송 장애를 해결하기 위한 동기^{Synchronization} 기능 등을 제공한다.

표현 계층

계층 5까지는 주로 데이터의 전송에 관한 내용을 다루지만 표현 계층^{Presentation Layer}은 데이터의 의미^Semantic와 표현 방법^Syntax을 처리한다.
즉, 통신 양단에서 서로 이해할 수 있는 표준 방식으로 데이터를 코딩^Coding하는 문제를 다룬다.

응용 계층

최상위의 응용 계층^{Application Layer}에서는 다양하게 존재하는 응용 환경에서 공통으로 필요한 기능을 다룬다.