OSI 7 Layer

OSI 7 Layer

• 하드웨어 계층 :

  실질적 데이터가 전송되는 네트워크와 관련된 계층들

  • 1계층 : 물리 계층(Physical Layer)
  • 2계층 : 데이터 링크 계층(Data Link Layer)
  • 3계층 : 네트워크 계층(Network Layer)

• 소프트웨어 계층

  데이터를 주고받을 때 오류를 처리하거나 보내지기전 어떻게 가공될 것지 등 다룸.
  1, 2, 3 계층이 어떻게 데이터를 주고받을지 정의해줌.

  • 4계층 : 전송 계층(Transport Layer)
  • 5계층 : 세션 계층(Session Layer)
  • 6계층 : 표현 계층(Presentation Layer)
  • 7계층 : 응용 계층(Application Layer)

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단어

Topology : 네트워크 구성 형태

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대표적 장치

• 1계층 : 랜카드
• 2계층 : 스위치
• 3계층 : 라우터

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1계층 : 물리계층(Physical Layer)

물리 계층에서 전송되는 데이터는 비트(bit)라고 부름

• 데이터 전송 시 디지털/아날로그 방식등 신호를 변환하는 역할을 수행
• 물리계층에서 데이터에 대한 오류(송/수신)가 나더라도 복구 되지 않음.
• 특성 : 전기적/ 기능적/ 절차적/ 물리적
  • 전압 레벨이 변하게 되는 시점,
  • 케이블의 기능적 특성을 정의
  • 데이터 전송의 절차를 규정
  • 표준 케이블 간의 물리적 연결을 정의
• UTP 케이블
  • 다이렉트 케이블 : 서로 다른 장치 연결에 사용
  • 크로스 오버 케이블 : 서로 동일한 계층의 장치 연결에 사용
  • 현재는 크로스 케이블을 써야하는 장치에 다이렉트 케이블을 연결해도 지원해주는 경우가 있다고 한다! = Hp에서 개발한Auto-Mdix

2계층 : 데이터 링크 계층(Data Link Layer)

데이터 링크 계층에서 전송되는 데이터는 프레임(Frame)이라고 한다.
대표 장치 = 스위치

• 서로 다른 주변 네트워크 장치들이 데이터(프레임)를 주고 받을 수 있도록함.
• 3계층과 연결되어 데이터를 3계층으로 전달.
• 데이터링크 계층에서 프레임 전달은 MAC주소를 기반으로 함.
  • 스위치는 프레임 전송을 위해 MAC Table 사용
  • 48 비트의 16진수를 사용해서 표현.
• 프레이밍 : 물리 계층에서 수신한 신호를 조합하여 프레임 단위의 정해진 크기로 데이터를 만듬.
• 흐름 제어 (Flow Control) : 송신 측과 수신측 간에 흐름을 제어한다.
• 오류 제어 (Error Control) : 프레임 전송 시 발생한 오류를 복원하거나 재전송.
• 스위치(L2장치)를 이용하여 각 기기를 연결한다. L2장치는 물리계층(L1)부터 데이터링크 계층(L2)만 가지고있음.

• 각 엔드포인트는 MAC주소와 IP주소를 가지고 있다.
  • MAC : 랜카드를 만드는 회사가 할당 (중복되는 일 없음)
  • IP주소 : 네트워크 관리자가 할당
• 스위치 : MAC 주소를 기반으로 Frame을 전달하는 장치
• 라우터(3계층) : IP주소를 기반을 packet을 전달하는 장치
• 스위치가 연결된 기기의 MAC 테이블을 만들음.
  - IP주소, MAC 주소는 중복되지 않음.

3계층 : 네트워크 계층(Network Layer)

네트워크 계층이 데이터를 패킷(Packet)이라고 한다.
대표 장치 = 라우터

• IP주소를 기반으로 패킷을 전달하는 계층.
• 라우팅 프로토콜 : 스위치에서 라우터로 데이터가 전송된 후, 라우터의 경로가 이중화 되어있다면 다음 경로를 지정하는 것이 라우터의 역할
• LAN과 WAN을 연결시켜주는 구간.
  • 라우터 - 스위치 : LAN 구간
  • 라우터 - 라우터 : WAN 구간
• 패킷 전달 : 종단간(End to ENd)의 패킷 전달 수행
• 라우팅 : 라우팅 프로토콜을 기반으로 효율적인 경로를 선택하여 패킷전달 Trans Determination
• 주소사용 : IP주소를 기반으로 패킷을 전달한다.
• 네트워크 계층 프로토콜
  • IP(Internet Protocol): 주소로 사용되며, v4(32비트)와 v6(128비트)가 있음.
  • ARP(Address Resolution Protocol): IP주소를 기반으로 MAC주소를 찾을 때 사용
  • RARP(Reverse ARP): MAC주소를 기반으로 IP 주소를 찾을 때 사용한다.
    • ARP, RARP를 통해서 목적지 주소를 확인할 수 있음.
• 라우터를 이용하여 각 기기를 연결. L3장치는 물리 계층(L1)부터 네트워크 계층(L3)로 구성되어 있다.

4계층 : 전송 계층(Transport Layer)

전송 계층의 데이터는 세그먼트(segment)라고 부른다.
세그먼트 헤더에는 포트 주소와 소켓 주소가 포함됨.

• 종단간 (End to End) 에러 없이 데이터를 전송할 수 있도록 에러 여부확인.
• 흐름 제어 :
• 혼잡 제어 : 네트워크 내 대기하는 패킷 수를 줄여 혼잡을 미연에 방지 또는 제어하며, 일반적으로 손신측 전송을 억제하는 방법을 많이 사용
• 오류 제어 : 주고 받는 데이터에 오류가 생기면 재전송 등의 방법으로 오류 해결

5계층 : 세션 계층(Session Layer)

세션 계층의 데이터를 메시지(Message)라고 부른다.

• 세션 연결의 설정과 해제 즉, 통신의 시작과 종료를 정의함.
• 세션이란?
  • 포트번호 : 0~1023: 잘 알려진 포트 | 1024 ~49151 : 등록된 포트 | 49152~65535 동적 포트
• 서비스를 제공 받는다는 것은 해당 서버의 특정 포트를 이용하는 것.
• L2, L3는 종단간 데이터 송/수신함, 서비스를 위해 특정 포트에 연결을 하려면 세션 계층을 이용하여야함. (소스 포트 번호는 랜덤하게 지정됨, 목적지 포트는 지정해야함)

  Topology

  

Layer 값 확인

• 2계층 : MAC 주소 출발, 도착
• 3계층 : IP 주소 출발, 도착
• 4계층 : 출발, 도착지의 포트번호

6계층 : 표현 계층(Presentation Layer)

• 데이터를 어떻게 표현하는지를 정의하는 계층
  • 각 장치에서 만들어진 데이터를 하나의 통일된 형식으로 변환시키는 역할
• 응용 계층에서 생성된 데이터는 컴퓨터에서 만들어진 데이터, 이 데이터를다른 컴퓨터가 이해할 수 있는 형태로 변환
• 데이터 암호화와 압축기능을 지원한다.

7계층 : 응용 계층(Application Layer)

• 응용 프로그램과 통신 프로그램 사이에서 이를 연결하는 역할을 한다.
• 프로토콜 종류
  • HTTP(Hyper Text Transfer Protocol): 웹 브라우저 간 통신
  • FTP(File Transfer Protocol) : 파일 전송 프로토콜
  • SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) : 메일 전송 프로토콜
  • SNMP(Simple Network Management Protocol): 모니터링
  • Telnet : 원격 접속
  • SSH(Secure Shell) : 암호화 원격 접속
  • HTTPS(http over Secure Socket) : HTTP에 보안인증된 프로토콜
• 최상위 계층이며 사용자 응용 프로그램과 가장 가까운 계층

각 계층 별로 헤더를 데이터 유닛의 맨 앞에 붙임 - 캡슐화
데이터 유닛의 맨 앞에 있는 계층별 헤더를 제거 - 역 캡슐화
위 캡슐화와 역 캡슐화를 이용하여 데이터를 주고받음.