OSI 7 Layer

OSI(Open System Interconnection)은 ISO(International Organization for Standardization)에서 개발한 네트워크 프로토콜 모델이며, OSI 7 Layer은 컴퓨터 네트워크에서 데이터 통신을 위해 사용되는 프로토콜을 7개의 계층으로 나누어 정의한 것이다.

OSI 7 Layer 모델 은 Physical Layer, Datalink Layer, Network Layer, Transport Layer, Session Layer, Presentation Layer, Application Layer 의 7개 계층으로 구성되어 있다.

7 layer으로 나눈 이유?

OSI 모델에서 프로토콜을 7개로 나눈 이유는, 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악할 수 있기 때문이다.
또한 각 계층을 분리함으로써 네트워크 프로토콜의 문제 해결 및 디버깅, 구현을 더 쉽게 할 수 있다.

각 Layers에 대한 설명

각 계층에 대한 설명을 정리하면 다음과 같다.

L1. Physical Layer

Physical Layer은 가장 아래에 위치한 계층으로, 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송하게 된다.
Physical Layer 에서 사용되는 통신 단위는 Bit이며, 이 계층에서는 데이터의 송수신만 진행한다.
즉, 전달하는 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등에는 일절 관여하지 않는다.
Physical Layer 에 속하는 대표적인 장비는 통신 케이블, 리피터, 허브 등이 있다.

L2. Datalink Layer

Datalink Layer에서는 Physical Layer 을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 수행할 수 있도록 돕는다.
즉, Physical Layer 에서의 통신의 오류를 찾고 재전송하는 기능을 가지고 있다.
Datalink Layer 에서는 Mac Address를 가지고 통신하며, 전송되는 데이터의 단위는 Frame이다.
Datalink Layer 에 속하는 대표적인 장비로는 브리지, 스위치 등이 있다.
(브리지와 스위치는 Mac Address를 사용하는 장비이다.)

L3. Network Layer

Network Layer에서는 패킷을 목적지까지 전달하는 기능을 담당한다.
Network Layer 은 Routing과 Delivery를 수행하여 네트워크 간의 통신을 가능하게 한다.
Routing이란 네트워크 상에서 패킷이 목적지까지 가는 최적의 경로를 결정하는 것으로,
해당 결정은 Routing Algorithm을 사용하여 수행된다.
정리하면, Network Layer 의 역할은 경로를 선택하고, 주소를 정하며, 패킷을 전달하는 것이다.
Network Layer 에 속하는 장비로는 라우터가 있으며,
최근에는 Routing 기능을 수행하는 스위치인 Layer 3 스위치도 개발되었다.

L4. Transport Layer

Transport Layer의 주요한 기능으로는 Flow Control과 Error detection and correction이 있다.
즉, Error detection and correction을 위해 패킷을 재전송하거나 Flow를 조절하여 데이터가 정상적으로 전송될 수 있게 한다.
TCP나 UDP가 Transport Layer 에 해당된다.

L5. Session Layer

Session Layer은 통신하는 두 시스템 간의 세션을 설정하고 유지하는 역할을 담당한다.
Session Layer 은 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다.
Session Layer 은 duplex, half-duplex, Full Duplex의 통신과 함께,
Check Pointing과 Idle, End, Restart 과정 등을 수행한다.

L6. Presentation Layer

Presentation Layer은 데이터의 표현 방식을 처리하고, 암호화, 압축, 인코딩 등의 기능을 수행한다.
Presentation Layer 은 응용 프로그램에서 사용하는 데이터를 통신에 적합한 형식으로 변환하고,
상호 간의 데이터 표현 방식을 일치시킨다.

L7. Application Layer

Application Layer은 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.
즉, 사용자가 제공한 정보나 명령을 하위 계층으로 전달하는 역할을 수행한다.
Application Layer에는 HTTP, FTP, 가상 터미널 등의 프로토콜이 있다.

OSI 7 Layer vs. TCP/IP

TCP/IP protocol suite는 OSI 7 Layer과 마찬가지로 컴퓨터 네트워크에서 데이터 통신을 위해 사용되는 프로토콜을 계층별로 나누어 정의한 것인데, OSI 7 Layer 과 달리 4계층 혹은 5계층으로 나누어 설명한다.

※ 4계층의 경우 5계층으로 나누었을 때의 Physical Layer 과 Datalink Layer 을 하나로 묶어
Network Interface로 취급한다. 본 글에서는 TCP/IP protocol suite를 5 계층으로 나누어 설명한다.

TCP/IP protocol suite 5 Layer 은 통신 시 사용되는 protocol을
Physical Layer, Datalink Layer, Network Layer, Transport Layer, Application Layer 로 나눈다.

이 중 Application Layer 은 OSI 7 Layer의 Session Layer, Presentation Layer, Application Layer 에 해당하는 계층이다.

OSI 7 Layer 모델은 이론적인 모델이며, 일반적으로 학습을 위해 사용된다.
OSI 7 Layer 에서는 계층이 분리되어 있고, 각 계층이 서로 독립적인 역할을 수행한다.
또한 각 계층에서는 상위 계층으로부터 받은 데이터에 대한 프로토콜 처리를 수행하고, 하위 계층으로 전달한다.

반면, TCP/IP Protocol Suite 모델은 OSI 7 Layer 모델 에 비해 구조가 간단하며
실제로 인터넷에서 사용되는 Protocol Stack이다.

위에서 설명하였듯이 TCP/IP Protocol Suite 에서는 OSI 7 Layer 의 Session Layer 과 Presentation Layer, Application Layer 을 하나의 계층으로 병합하여 총 5개의 계층으로 구성되어 있으며,

TCP/IP Protocol Suite 에서는 각 계층 간의 역할이 명확하게 구분되지 않아 상위 계층에서 하위 계층에서 수행하는 일부 기능을 수행하기도 한다.

Packet이란?

Wikipedia에서는 Network Packet을 다음과 같이 설명한다.

In telecommunications and computer networking, a network packet is a formatted unit of data carried by a packet-switched network. A packet consists of control information and user data.

즉 네트워크를 통해 데이터가 송수신될 때, Control Information과 User Data가 포함된
단위 형태로 전달되는데 이 단위를 Packet 이라고 한다.