[초보CS👩‍💻] OSI 7 Layer에 대해 알아보자(TCP/IP를 가미한)

ronaMeun·2022년 6월 15일

이 글이 저와 비슷한 CS 초보자분들께 도움이 되길 바라며..

OSI 모델 (Open Systems Interconnection Reference Model, 개방형 시스템 상호 연결 모델) 이란?

국제 표준화 기구(ISO, 나라마다 다른 산업, 통상 표준의 문제점을 해결하기 위해 국제적으로 통용되는 표준을 개발하고 보급한다)에서 개발한 모델로, 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것이다. 일반적으로 OSI 7 계층이라고 한다. ( 출처 : 위키백과 )

😯한마디로 컴퓨터와 컴퓨터 사이에 데이터를 주고받기 위한 통신 모델이라는 것인데.. 잘 와닿지 않았다. (적어도 나는 그랬다)

왜 와닿지 않을까? '보통은 인터넷한다, 유튜브에 접속한다, 네이버에 검색한다'라고 말하기 때문이다.

그렇다. 결국 '인터넷 한다'는 말은 브라우저를 켜서 어떤 화면을 보는 것을 넘어, 다른 컴퓨터와 연결된다는 뜻이다.

'화면 뒤에 컴퓨터 있어요..!'💻

잠깐 옆길로 새보자면, 우린 어떻게 지구 반대편의 Google 컴퓨터와 연결되어 있을까? 그건 바로.. 실제 '선'이다.
(전세계 트래픽의 90%는 해저 광케이블이 책임진다)

어쨌든, 컴퓨터와 컴퓨터간의 통신 연결은 실제 케이블선에서 시작된다는 것을 염두에 두고, OSI 7 계층에 들어가보자.

오늘날 인터넷은 TCP/IP Updated모델을 따른다.
TCP 프로토콜과 IP 프로토콜을 OSI 7계층 형식에 맞추어 더 추상화(혹은 간략화) 시킨 모델인데, 종국에는 응용계층을 제외하고 OSI모델과 같아졌으므로 아래에서는 5,6,7 계층을 TCP/IP Updated 모델의 버전으로 설명할 것이다.

그래서, OSI 7Layer가 뭔가요?

OSI 7Layer 모델은 컴퓨터간 데이터 통신 시 필요한 장비 및 처리 방법 등을 7단계로 표준화하여 규정한 것이다.
각 계층은 하위 계층의 기능만을 이용하고, 상위 계층에게 기능을 제공한다. 즉, 단계별로 자기 할 일만 하고, 다른 계층이 어떻게 바뀌던 신경쓰지 않아도 된다.
'프로토콜 스택' 혹은 '스택'은 이러한 계층들로 구성되는 프로토콜 시스템이 구현된 시스템을 가리키는데(구현 위치), 프로토콜 스택은 하드웨어나 소프트웨어 혹은 둘의 혼합으로 구현될 수 있다.
일반적으로 하위 계층들은 하드웨어로, 상위 계층들은 소프트웨어로 구현된다.

그러니까, 컴퓨터 간 통신을 주고⤴ 받을 때⤵ 각각 7가지 과정을 거쳐야 하는 것이다.
( 비유하는 것은 이해에 도움이 되지 않을 때도 있지만, 개인적으로는 DATA라는 선물을 보내기 위해 7가지 포장 과정을 거치는 느낌이었다. 물론 받을 때에는 하나하나 복구 작업! )

1~7단계 과정을 간략하게 살펴보자.

물리계층(Physical Layer) - 최하위 계층( 1계층 )

구현 위치 : 하드웨어( 리피터, 허브 )
Data송신 역할 : 0과 1의 데이터를 아날로그 신호로 바꾸어 보냄
Data수신 역할 : 아날로그 신호를 받아 0과 1의 데이터로 해석
결론 : 데이터 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 절단 등 하드웨어적 특성에 대한 규칙을 정의함
1계층 기술만으로 네트워크를 구성한다면? 🤔
⇨ 두 컴퓨터 간 한 개의 물리 선으로 연결되어 Data를 아날로그 신호로 변환하며 주고 받는 모습을 상상 할 수 있다.

데이터링크 계층(Datalink Layer) - ( 2계층 )

🙌부연설명: 예를 들어, 한국 컴퓨터 A에서 미국 컴퓨터B에 데이터를 보낸다고 가정해보자. A와 B는 각각 다른 네트워크에 속해있을 것이므로, 도달하기까지 수많은 라우터(컴퓨터)를 거치며 위치를 찾아 갈 것이다. 이 과정에서, 끝에 있는 B 컴퓨터가 아닌, 당장 바로 다음 만나야 하는 컴퓨터와의 통신에 대한 내용이다.
( 참고 : https://jhnyang.tistory.com/404 )

구현 위치 : 하드웨어( 랜카드, 브리지, 스위치 )
Data송신 역할 : (예시)0과 1의 데이터로 이뤄진 프레임(데이터 단위)의 시작과 끝을 구분하기 위해 앞에 '0000' 뒤에는 '1111'을 붙여주는 등
Data수신 역할 : (예시)프레임의 앞 뒤에 붙은 0000과 1111을 이용해 시작과 끝을 구분하고, 원본 Data를 꺼낸다.
결론 : 네트워크 속에서 '인접한' 두 장치 간의 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 담당하여 송수신 속도 차이 해결, 프레임(데이터) 시작/끝 구분, 오류 제어 기능 등을 제공한다.
통신 규약에 2계층까지 있다면? 🤔
⇨ 한 네트워크에 속한 A,B,C,D가 있을 때 A,B,C가 각기 다른 Data를 거의 동시에 D에게 보내려고 한다.
(2계층) 각 Data는 시작 '0000' 끝 '1111'을 붙여 시작과 끝을 구분할 수 있는 포장을 해준다.
(1계층) 2계층에서 포장된 Data를 받아 아날로그 신호로 변환 후 전송한다.
D 컴퓨터는 (1계층)아날로그 신호를 받아 Data로 변환 한 뒤, (2계층) 0000과 1111로 시작과 끝을 구분하여 본래 Data를 확인 할 수 있다.

네트워크 계층(Network Layer) - ( 3계층 )

구현 위치 : 소프트웨어( OS 커널 )
Data 공통 역할 : 목적지 IP주소와 함께 포장된 Data(패킷)를 목적지까지 최적의 경로로 전송한다.
결론 : 복잡한 네트워크 속에서 목적지 컴퓨터로 데이터를 전송할 책임을 지며, IP주소를 이용해서 최적 경로를 찾고 다음 라우터로의 데이터 전송 등의 역할을 한다.
통신 규약에 3계층까지 있다면? 🤔
⇨ 각자 다른 네트워크에 속한 A, B 컴퓨터가 있다고 가정하자.
Data를 보낼 때:
(3걔층) Data를 목적지 IP주소와 함께 포장
(2계층) 3계층에서 포장된 Data 앞에 '0000', '1111' 포장
(1계층) 2계층에서 포장된 Data를 아날로그 신호로 바꿔 전송

전송 계층(Transport Layer) - ( 4계층 )

구현 위치 : 소프트웨어( OS 커널 )
Data 송신 역할 : Data에 송신 목적지 컴퓨터의 '프로세스' Port번호를 붙여 포장한다.
결론 : Port번호를 활용해 목적지 컴퓨터의 프로세스에 논리적 안정과 균일한 데이터를 전송한다.
통신 규약에 4계층까지 있다면? 🤔
⇨ 각자 다른 네트워크에 속한 A, B 컴퓨터가 있다고 가정하자.
Data를 보낼 때:
(4계층) Data를 목적지 프로세스 Port번호와 함꼐 포장
(3걔층) 4계층에서 포장된 Data를 목적지 IP주소와 함께 포장
(2계층) 3계층에서 포장된 Data 앞에 '0000', '1111' 포장
(1계층) 2계층에서 포장된 Data를 아날로그 신호로 바꿔 전송