OSI 참조모델의 목적과 구조
OSI
서로 다른 종류의 정보처리 시스템 간을 접속하여 상호 간의 정보교환과 데이터 처리를 위해 국제적으로 표준화된 네트워크 구조
헤더
데이터를 캡슐화할 때 데이터 앞에 덧붙여지는 부가정보를 말하며 주로 송신자의 주소와 연결제어, 에러/흐름제어를 위한 정보가 포함됨
PDU
네트워크 구조에서 정보를 실어 나르는 기본 단위가 프로토콜 데이터 유닛. PDU는 상위계층에서 전송을 원하는 데이터인 SDU에 제어 정보인 PCI를 덧붙인 것을 의미
OSI 참조모델
- ISO에서는 개방형 시스템 간 상호접속을 위해 표준화된 네트워크 구조를 제공하는 기본 참조 모델 제정
- 이기종 간 상호접속을 위한 가이드라인을 제시하고자 함
- 7계층으로 이루어져 있고 각 계층은 단계별로 필요한 기능을 모아둔 모듈로 구성되어 있고 각 계층 간의 독립성을 유지하고 있음
OSI참조모델의 기본 목표
- 시스템 간의 통신을 위한 표준 제공과 통신을 방해하는 기술적인 문제들을 제거
- 단일 시스템 간의 정보교환을 하기 위한 상호 접속점을 정의
- 제품들 간의 번거로운 변환 없이 통신할 수 있는 능력을 향상
- OSI 참조 모델 표준이 모든 요구를 만족시키지 못할 경우, 다른 방법을 사용하는 것에 대한 충분한 이유를 제공
계층 구조
- 통신 시스템의 상호 접속에 필요한 제반 통신절차를 크게 7개의 계층으노 나누어 정의 함
- 7계층 구조는 제반 통신절차 가운데 기본적으로 비슷한 기능을 갖는 모듈을 동일 계층으로 분할함과 동시에 독립성을 유지할 수 있도록 함
- 어느 한 모듈에 대한 변경이 다른 전체 모듈에 미치는 영향을 최소화하는 데 목적을 두고 있음
- OSI 참조모델의 N번째 계층에서 다른 시스템의 N번째 계층과 통신하기 위해서는 상하계층의 메시지와 더불어 프로토콜 제어정보를 이용함
- 동등 프로세스는 임의의 계층에서 상대편 동일 계층의 모듈과 통신하는 프로세스를 의미
- 시스템 사이의 통신은 적절한 프로토콜을 이용한 해당 계층의 동등 프로세스를 통해 이뤄짐
캡슐화/역캡슐화
상하 계층 간의 통신
- 데이터를 주고받을 시 송신장치는 상위계층에서 하위계층으로 전달되고 수신장치는 하위계층에서 상위계층으로 거슬러 올라감
- 각 계층의 인터페이스는 인접한 계층에 제공해야 하는 정보와 서비스를 명확하게 정의해야 함
- 계층마다 SDU에 PCI를 덧붙이는데 이는 전달하려는 데이터에 계층 고유의 헤더를 붙이는 것
| 용어 | 기능설명 |
|---|---|
| SDU | N+1 계층에 의해서 N계층과 계속해서 N-1계층으로 투명하게(내용변동 없이) 전달되는 사용자 데이터 |
| PCI | 네트워크의 다른 지역에 있는 같은 동등 계층에서 보내지는 정보이며 그 계층에서 어떤 서비스 기능을 수행하도록 지시하는 헤더 |
| PDU | SDU와 PCI의 결합체 |
| ICI | 서비스 기능을 호출하기 위해서 N과 N-1 계층 사이에서 전달되는 임시 매개 변수 |
| IDU | PCI,SDU,ICI를 포함하는 계층 경계를 통과하여 전달되는 정보의 전체 단위 |
OSI 7계층에서 사용되는 PDU
OSI7 계층 모델
물리계층
- 가장 하위계층에서는 상위계층에서 내려온 데이터를 상대방까지 보낼 수 있도록 송신지와 목적지 간의 링크를 설정, 유지, 해제하기 위한 물리적, 전기적, 절차적인 특성을 규정함
- 데이터링크 계층으로부터 한 단위의 데이터를 받아 통신 링크를 따라 전송될 수 있는 형태로 변환
- 비트의 흐름을 전자기 또는 광 신호로 변환
- 매체를 통해 신호를 전송
물리적 특성 : DTE(데이터단말장치)와 DCE(데이터회선종단장치) 사이의 물리적 연결에 관한 사항
전지적 특성 : 전압 레벨과 클럭에 관련되는 특성, 거리와 데이터 전송속도가 결정
기능적 특성 : 물리적으로 접속되는 두 장치(DTE,DCE) 간의 상호 작용에 쓰이는 각 회선에 의미를 부여함으로써 수행하는 기능을 규정
절차적 특성 : 인터페이스의 기능적인 특징을 사용하여 데이터를 전송시키기 위한 사건의 순서를 규정
물리계층 기능
데이터링크 계층
- 이웃하고 있는 노드 간의 데이터 전송을 담당
- 헤더와 트레일러를 덧붙임
- 헤더 : 데이터 단위의 시작을 나타내는 표시와 목적지 주소 등을 포함
- 트레일러 : 전송 에러를 검출하기 위한 에러 검출코드
- HDLC : 점대점(point to point)과 다중점(Multipoing) 링크상에서 반이중 통신과 전이중 통신 둘 다 지원하도록 설계된 비트중심의 프로토콜
데이터링크 계층 기능
접근제어 : 특정 순간에 어느 시스템이 회선을 점유하는지를 결정하는 기능
흐름제어 : 수신기의 노드에 도착하는 패킷의 양이 그 노드가 처리할 수 있는 양보다 많아지는 것을 막아주는 기능 → Stop-and-Wait 방식 & Sliding Window 방식
오류제어 : 오류가 발생한 프레임을 검출하고 이를 재전송 또는 복원하는 방법 등의 기능
동기화 : 프레임의 도착을 수신국에 알리기 위한 비트를 포함, 타이밍을 조절
주소지정 : 다음 차례로 접근할 노드의 물리주소(MAC주소)를 포함하는 기능
네트워크 계층
- 개방형 시스템 사이에서 네트워크의 연결을 관리하고 유지하며 해제하는 기능
- 논리적 링크 구성
- 경로배정 서비스 : 스위치 & 라우팅
패킷 전달 : 송신지로부터 수신지까지 패킷을 전달하는 기능
논리주소 지정 : 송신지와 수신지의 네트워크 주소(IP)를 헤더에 포함하여 전송하는 기능
라우팅 : 송신지에서 수신지까지 데이터가 전송될 수 있는 여러 경로 중 가장 적절한 전송경로를 선택하는 기능
주소변환 : 수신지의 네트워크 주소를 보고 다음으로 송신되는 노드의 물리주소를 찾는 기능을 제공(ARP)
다중화 : 하나의 데이터 회선을 사용하여 동시에 많은 상위 프로토콜 간의 데이터 전송을 수행하는 기능
동작
전송 계층
- 네트워크 서비스와 사용자 서비스 간의 인터페이스 기능
- 네트워크 서비스 : 1~3계층
- 사용자 서비스 : 5~7계층
- 전체 메시지의 종단간 전송을 수행
종단간 메시지 전달 : 최종 목적지까지의 데이터 전송을 의미하며 오류가 발생한 세그먼트의 처리도 당담
서비스 포트 주소 지정 : 응용프로그램을 실행 중인 컴퓨터에서 하위 계층으로부터 수신된 메시지를 해당되는 응용으로 전달하는 것을 보장
분할과 재조립 : 전송 가능한 크기로 나누고(Segmentation) 각 세그먼트에 순서 번호(Sequence number)를 표시
연결제어 : 데이터를 안전하게 전송하기 위해 발신지와 목적지 사이의 논리적 통로인 연결을 만드는 기능 -3 단계 : 연결설정, 데이터전송, 연결해제
흐름제어 : 종단과 종단간의 흐름제어를 통하여 신뢰성 있는 전달을 보장
오류제어 : 송신측에서 전체 메시지가 수신측까지 오류가 없이 전달되었는지 확인
전송계층 동작
세션 계층
- 특정한 한 쌍의 프로세스들 사이에서 세션이라 불리는 연결을 확립하고 유지하며 동기화
- 사용자 간의 데이터 교환을 조직화 시키는 수단을 제공
세션관리 : 프로세스 사이의 세션을 연결 및 관리
동기화 : 데이터 단위를 전송 계층으로 전송하기 위한 순서를 결정
대화 제어 : 전이중 혹은 반이중 전송과 같은 데이터 전송 방향을 결정
원활한 종료 : 데이터 교환이 세션을 종료하기 전 적절한 때에 완료되는 것을 보장
세션계층 동작
표현 계층
- 송수진자가 공통으로 이해라 수 있도록 데이터 표현 방식을 바꾸는 기능 수행
- 비트들의 구조화 방식을 PDU 필드 내에서 정의
변환 : 송신자가 사용하는 메시지의 형식을 전송에 사용할 수 있도록 상호간에 수용할 수 있는 형식으로 변환, 목적지에서는 수신자가 이해할 수 있는 형식으로 변환
암호화 : 데이터 보안을 위해 암호화와 해독을 담당
압축 : 전송을 보다 효율적으로 하기 위해 데이터를 압축하거나 압축해제
보안 : 패스워드와 로그인 코드 확인
표현계층 동작
응용 계층
- 응용 프로세스가 네트워크 환경에 접근하는 수단을 제공
- 응용 프로세스들이 상호간에 유용한 정보 교환 가능
- 범용 응용 서비스
- X.400 : 메시지 처리를 담당하는 서비스로 주로 전자 우편에 관한 표준
- X.500 : 전자적인 디렉토리로 개발하기 위한 표준 방식
- FTAM : 파일에 접근, 생성, 삭제 등의 관리
네트워크 가상 터미널 : 물리적인 터미널의 소프트웨어 버전, 원격 시스템에 로그온이 가능
파일 접근, 전송 및 관리 : 원격 시스템에서 다른 시스템의 파일에 접근 및 전송, 원격 시스템의 파일을 관리하거나 제어
우편 서비스 : 전자우편의 발송과 저장을 위한 토대를 제공
디렉토리 서비스 : 분산 데이터베이스의 자원들과 다양한 객체와 서비스 모델에 대한 여러 가지의 정보 접근 방법을 제공
응용계층 동작
TCP/IP 네트워크 모델
TCP/IP의 이해
- 인터넷에서 사용하는 응용 프로그램은 대부분 이 TCP/IP 프로토콜을 이용하여 데이터를 교환
- TCP/IP를 지원하는 네트워크에 연결된 컴퓨터는 TCP/IP를 지원하는 소프트웨어만 있으면 문제없이 다른 기종의 컴퓨터와 통신할 수 있음
네트워크 접속 계층(데이터링크 계층)
- OSI 모델의 물리계층과 데이터 링크 계층에 해당 됨
- TCP/IP에서는 물리계층과 데이터 링크 계층을 특별히 정의하지 않았으며 모든 표준 및 임의 네트워크를 지원할 수 있도록 하고 있음
네트워크 계층
- OSI 모델의 네트워크 계층에 해당되며 인터넷 계층이라고도 함
- 네트워크의 패킷 전송을 제어하고 데이터를 전송할 때 경로를 선택함
- IP는 네트워크의 주소 체계를 관리하고 데이터그램(IP 프로토콜에서 다루는 패킷 데이터)을 정의하며 전송에 필요한 경로를 결정함
전송 계층
- OSI 모델의 전송계층에 해당 되며 상위계층에서 볼 때 두 호스트 간의 데이터 전송을 담당하는 계층으로 TCP와 UDP 프로토콜을 사용
- 네트워크 양단의 송수신 호스트 간에 신뢰성 있는 전송 기능을 제공하는 것
- 신뢰성이 있는 만큼 헤더의 오류코드에 대응할 수 있는 각종 정보가 들어있음
- 시스템의 논리 주소와 포트번호가 있어 각 상위 계층의 프로세스를 연결하여 통신함
응용 계층
- OSI 모델의 세션계층, 표현계층, 응용계층을 모두 결합하여 하나의 응용계층이 됨
- 이메일 프로토콜, 파일전송 프로토콜, 도메인명 시스템, 웹 프로토콜 등 다양한 프로토콜이 있음
OSI 7계층 vs TCP/IP 계층
TCP/IP와 OSI 7 계층의 차이점
- OSI 모델은 7계층, TCP/IP는 4계층
- OSI 모델은 ISO에서 개발
- TCP/IP는 미정부기관 DARPA에서 개발을 시작하고, ARPANET을 통해 오늘날의 인터넷이 탄생.
- OSI는 개방형 시스템 상호 연결을 나타냄
- OSI 모델에서 전송 계층은 연결 지향적
- TCP/IP 모델의 계층은 연결 지향적이고 비연결적
- OSI는 네트워크 계층을 사용하여 라우팅 표준 및 프로토콜을 정의
- TCP/IP 는 인터넷 계층만 사용
- OSI는 개방형 시스템 상호 연결을 나타냄
- TCP는 전송 제어 프로토콜을 나타냄
