OSI 7 계층 모델 (OSI 7 Layer Model)

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OSI 7 계층 모델 (OSI 7 Layer Model) 이란?

 

 OSI 7 계층 모델이 발표되기 전에, 컴퓨터 네트워크는 각각 벤더들마다 독립적인 프로토콜을 사용하여, 이 기종간의 기기의 통신을 하기가 상당히 힘들었다.

 

예로써, 애플 컴퓨터와 IBM 컴퓨터간의 통신을 하고자 할 경우,

서로의 다른 프로토콜을 사용하기 때문에 번역이 가능한 별도의 장치를 설치하거나,

소프트웨어적으로 많은 처리를 해 주어야 하였다. 이는 시스템을 변경하거나 다른 장치와

통신을 해야 할 경우, 많은 비용이 들었다. 그리하여, 이 기종간의 하드웨어나 소프트웨어의 변화 없이 서로 다른 시스템 간의 통신을 원할하게 하고자 하여, 1984년에 국제 표준 기구(ISO, International Standards Organization)에서 OSI 7 계층 네트워크 표준 모델을 발표하였다.

 

 OSI 7 계층 모델은 아래 그림과 같이 7개의 계층으로 구성되어 있다.

제 1계층은 물리 계층 (Physical Layer)이고, 제 2계층은 데이터링크 계층(Datalink Layer), 제 3계층은 네트워크 계층 (Network Layer), 제 4계층은 전송 계층(Transport Layer),

제 5계층은 세선 계층(Session Layer), 제 6계층은 표현 계층(Presentation Layer),

제 7계층은 응용 계층(Application Layer) 이다.

 

[그림 1] OSI 7 계층 모델

 

앞에서 OSI 7 계층 모델의 개념과, 각 계층별 역할에 대해 살펴 보았다. 이번에는 인터넷에 대표적인 프로토콜인 TCP/IP 프로토콜의 개념과 프로토콜 계층의 역할을 OSI 7 계층 모델과 비교하며 살펴보도록 하자.

 

TCP/IP 프로토콜은 OSI 7 계층 모델이 발표되기 이전부터 사용되던 인터넷 프로토콜로 주로 인터넷이나, 인트라넷에 사용된다. TCP/IP 프로토콜은 크게 5개의 계층으로 구성되어 있다. 5개의 계층은 물리 계층(Physical Layer), 데이터 링크 계층(Datalink Layer), 네트워크 계층(Internet Protocol Layer;IP), 전송 계층(Transport Layer;TCP), 응용계층(Application Layer)으로 구성되어 있다. TCP/IP 계층은 물리 계층과 네트워크 액세스 계층에 대하여 특정하게 규정해 놓고 있지 않기 때문에, 물리 계층과 데이터 네트워크 액세스을 한 계층으로 보고 크게 4개의 계층으로 분류하기도 한다.

[그 림 1] TCP/IP 프로토콜 계층도

 

TCP/IP 프로토콜 각 계층간의 통신

 

 TCP/IP 프로토콜의 통신은 OSI 7 계층의 통신관계와 크게 다르지 않다. 단지 각 계층 구분이 조금 다를 뿐이다. TCP/IP 프로토콜 역시 각 계층간에 인터페이스가 존재하며, 이 인터페이스를 통하여 각 계층간에 통신을 하게 된다.

 

[그림 2] TCP/IP 프로토콜에서 장치 A와 장치 B간의 통신

 

위 그림은 TCP/IP 프로토콜 상에서 장치 A에서 B 간에 통신을 나타낸 것이다.

 

TCP/IP 각 계층별 역할

TCP/IP 프로토콜상에서 TCP/IP 프로토콜의 물 리 계층과 데이터링크 계층은, 특정한 규정을 정의하고 있지 않다. 그렇기 때문에, Frame Relay나, ATM, Ethernet 따라 이 부분 계층이 달라지게 된다.
이 계층은 OSI 7 계층에 비교하였을 때, 물리적 계층과 데이터링크 계층에 속한다.

인터넷 프로토콜 계층(Internet Protocol Layer; IP Layer)은 비 연결형 서비스 데이터그램(Datagram)으로 호스트간에 IP 데이터를 전달하는 기능과 라우팅 기능을 한다.

데이터그램이란 인터넷 상에서 전달되는 데이타의 기본 단위로, 발신지와 송신지 사이에, 이전의 데이터 교환과 관계 없이 전달하는 논리적인 데이터 단위이다. OSI 7 계층에 비교하였을 때, 인터넷 프로토콜 계층에 해당하는 OSI 계층은 네트워크 계층이다.
이 계층에는 IP 주소를 MAC 주소로 변환해 주는 주소변환 프로토콜(Address Resolution Protocol; ARP)과 역으로 MAC 주소를 알고 있을 경우, IP 주소로 변환해 주는 RARP(Reverse Address Reslution Protocol; RARP), 데이터 전송중에 발생한 데이터그램의 문제점을 송신자에게 알려주기 위한 인터넷 제어 메세지 프로토콜(Internet Control Message Protoco; ICMP)이 있다.

전송 계층(Transport Layer; TCP Layer)은 두 호스트 A, B간에 전송을 전달하는 책임을 갖는 기능을 한다. 전송 계층은 OSI 7 계층과 비교하였을 때, 전송(Trasport Layer) 계층에 해당하며, 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol; TCP)와 사용자 데이터그램 프로토콜 UDP(User Datagram Protocol; UDP)가 존재한다. TCP는 연결형 서비스를 제공하며, 양 호스트간의 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장한다. UDP는 비 연결형 서비스로, TCP 보다 단순하며, 신뢰성을 보장하지 못한다.

 

응용 계층(Application Layer)는 TCP와 UDP 프로토콜을 이용하는 상위 프로토콜로 수 많은 프로토콜이 정의되어 있다.
대표적으로 TCP를 이용하는 프로토콜에는 파일 전송 프로토콜인 FTP, 원격 호스트 컴퓨터에 접근하는 프로토콜인 Telnet, 메일 전송 프로토콜인 SMTP, 하이퍼 텍스트 프로토콜인 HTTP 등이 있다.
UDP를 이용하는 프로토콜에는 FTP보다 간단한 파일 전송 프로토콜인 TFTP, 원격지 컴퓨터 파일을 자신의 컴퓨터에 있는 것처럼 사용할 수 있게 하는 프로토콜인 NFS 등이 있다.
이 계층은 OSI 7 계층에 세션 계층(Session Layer), 표현 계층(Presentation Layer), 어플리케이션 계층(Application Layer)에 해당한다.

 

[그림 3]은 TCP/IP 프로토콜을 OSI 7 계층과 비교하고, 각 계층에 속하는 프로토콜을 표시한 그림이다.

[그 림 3] TCP/IP 프로토콜과 OSI 7 계층

 

[그림 4]는 TCP/IP 프로토콜에서 상위 계층에서 하위계층으로 데이터가 전달되면서 추가되는 헤더 정보와 테일 정보가 삽입되는 과정을 그림으로 나타낸 것이다. OSI 7 계층에서 데이터가 전송되는 것과 거의 유사하나, 각 계층 구분이 달라지고, 그에 따른 계층 정보인 헤더 파일 등의 정보만 달라질 뿐이다.

 

초보자를 위하여.. 계층간에 데이터를 전송할 때, 데이터의 계층의 헤더 정보를 추가하는데, 그 이유는? 쇼핑몰에서 상품을 주문했다고 생각해 보자. 쇼핑몰 업체에서는 구매자에게 상품을 보낼 때, "서울시 우리구 우리동 123-1" 주소와, 그 상품에 대하여 무슨 무슨 부품이 사용하라는 사용 메뉴얼 을 함께 동봉하는 것과 같다. 상품에 붙은 주소는 TCP/IP에서 IP 주소와 같고, 사용 메뉴얼은 데이터에 대한 세부 정보, 그리고, 상품을 우송하는 업체는 네트워크와 같은 역할을 한다.

 

 

[그 림 4] TCP/IP 프로토콜에서의 통신

 

이번 회를 마치며..  이번회에서 TCP/IP 프로토콜에 대하여 OSI 7 계층과 비교하며 간단히 알아 보았다. TCP/IP에 대한 내용은 두꺼운 책으로 한권 분량이상일 만큼 대단히 많다. TCP/IP Illustrator란 책은 TCP/IP에 관련된 내용만으로 구성되어 3권으로 구성되어 있다. 더 자세히 공부하고 싶은 분들은 참고하기 바란다.

 

 

출처 - 리눅스 마스터 카페