OSI 7계층 통합정리

OSI(Open Systems Interconnection) 7계층이란 ? 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 단계별로 나타낸 것이다.

국제 표준화 기구(ISO) 에서 개발한 모델이며 총 7단계가 있다.

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

 

1단계: 물리 계층(Physical Layer) 

 

시스템의 물리적인 부분을 표현하고 있다.

 

전송 속도, 신호의 레벨, 신호 인/디코딩 등등 단말기와 전송매체 사이 인터페이스 정의, 
2단계 Layer 인 데이터링크계층 엔티티 간 비트전송을 위해 물리적인 수단 제공
핀배치, 주파수링크, 전압 같은 물리적 요건 충족.

 

전송단위 : 비트(Bit)

 

사용 장치 : Hub, Repeater

Repeater : 전기적 신호를 증폭 시켜서 LAN의 전송거리를 연장시켜주는 장비로, 연결부위 최대 4개, 싼 가격, 신호를 받아 증폭, 네트워크 수에 비례한 부하량, 성능은 네트워크와 장치 거리에 반비례.
Half Duplex(반이중 통신, 즉 송신 수신이 가능한데 동시에는 안된다 이말)

 

Hub : 얘는 Repeater에 기능이 몇가지 추가 된것이고 패킷모니터링 가능하다( 신호를 중재할 수 있다) . 잡음 신호 증폭, 

Repeater와 마찬가지로 Half Duplex

 

 

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

2단계: 데이터링크 계층(DataLink Layer) 

 

역할 : 1단계인 물리계층을 통해 송수신되는 정보의 동기화, 오류와 흐름을제어(데이터 손실 방지) 및 신뢰성있는 정보 제공,보장 -> 안전한 정보 전달을 수행할 수 있게 해줌, 오류 시 재전송 가능.

 

 

MAC 주소를 통하여 통신, 전송단위는 frame이다. 

 

MAC 주소란? 네트워크 세그먼트의 데이터링크 계층에서 통신을 위해 네트워크와 인터페이스에 할당된 고유식별자.

 

 

 

 

 

 

사용장치 : 스위치, 브리지

 

스위치, 브리지 차이점 

속도 : 스위치 > 브리지

가격 : 스위치 > 브리지

포트 수 : 스위치 > 브리지 

 

스위치의 처리방식 : 하드웨어

브리지의 처리방식 : 소프트웨어 프레임

 

스위치는 포트마다 다른 속도 연결을 지원, 브리지는 모든 포트 같은 속도. 

스위치는 cut-through 방식, store and forward 방식(프레임 처리 방식) 

브리지는 store and forward 방식 사용.

 

cut-through 방식 : 스위치에서만 쓰이고, 프레임의 목적지 주소만 확인 후 바로 처리, 속도는 빠르나 복구능력이 딸린다.

 

store and forward 방식 : 오는 프레임을 그대로 다 받고, 그 다음에 처리를 한다. 에러 복구능력이 탁월하고 src(출발지) , dst(목적지) 간 전송매체가 다를 시 사용한다.

 

추가로 Fragment - free 방식도 있는데 이 방식은 전체 프레임 다 들어올때 까지는 필요없다는 측면에서 Cut- through와 유사하나 Cut-through는 첫 48비트 보지만 얘는 512비트 본다.

 

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

 

 

3단계: 네트워크 계층(Network Layer) 

 

 

역할 : 여러 라우터를 통한 패킷전달, 여러개의 노드를 거칠때 마다 최적의 경로를 찾아주는 역할을 함. 즉 에러가 생기든 말든 데이터(패킷)를 목적지까지 신속하게 전달하는 역할을 한다. (어차피 에러는 상위계층에서 해결해준다.)

논리 주소(IP)를 갖는다.

 

 

 

단위: 패킷(데이터의 묶음 단위, 한번에 전송할 데이터의 크기)

 

 

 

장비 : 라우터 ,L3 스위치

 

라우팅은 네트워크 내에서 통신 데이터를 보낼 최적의 경로를 선택하는 것

 

L3 스위치란? 포트간 패킷 스위칭을 하며, IP랑 IPX가 Layer3이기 때문에 L3라고 하는 것 같다.. 통신경로 한번만 할당한다.

 

 

 

프로토콜 : IP, IPX , ARP, RIP, 등등

 

IP : 인터넷 프로토콜의 준말이다. HOST간 통신담당 (HOST란  네트워크를 통해 연결된 컴퓨터를 지칭) 

 

ARP : 주소 결정 프로토콜(Adress Resolution protocol)의 준말MAC, IP주소의 연결 용도로 사용되는 프로토콜이다. LAN환경에서는 MAC 기반 통신을 하며, IP기반으로 MAC을 알아온다. aro -a 명령어를 통해 확인.(RARP는 MAC기반으로 IP를 알아온다. 그리고 IP를 자동 할당하지 않는다. 이미 다른 PC에 할당이 된 IP를 MAC 주소만으로 알아낸다. ) 

 

RIP : Routing Information Protocol의 준말. UDP/IP에서 작동, 경유 가능성 있는 라우터를 홉수로 수치화시킨다. DV알고리즘으로 인접호스트와의 경로를 동적으로 교환하는 일이며 평면적인 프로토콜이다. 최대 카운터 홉은 15, 컨버젼스타임 길다.(쿨타임 30초) 

 

포트번호는 RIPv1은 520번을 쓰고 RIPv2는 521번을 쓴다. 

 

컨버젼스타임이란 라우터간 정보를 주고받는데 걸리는 시간.

 

OSPF : (Open short path first) 최단경로 우선 프로토콜. 정확한 경로, 홉카운트 제한x

이벤트발생시 즉각적으로 업데이트(바로전달)을 하기 때문에 컨버젼스 타임이 짧다.

 

포트번호는 89번을 쓴다.

 

DV알고리즘 : 각각의 라우터는 일정 주기로 (30초?) 인접 라우터에 라우팅 정보를 전달하며 라우팅 정보변화가 없을 때에도 라우터는 업데이트 된 정보를 전달한다. 비동기적, 거리방향위주, 반복적, 비동기, 분산적, 모든경로를 자신의 라우팅 테이블 내에 저장하는 것이 아니고, 목적지까지의 거리와 거기까지 가는데 어떤 인접 라우터를 거쳐야 하는가에 대해서만 저장.

 

LS알고리즘(링크상태 알고리즘, 다익스트라 알고리즘) :  네트워크 토폴리지와 모든 링크비용이 알려져있다. 거리와 대역폭에 따라 경로를 계산하고, 모든 라우팅 관리로 인한 CPU소모가 있다. 대규모 네트워크에  적합. 이벤트기반 라우팅테이블 갱신. 인접라우터와 링크상태 정보 교환.

 

 

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

4단계: 전송 계층(Transport Layer) 

 

 

목적 : 양 끝단에 있는 사용자 간 신뢰성있는 데이터를 주고 받게 한다. 

 

단위 : segment (종단간 에러복구 및 흐름제어를 담당한다.) 

 

프로토콜 : TCP, UDP

 

TCP : 신뢰성있는 데이터 전송을 지원하는 연결 지향형 프로토콜. 패킷을 성공적으로 전달하면 ACK 신호 날림. 데이터의 순서를 보장해주며 흐름제어와 혼잡제어를 한다. 웹 HTTP 통신에 주로 사용 

 

UDP : 비연결형 프로토콜, TCP와 달리 연결성이 없다. 흐름제어는 하는데 혼잡제어는 하지 않는다.

TCP보다 빠르다. 하지만 데이터 전송 보장이 없기에 패킷손실발생 가능성이 높다. DNS나 멀티미디어에서 사용한다.

 

흐름제어 : 전송 측 , 받는 측 데이터 처리속도 차를 조절해준다.

혼잡제어 : 네트워크 내의 패킷 수가 넘치지 않게 방지해주는 역할을 한다.

 

 

 

장비 : L4 스위치 

 

L4 스위치란 ? 3계층에서 온 트래픽을 분석하여 서비스의 종류를 구분해준다.

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

5단계: 세션 계층(Session Layer) 

 

 

양 끝단 사용자간의 세션 생성과 유지, 종료에 필요한 기능을 제공하는 계층이다. (운영체제)

 

세션이란? 네트워크 상에서 양 호스트 종단간 일회용 논리적연결을 뜻한다. 예를 들면 일정시간동안 같은 사용자로 들어오는 일련된 요구를 하나의 상태로 보고 그 상태를 유지하는 것. 몇분간은 로그인 상태로 유지되는 것을 예로 들면 될 것 같다.

 

토큰을 사용해 대화를 관리, 토큰이란 권리를 표현한것.

 

세션 설정 프로토콜 : SSH, TLS(SSL) , NETBios 등등

 

SSH(Secure Shell) : 네트워크 상에서 다른 컴퓨터에 로그인하거나 원격 시스템에서 명령을 실행하고 다른 시스템으로 파일을 복사할 수 있도록 해 주는 응용 프로그램 또는 그 프로토콜.

포트는 22번씀

 

TLS(Transport Layer secures) : 다양한 종류의 보안통신을 하기 위한 프로토콜, 인터넷에서 정보를 암호화하여 송수신하는 프로토콜이다. 포트는 443번씀 

이  TLS와 HTTP를 조합하면 HTTPS가 됨. 

 

NetBios : 세션 내 연결관리와 에러복구를 수행한다. 통신프로토콜 만을 가리키는 경우, NetBios 대신에 NetBEUI 라고 부름

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6단계: 표현 계층(Presentation Layer) 

 

 

 

기능 : 코드간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터 형식상 차이를 다루는 부담을 덜어줌. 포장, 압축, 암호화.

ex) MIME 인코딩, 암호화

 

MIME(Multipurpose Internet Mail Extension) : 전자우편을 위한 표준 포맷, 전자우편은 7비트 ASCII 문자 사용하여 전송.

8bit 이상 코드를 사용하는 문자들은 MIME 포맷으로 해야함. 그리하면 SMTP로 전송, (SMTP는 우편전송 프로토콜이다. 포트 25 ). DNS의 MX 레코드를 사용한다.

 

사용프로토콜 : AFP, NCP, Telnet

Telnet은 로컬영역연결에 쓰이는 프로토콜이다. 데이터 표현이 상이한 응용프로그램의 독립성을 제공해준다.

 

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

7단계: 응용 계층(Application Layer) 

 

일반 사용자들이 사용하는 프로그램이 존재하는 계층이다.

사용자는 프로그램을 통해서 통신을 하게 되는 것.

 

응용프로그램의 종류 

FTP : 파일을 업로드 또는 다운로드하는 서비스 (21번 포트)

 

DNS : 주소를 웹브라우저에 입력하면 IP를 되돌려줌(53번 포트)

 

HTTP : 주소를 입력하면 HTML문서를 전송 or 수신받는다 (80번 포트), 웹브라우저와 웹서버 사이간 request, response를 수행하는 프로토콜이다.

 

Telnet : 특정 사용자가 지역적으로 다른곳에 위치한 컴퓨터를 온라인으로 연결해서 사용하는 서비스(23번 포트)

 

SMTP : 암호화 및 인증기능 없이 사용자의 email을 전달하는 프로토콜 

 

SNMP : 네트워크에 대한 트래픽이나 세션 등의 네트워크 상태를 모니터링 하고 정보를 전달해주는 프로토콜