7개의 OSI 네트워킹 계층 설명
OSI(Open Systems Interconnection) 네트워킹 모델은 컴퓨터 시스템 간의 통신을 위한 개념적 프레임워크를 정의합니다. 이 모델은 물리적 하드웨어에서 고급 소프트웨어 애플리케이션까지 7가지 기본 네트워킹 계층을 식별하는 ISO 표준입니다.
모델의 각 계층은 특정 네트워킹 기능을 처리합니다. 이 표준은 관리자가 네트워크를 시각화하고 문제를 격리하며 새로운 기술의 사용 사례를 이해하는 데 도움이 됩니다. 많은 네트워크 장비 공급업체는 자사 제품이 삽입되도록 설계된 OSI 계층을 광고합니다.
OSI는 1984년에 국제 표준으로 채택되었습니다. 최초 발행 이후 발생한 네트워크 구현의 변화에도 불구하고 오늘날에도 여전히 관련성이 있습니다. 클라우드, 에지 및 IoT를 모두 모델 내에 수용할 수 있습니다.
이 기사에서는 7개의 OSI 계층을 차례로 설명합니다. 레이어 1로 레이블이 지정된 가장 낮은 수준에서 시작합니다.
1. 물리적 계층
모든 네트워킹은 물리적 장비에서 시작됩니다. 이 계층은 스위치 및 케이블과 같은 통신에 관련된 하드웨어를 캡슐화합니다. 데이터는 하드웨어가 공급된 입력에서 준비하는 이진수(0 또는 1)의 스트림으로 전송됩니다. 물리 계층은 이진수 1을 나타내는 5볼트 펄스와 같이 와이어를 통해 데이터를 인코딩하는 데 사용되는 전기 신호를 지정합니다.
물리적 계층의 오류로 인해 데이터가 전혀 전송되지 않는 경향이 있습니다. 플러그가 없거나 잘못된 전원 공급 장치로 인해 연결이 끊어질 수 있습니다. 두 구성 요소가 데이터 값의 물리적 인코딩에 대해 동의하지 않는 경우에도 문제가 발생할 수 있습니다. 무선 연결의 경우 신호가 약하면 전송 중에 비트 손실이 발생할 수 있습니다.
2. 데이터 링크 계층
모델의 두 번째 계층은 동일한 네트워크에서 서로 직접 연결된 두 장치 간의 통신과 관련됩니다. 합의된 프로토콜을 사용하여 데이터를 교환할 수 있는 링크를 설정하는 역할을 합니다. 많은 네트워크 스위치가 레이어 2에서 작동합니다.
데이터 링크 계층은 결국 비트를 물리 계층으로 전달합니다. 하드웨어 위에 위치하므로 데이터 링크 계층은 물리적 전송 문제에 대응하여 기본적인 오류 감지 및 수정을 수행할 수 있습니다. 이러한 책임을 정의하는 두 개의 하위 계층이 있습니다. 프레임 동기화 및 오류 감지를 처리하는 LLC(Logical Link Control) 및 MAC(Media Access Control)는 장치가 데이터 전송 권한을 획득하는 방법을 제한하기 위해 MAC(Media Access Control)을 사용합니다.
3. 네트워크 계층
네트워크 계층은 별도로 유지 관리되는 두 네트워크 간의 데이터 전송을 지원하는 첫 번째 수준입니다. 모든 장치가 동일한 네트워크에 존재하는 상황에서는 중복됩니다.
상위 레벨에서 네트워크 계층으로 들어오는 데이터는 먼저 전송에 적합한 패킷으로 나뉩니다. 응답으로 원격 네트워크에서 수신한 패킷은 사용 가능한 데이터로 재구성됩니다.
네트워크 계층은 몇 가지 중요한 프로토콜이 처음 만나는 곳입니다. 여기에는 IP(대상 경로 결정용), ICMP, 라우팅 및 가상 LAN이 포함됩니다. 이러한 메커니즘을 함께 사용하면 친숙한 정도의 사용성으로 네트워크 간 통신을 촉진할 수 있습니다. 그러나 이 수준의 작업이 반드시 신뢰할 수 있는 것은 아닙니다. 메시지가 성공하는 데 필요하지 않으며 반드시 재시도할 필요가 없습니다.
4. 전송 계층
전송 계층은 장치 간의 데이터 전송을 조정하기 위한 상위 수준의 추상화를 제공합니다. 전송 컨트롤러는 데이터를 보낼 위치와 전송 속도를 결정합니다.
계층 4는 TCP 및 UDP가 구현되는 곳으로 장치가 여러 통신 채널을 노출할 수 있도록 하는 포트 번호를 제공합니다. 결과적으로 로드 밸런싱은 종종 레이어 4에 위치하여 대상 장치의 포트 간에 트래픽을 라우팅할 수 있습니다.
전송 메커니즘은 성공적인 통신을 보장해야 합니다. 패킷 손실을 복구하고 실패한 전송을 재시도하기 위해 엄격한 오류 제어가 적용됩니다. 전송자가 사용 가능한 대역폭이 허용하는 것보다 더 빨리 데이터를 전송하여 원격 장치를 압도하지 않도록 흐름 제어가 시행됩니다.
5. 세션 계층
계층 5는 두 장치 간에 지속적인 통신 세션을 생성합니다. 세션은 새 연결을 협상하고 기간에 동의하며 데이터 교환이 완료되면 연결을 정상적으로 종료하는 데 사용됩니다. 이 계층은 전송되는 모든 데이터를 전송할 수 있을 만큼 세션이 오랫동안 열려 있도록 합니다.
체크포인트 제어는 Layer 5가 담당하는 또 다른 책임입니다. 세션은 진행 업데이트 및 재개 가능한 전송을 용이하게 하기 위해 체크포인트를 정의할 수 있습니다. 파일 업로드를 위해 몇 메가바이트마다 새로운 체크포인트를 설정할 수 있으므로 전송이 중단된 경우 발신자가 특정 지점에서 계속할 수 있습니다.
LDAP 및 NetBIOS와 같은 인증 및 로그온 기술을 포함하여 많은 중요한 프로토콜이 계층 5에서 작동합니다. 이는 특정 장치에서 최종 사용자 세션을 관리하기 위한 반영구적인 통신 채널을 설정합니다.
6. 프레젠테이션 레이어
프리젠테이션 계층은 모델에서 다음에 오는 애플리케이션 계층에 대한 데이터 준비를 처리합니다. 데이터가 하드웨어에서 데이터 링크를 거쳐 전송을 통해 구성되면 상위 수준 구성 요소에서 거의 사용할 준비가 된 것입니다. 프레젠테이션 계층은 필요할 수 있는 서식 지정 작업을 수행하여 프로세스를 완료합니다.
암호 해독, 디코딩 및 압축 해제는 이 수준에서 발견되는 세 가지 일반적인 작업입니다. 프리젠테이션 계층은 수신된 데이터를 결국 클라이언트 애플리케이션에서 사용할 수 있는 형식으로 처리합니다. 마찬가지로 아웃바운드 데이터는 네트워크 전송에 적합한 압축되고 암호화된 구조로 재형식화됩니다.
TLS는 프레젠테이션 계층의 일부인 주요 기술 중 하나입니다. 요청이 네트워크 클라이언트에 도달하기 전에 인증서 확인 및 데이터 암호 해독이 처리되므로 정보가 확실하다는 확신을 가지고 사용할 수 있습니다.
7. 애플리케이션 계층
애플리케이션 계층은 스택의 맨 위에 있습니다. 네트워크 최종 사용자가 인식하는 기능을 나타냅니다. OSI 모델의 응용 프로그램은 하드웨어, 데이터 링크, 세션 및 압축에 대해 생각하지 않고 완전한 데이터 전송을 용이하게 하는 편리한 종단 간 인터페이스를 제공합니다.
이름에도 불구하고 이 계층은 웹 브라우저나 이메일 클라이언트와 같은 클라이언트 측 소프트웨어와 관련이 없습니다. OSI 용어의 응용 프로그램은 계층 1-6을 통해 복잡한 데이터의 완전한 통신을 제공하는 프로토콜입니다.
HTTP, FTP, DHCP, DNS 및 SSH는 모두 애플리케이션 계층에 존재합니다. 이는 원본 장치와 원격 서버 간에 사용자 데이터를 직접 전송할 수 있는 높은 수준의 메커니즘입니다. 다른 계층의 작동에 대한 최소한의 지식만 있으면 됩니다.
요약
7개의 OSI 계층은 컴퓨터 네트워크를 통한 데이터 전송을 설명합니다. 각 계층의 기능과 책임을 이해하면 문제의 원인을 식별하고 새 구성 요소의 의도된 사용 사례를 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다.
OSI는 오늘날 일반적으로 사용되는 특정 네트워킹 구현에 직접 매핑되지 않는 추상 모델입니다. 예를 들어, TCP/IP 프로토콜은 네트워크 액세스, 인터넷, 전송 및 응용 프로그램의 4개 계층으로 구성된 보다 간단한 자체 시스템에서 작동합니다. 이들은 동등한 OSI 계층을 추상화하고 흡수합니다. 애플리케이션 계층은 OSI L5에서 L7에 걸쳐 있고 L1과 L2는 TCP/IP의 네트워크 액세스 개념에서 결합됩니다.
OSI는 직접적인 실제 적용이 부족함에도 불구하고 적용 가능합니다. 너무 오래 전부터 모든 배경의 관리자들 사이에서 널리 이해되고 있습니다. 상대적으로 높은 수준의 추상화는 또한 새로운 네트워킹 패러다임에 직면하여 관련성을 유지하도록 보장했으며, 그 중 많은 패러다임은 계층 3 이상을 대상으로 했습니다. 7개 계층과 그 책임에 대한 인식은 여전히 네트워크를 통한 데이터 흐름을 이해하는 동시에 새로운 구성 요소에 대한 통합 기회를 발견하는 데 도움이 될 수 있습니다.