OSI 7 계층이란
OSI 7 계층(Open Systems Interconnection model)은 네트워크 통신 과정을 7단계로 구분하여 설명하는 국제 표준 모델입니다.
이를 이해하기 위해서는 계층별 특징, PDU(Protocol Data Unit), 계층별 사용되는 프로토콜과 장비 등을 숙지하는 것이 중요합니다. 또한 캡슐화라는 개념을 통해 각 계층이 서로 계층적으로 연결되어 있다는 개념을 이해하는 것이 필요합니다.
(참고) OSI 7 계층이 등장한 이유
OSI 7계층 도입 이전에는 각 네트워크 장비 제조사마다 자체적인 통신 프로토콜을 사용하거나, 프로토콜 및 장비 설계에 통일된 기준이 없어 다양한 문제가 발생했습니다.
대표적으로는 제조사 간 호환성 문제, 네트워크 장애 시 원인 파악의 어려움 등이 있었으며, 이는 네트워크 환경의 확장성과 효율성에 큰 제약을 주었습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 국제표준화기구(ISO, International Organization for Standardization)는 OSI 7계층 모델을 개발하여, 네트워크 구성과 통신 방식을 표준화하였습니다.
2. OSI 7 계층별 특징
물리 계층(Physical Layer, L1)
컴퓨터가 이해할 수 있는 0과 1로 된 비트 스트림을 아날로그형태의 전기 신호(유선) 또는 광 신호(무선)로 변환하고, 이를 다시 비트 스트림으로 바꾸는 계층입니다.
데이터 링크 계층(Data Link Layer, L2)
같은 네트워크(LAN) 내에 있는 두 장치 간의 데이터 전송과정에서 흐름제어와 오류제어를 처리하는 계층입니다.
이를 통해 데이터의 신뢰성 있고 안정성 있는 전송을 보장합니다.
또한 해당 계층에서는 MAC 주소라는 물리적인 주소체계가 등장하여 송수신지를 특정할 수 있습니다.
네트워크 계층(Network Layer, L3)
데이터 링크 계층 까지는 같은 네트워크 범위에서 통신하는 LAN통신이었다면, 네트워크 계층은 다른 네트워크끼리 통신하는 WAN 통신을 수행합니다.
다른 네트워크끼리 통신함에 따라 기존에 사용하던 물리적인 주소로는 한계가 있어, IP 주소라는 논리적인 주소가 등장하였고, 데이터 통신을 위해 거쳐가야 할 경로들이 많아짐에 따라 최적의 경로를 결정하는 라우팅이라는 개념이 등장했습니다.
전송 계층(Transport Layer, L4)
데이터링크 계층까지는 같은 네트워크(LAN) 내에서의 안정적인 데이터 전송을 담당했다면,
전송 계층은 서로 다른 네트워크(WAN) 간의 안정적인 통신(흐름 제어, 오류 제어)을 담당하는 계층입니다.
이를 종단 간 통신(end-to-end communication)에서 신뢰성 있는 데이터 전송, 흐름 제어, 오류 제어 등을 수행한다고 이야기합니다.
세션 계층(Session Layer, L5)
세션 계층은 이름 그대로 세션을 관리하기 위한 계층입니다.
여기서 세션이란 통신을 주고받는 호스트(쉽게 말해 컴퓨터)의 응용프로그램 간 연결 상태를 의미한다. 세션은 호스트 간 통신을 연결, 유지, 종료하는 역할을 합니다.
표현 계층(Presentation Layer, L6)
송수신자가 이해할 수 있도록 표현방식을 바꾸는 계층으로, 비유하자면 번역기와 같은 역할을 하는 계층입니다.
구체적으로 이미지 파일에 png나 jpeg 같은 확장자를 부여하는 것도 표현계층에 속한다고 할 수 있습니다. 또한 압축, 암호화와 같은 작업이 표현 계층에서 수행됩니다.
응용 계층(Application Layer, L7)
OSI 7 계층의 최상단에 위치한 계층으로 사용자 또는 응용프로그램과 가장 밀접한 계층입니다.
해당 계층에서는 웹 브라우저 프로그램에 웹페이지를 제공(HTTP, HTTPS)하거나, 파일을 전송(FTP)하거나, 이메일을 보내는(SMTP) 여러 작업들이 응용계층에서 수행됩니다.
3. PDU(Protocol Data Unit)
각 계층에서 송수신하는 데이터 전송단위를 PDU라고 합니다.
4. 캡슐화(Encapsulation)와 역캡슐화(Decapsulation)
네트워크는 데이터를 송신할 때 캡슐화(Encapsulation)를 거치고, 데이터를 수신할 때 데이터 수신 역캡슐화(Decapsulation) 과정을 거칩니다.
여기서 캡슐화(Encapsulation)는 상위계층의 PDU에 헤더를 추가하여 하위계층이 이해할 수 있는 PDU로 만드는 것을 의미하고, 역캡슐화(Decapsulation)는 캡슐화의 반대로 헤더를 제거해서 상위계층이 이해할 수 있는 데이터 전송단위로 만드는 것을 의미합니다.
참고자료
OSI 7계층별 장비
OSI7계층은 두가지 계층으로 나뉠수 있다. 소프트웨어 형태로 구현되며, 사용자와 애플리케이션과 가까운 상위계층(L7~L5), 하드웨어 형태로 구현되며, 데이터 전송과 관련된 하위계층(L1~L4)가 있
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