[데이터통신] OSI 참조 모델

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<h1 id="osi-참조-모델">OSI 참조 모델</h1> <p>각 업체의 독자적인 기술은 통신의 유용성 및 타사 제품 간 통신 네트워크 문제가 대두되면서 이를 위해 국제 표준화 기구(ISO)에서는 단말기로부터 컴퓨터, 네트워크, 프로세스, 사용자 간의 표준화된 절차를 규정하도록 한 <strong>표준 프로토콜(OSI: Open System Interconnection)</strong>을 발표하였다</p> <h2 id="설계-원칙">설계 원칙</h2> <ul> <li>적절한 수의 계층을 두어 시스템의 복잡도를 최소화</li> <li>서비스 접점의 경계를 두어 되도록 적은 상호 작용이 되도록 하였다</li> <li>비슷한 층은 하나의 계층으로 묶어서 효율성을 증진시켰다</li> <li>인접 층의 서비스를 변형시키지 않는 범위에서 계층에 서비스를 개발할 수 있도록 하였다</li> </ul> <h2 id="osi-7계층의-구조와-기능">OSI 7계층의 구조와 기능</h2> <p class="align-center"><a href="../../assets/images/network/data-communication/osi-7-layer.png" title="OSI 계층 구조"><img src="../../assets/images/network/data-communication/osi-7-layer.png" alt="" title="OSI 계층 구조" class="align-center" /></a></p> <h3 id="물리-계층physical-layer">물리 계층(Physical Layer)</h3> <p>전송 매체와 전송 신호를 액세스하기 위한 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성을 규정짓는 최하위 계층</p> <ul> <li>통신 케이블, 전송 신호 방식, 물리적 정비를 정의</li> <li>매체 : 동축케이블, 광섬유, Twisted Pair Cable</li> <li><a href="#계층-간-데이터-단위">PDU</a> : 비트(스트림)</li> </ul> <h3 id="데이터-링크-계층data-link-layer">데이터 링크 계층(Data Link Layer)</h3> <p>인접한 장치 간에 원활한 데이터의 전송을 하도록 하며, 물리적 연결 간의 신뢰성 있는 정보를 전송하는 계층</p> <ul> <li>물리주소 결정, <strong>동기화</strong>, 오류, 흐름 제어로 프레임을 효과적으로 전송</li> <li>전화를 이용한 인터넷 접속 프로토콜(<code class="language-plaintext highlighter-rouge">PPP</code>) 기능을 담당</li> <li>프레임 동기화(<code class="language-plaintext highlighter-rouge">BASIC</code> 동기, <code class="language-plaintext highlighter-rouge">HDLC</code> 동기, <code class="language-plaintext highlighter-rouge">SDLC</code> 동기)</li> <li>신뢰성 있고 효율적인 데이터 전송</li> <li><strong>매체 액세스 제어</strong>(<code class="language-plaintext highlighter-rouge">CSMA/CD</code>, <code class="language-plaintext highlighter-rouge">Token-Bus</code>, <code class="language-plaintext highlighter-rouge">Token-Ring</code>)</li> <li>전송 제어 기능 담당</li> <li>논리적 연결인 <strong>링크를 확립하거나 해제</strong> 수행</li> <li>브리지, PPTP, L2TP, ARQ</li> <li><a href="#계층-간-데이터-단위">PDU</a> : 프레임</li> </ul> <h3 id="네트워크-계층network-layer">네트워크 계층(Network Layer)</h3> <p>통신 시스템 간의 경로를 선택하는 기능, 통신 트래픽의 흐름을 제어하는 기능 및 통신 중에 패킷의 분실로 재전송을 요청할 수 있는 오류 제어 기능을 수행</p> <ul> <li>패킷 정보를 목적지까지 전송</li> <li><strong>논리적 어드레싱</strong></li> <li>정보 교환 및 중계 기능을 담당</li> <li><strong>경로 선택</strong>, <strong>트래픽 제어</strong>, <strong>체증 제어</strong></li> <li>네트워크 연결을 관리</li> <li>IP, ICMP, IGMP, ARP, RARP</li> <li>라우팅 프로토콜(RIP, OSPF, BGP)</li> <li><a href="#계층-간-데이터-단위">PDU</a> : 패킷 or 데이터그램</li> </ul> <h3 id="전송-계층transport-layer">전송 계층(Transport Layer)</h3> <p>네트워크 종단 시스템 간의 데이터를 일관성 있고 <strong>투명한 데이터 전송</strong>을 제공할 수 있도록 종단 간에 통신을 지원</p> <ul> <li><strong>종단 사용자 간</strong>에 에러 복구와 흐름 제어를 제공</li> <li>공유 회선을 <strong>다중화, 집중화</strong></li> <li>주소를 지정</li> <li>신뢰도, 품질보증, 오류탐지 및 교정 기능 제공</li> <li>다중화(Multiplexing) 발생</li> <li>TCP, UDP</li> <li><a href="#계층-간-데이터-단위">PDU</a> : TCP 세그먼트</li> </ul> <h3 id="세션-계층session-layer">세션 계층(Session Layer)</h3> <p>응용 프로그램 간의 대화를 구성하고, 동기를 취하며 데이터 교환을 관리하기 위한 수단을 지원</p> <ul> <li>데이터가 전달되었으나 오류가 있는 데이터를 <strong>회복</strong>하기 위해 사용</li> <li>가상 연결을 제공하여 로그인/로그아웃 수행</li> <li>전송 방향 결정(<strong>전이중/반이중/단방향</strong>)</li> <li>데이터 교환, <strong>대화</strong>를 관리</li> <li>전자 사서함 기능을 제공</li> <li>통신 시스템 간의 <strong>회화 기능</strong>을 관리</li> <li>대동기점은 데이터 교환을 대화 단위로 분할하여 오류를 확인한다</li> <li>소동기점은 대화의 중간에 삽입되며, 응용 프로그램에 따라 오류 확인이 요구되지 않을 수도 있다</li> <li><a href="#계층-간-데이터-단위">PDU</a> : 메시지/데이터</li> </ul> <h3 id="표현-계층presentation-layer">표현 계층(Presentation Layer)</h3> <ul> <li>데이터 코드 <strong>변환, 압축, 번역, 암호화/해독</strong></li> <li>표현 형식을 제어</li> <li>정보 형식을 지정</li> <li><strong>구문</strong> 검색, <strong>문맥</strong> 관리</li> <li>GIF, ASCII, EBCDIC</li> <li>PDU : 메시지/데이터</li> </ul> <h3 id="응용-계층application-layer">응용 계층(Application Layer)</h3> <ul> <li>사용자가 OSI 환경에 접근이 가능하도록 한다</li> <li>OSI 네트워크 환경에서 사용자에게 서비스를 제공하는 계층</li> <li>FTP, SNMP, HTTP, Mail, Telnet ..</li> <li>PDU : 메시지/데이터</li> </ul> <h2 id="계층-간-데이터-단위">계층 간 데이터 단위</h2> <p><a href="../../assets/images/network/data-communication/osi-layer-data-unit.png" title="계층 간 데이터 단위"><img src="../../assets/images/network/data-communication/osi-layer-data-unit.png" alt="" title="계층 간 데이터 단위" class="align-center" /></a></p> <ul> <li> <p><strong>PCI</strong>(Protocol Control Information)<br /> 각 계층에서 처리되는 프로토콜 제어 정보로 <strong>하위 계층으로 전달</strong>되는 PDU에 추가되는 블록. 일반적으로 각 계층의 기능 및 프로그램이라 할 수 있다</p> </li> <li> <p><strong>PDU</strong>(Protocol Data Unit)<br /> 아래 계층으로 전달되는 데이터 단위로 <strong>PCI와 결합</strong>되어 전달</p> </li> <li> <p><strong>SDU</strong>(Service Data Unit)<br /> 상위 계층에서 전달받은 데이터 단위로 SDU는 <strong>PCI와 결합</strong>되어 하위 계층에 PDU 데이터 단위로 전달</p> </li> <li> <p><strong>SAP</strong>(Service Access Point)<br /> <strong>(N)층이 (N+1)층에 제공하는 서비스</strong>를 의미. (N)계층에서 (N+1)계층으로 전달되는 서비스를 (N)-SAP라고 한다.</p> </li> </ul>

OSI 참조 모델

각 업체의 독자적인 기술은 통신의 유용성 및 타사 제품 간 통신 네트워크 문제가 대두되면서 이를 위해 국제 표준화 기구(ISO)에서는 단말기로부터 컴퓨터, 네트워크, 프로세스, 사용자 간의 표준화된 절차를 규정하도록 한 표준 프로토콜(OSI: Open System Interconnection)을 발표하였다

설계 원칙

• 적절한 수의 계층을 두어 시스템의 복잡도를 최소화
• 서비스 접점의 경계를 두어 되도록 적은 상호 작용이 되도록 하였다
• 비슷한 층은 하나의 계층으로 묶어서 효율성을 증진시켰다
• 인접 층의 서비스를 변형시키지 않는 범위에서 계층에 서비스를 개발할 수 있도록 하였다

OSI 7계층의 구조와 기능

물리 계층(Physical Layer)

전송 매체와 전송 신호를 액세스하기 위한 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성을 규정짓는 최하위 계층

• 통신 케이블, 전송 신호 방식, 물리적 정비를 정의
• 매체 : 동축케이블, 광섬유, Twisted Pair Cable
• PDU : 비트(스트림)

데이터 링크 계층(Data Link Layer)

인접한 장치 간에 원활한 데이터의 전송을 하도록 하며, 물리적 연결 간의 신뢰성 있는 정보를 전송하는 계층

• 물리주소 결정, 동기화, 오류, 흐름 제어로 프레임을 효과적으로 전송
• 전화를 이용한 인터넷 접속 프로토콜(PPP) 기능을 담당
• 프레임 동기화(BASIC 동기, HDLC 동기, SDLC 동기)
• 신뢰성 있고 효율적인 데이터 전송
• 매체 액세스 제어(CSMA/CD, Token-Bus, Token-Ring)
• 전송 제어 기능 담당
• 논리적 연결인 링크를 확립하거나 해제 수행
• 브리지, PPTP, L2TP, ARQ
• PDU : 프레임

네트워크 계층(Network Layer)

통신 시스템 간의 경로를 선택하는 기능, 통신 트래픽의 흐름을 제어하는 기능 및 통신 중에 패킷의 분실로 재전송을 요청할 수 있는 오류 제어 기능을 수행

• 패킷 정보를 목적지까지 전송
• 논리적 어드레싱
• 정보 교환 및 중계 기능을 담당
• 경로 선택, 트래픽 제어, 체증 제어
• 네트워크 연결을 관리
• IP, ICMP, IGMP, ARP, RARP
• 라우팅 프로토콜(RIP, OSPF, BGP)
• PDU : 패킷 or 데이터그램

전송 계층(Transport Layer)

네트워크 종단 시스템 간의 데이터를 일관성 있고 투명한 데이터 전송을 제공할 수 있도록 종단 간에 통신을 지원

• 종단 사용자 간에 에러 복구와 흐름 제어를 제공
• 공유 회선을 다중화, 집중화
• 주소를 지정
• 신뢰도, 품질보증, 오류탐지 및 교정 기능 제공
• 다중화(Multiplexing) 발생
• TCP, UDP
• PDU : TCP 세그먼트

세션 계층(Session Layer)

응용 프로그램 간의 대화를 구성하고, 동기를 취하며 데이터 교환을 관리하기 위한 수단을 지원

• 데이터가 전달되었으나 오류가 있는 데이터를 회복하기 위해 사용
• 가상 연결을 제공하여 로그인/로그아웃 수행
• 전송 방향 결정(전이중/반이중/단방향)
• 데이터 교환, 대화를 관리
• 전자 사서함 기능을 제공
• 통신 시스템 간의 회화 기능을 관리
• 대동기점은 데이터 교환을 대화 단위로 분할하여 오류를 확인한다
• 소동기점은 대화의 중간에 삽입되며, 응용 프로그램에 따라 오류 확인이 요구되지 않을 수도 있다
• PDU : 메시지/데이터

표현 계층(Presentation Layer)

• 데이터 코드 변환, 압축, 번역, 암호화/해독
• 표현 형식을 제어
• 정보 형식을 지정
• 구문 검색, 문맥 관리
• GIF, ASCII, EBCDIC
• PDU : 메시지/데이터

응용 계층(Application Layer)

• 사용자가 OSI 환경에 접근이 가능하도록 한다
• OSI 네트워크 환경에서 사용자에게 서비스를 제공하는 계층
• FTP, SNMP, HTTP, Mail, Telnet ..
• PDU : 메시지/데이터

계층 간 데이터 단위

• PCI(Protocol Control Information)
  각 계층에서 처리되는 프로토콜 제어 정보로 하위 계층으로 전달되는 PDU에 추가되는 블록. 일반적으로 각 계층의 기능 및 프로그램이라 할 수 있다

• PDU(Protocol Data Unit)
  아래 계층으로 전달되는 데이터 단위로 PCI와 결합되어 전달

• SDU(Service Data Unit)
  상위 계층에서 전달받은 데이터 단위로 SDU는 PCI와 결합되어 하위 계층에 PDU 데이터 단위로 전달

• SAP(Service Access Point)
  (N)층이 (N+1)층에 제공하는 서비스를 의미. (N)계층에서 (N+1)계층으로 전달되는 서비스를 (N)-SAP라고 한다.