OSI 모델의 이해 (01)

OSI 모델은 각 계층의 주요 기능을 정리한 참조 모델입니다. 프레임워크 개발은 오래 전부터 시작되었습니다. 우리는 1960년대 후반에서 1970년대 중반까지 이 여정을 시작했으며, 그곳에서 컴퓨팅 분야의 확장과 더불어 전반적인 기술 발전이 이루어졌습니다. 또한 1972년 퐁과 같은 비디오 게임과 함께 1976년 크레와 같은 대형 슈퍼컴퓨터에 소형 개인용 컴퓨터에서 이르기까지 컴퓨터의 발전이 있었습니다.

 

이러한 발전과 동시에 국제표준화기구(ISO)와 국제전신전화협의위원회(CCITT)라는 두 국제기구는 네트워킹 상호운용성을 정의하고 표준화하기 위한 참조 모델을 개발하기 시작했습니다. 결국 1983년에 그 둘은 OSI 모델을 개발했습니다.

 

OSI 모델은 다음과 같은 다양한 용도로 사용됩니다: 

- 개발자를 위한 공통 프레임워크 제공
- 네트워크 관리자가 당면한 문제의 범위 좁히기
- 계층(레이어) 및 통신 장치 간 상호 운용성 활성화
- 학생들이 데이터 캡슐화의 전반적인 과정을 더 잘 이해할 수 있도록 각 계층을 세분화합니다.

 

개발자는 OSI 모델을 참조하여 시스템이 서로 통신하는 방법을 간략하게 설명합니다. 문제를 해결할 때 오작동의 원인이 된다고 생각하는 계층에 따라 문제를 언급하는 것이 일반적입니다. 장비 제조업체는 OSI 모델을 사용하여 제품이 모든 계층에서 작동하도록 보장합니다.

네트워킹 학생들은 이 모델을 사용하여 네트워킹으로의 여정을 시작합니다. 모든 신입생 네트워킹 수업의 주요 내용은 OSI 모델에 대한 소개입니다. 대부분의 경우 학생들은 이에 대해 들어본 적이 없기 때문에 복잡한 주제를 간단한 방법으로 제시하는 것이 어려울 수 있습니다. 첫 만남이지만, 배우기 쉽게 정보를 전달하는 것이 중요합니다.

또한 이 모델은 다음 섹션에 설명된 대로 프로토콜, PDU 및 각 계층의 목적 측면에서 각 계층에서 진행되는 작업에 대한 시각적 설명을 제공합니다.

 

Discovering the purpose, protocols, and PDUs

OSI 모델은 7개의 계층으로 구성되어 있습니다. 다음 그림은 OSI 모델의 몇 가지 요소를 보여줍니다. 왼쪽부터 우리는 다음을 봅니다:

- 각 계층을 부르는 번호
- 계층(레이어)의 이름
- 전송, 네트워크 및 데이터 링크, 각 계층에서 정의되고, 사용되는 주소체계
- 각 계층에서 정의되는 데이터의 명칭

 

 

OSI 7개 계층은 애플리케이션, 프레젠테이션, 세션, 전송, 네트워크, 데이터 링크 및 물리적 계층의 7개 계층에서 1개 계층까지입니다.

각 계층에 대해 본격적으로 학습하기 전에 좀더 쉽게 각 계층의 이름을 기억할 수 있도록  각 층의 첫 글자를 기억하는 것이 도움이 됩니다. OSI를 사용하면 다음 그림과 같이 두 개가 있습니다:

 

캡슐화 중에 전송, 네트워크 및 데이터 링크 계층은 각각 각 계층의 동작원리에 적절한 출발지 및 목적지 주소 지정을 위한 주소 체계를 사용합니다.

→ 전송 계층: 포트 주소를 사용합니다.
→ 네트워크 계층: IP 주소를 사용합니다.
→ 데이터링크 계층: MAC 주소를 사용

 

각 계층에서 데이터는 특정한 구조(PDU라고 불리움)로 만들어지며, 이는 위 계층이나 아래 계층으로 전달될 때 데이터의 모양을 정의하고 데이터, 세그먼트, 패킷, 프레임 및 비트를 포함합니다. PDU를 기억하기 위해서 다음과 같은 문장을 기억합니다.  "Do Some People Fear Binary?".

계층의 이름을 알고 나면 다음 단계는 각 계층의 역할, 목적 및 프로토콜을 다루는 것입니다. 각 계층의 개요를 설명할 때 일반적으로 계층 7, 즉 애플리케이션 계층부터 시작합니다. 이는 다음에 설명할 것처럼 이 계층이 네트워크와의 접촉을 시작하는 계층이기 때문입니다.

 

Evaluating the application layer

 

OSI 모델을 나타내는 그림을 보면 맨 위에는 애플리케이션 계층, 즉 계층 7이 있습니다. 이 계층에는 프로세스 간 통신을 허용하는 프로토콜이 포함되어 있으며 여기에서 네트워크와의 연결을 시작하여 다음과 같은 작업으,ㄹ 수행합니다.

- 웹페이지를 검색합니다.
- 이메일을 가져오거나 보내세요.
- FTP 서버에 파일을 업로드합니다.
- 동적으로 할당된 IP 주소를 요청합니다.

 

IP 네트워크에서 각 애플리케이션 계층 프로토콜은 해당 기능에 따라 특정 권장 사항, 요구 사항 및 옵션을 따릅니다. PDU와 함께 몇 가지 애플리케이션 계층 프로토콜에 대해 이야기해 보겠습니다.

 

Understanding the presentation layer

 

6계층은 프리젠테이션 레이어이며 선택적인 압축 및 암호화와 함께 적절한 데이터 형식을 담당합니다. 프리젠테이션 계층은 데이터를 애플리케이션에 제공하기 전이나 네트워크로 보내기 전에 데이터가 올바른 형식인지 확인합니다. 예를 들어 확장자가 .gz인 파일을 인터넷에서 다운로드하면 프레젠테이션 계층은 해당 파일과 연결할 애플리케이션을 검색하므로 OS가 파일을 올바르게 열 수 있습니다. 애플리케이션이 설치되지 않은 경우 다음 스크린샷과 같은 메시지가 표시됩니다.

 

 

 

응용 프로그램이 설치되어 있지 않은 경우 파일을 열 응용 프로그램으로 수동으로 선택하거나 적합한 응용 프로그램을 찾아서 설치할 수 있습니다.

프리젠테이션 계층은 데이터를 압축 및 압축 해제하는 선택적 서비스도 제공합니다. 압축은 중복성을 제거하고 데이터를 더 작게 만듭니다. 모든 데이터가 압축되는 것은 아니므로 이 기능은 선택 사항입니다.

이 계층은 또한 키를 사용하여 데이터를 스크램블링하는 암호화를 처리하므로 키가 없는 사람은 읽을 수 없는 형식으로 데이터를 암호화할 수 있습니다. 암호화도 선택 기능이므로 필수 사항이 아닐 수도 있습니다.

프리젠테이션 계층에는 PDU와 함께 다음 섹션에서 살펴볼 몇 가지 프로토콜이 있습니다.

 

Learning about the session layer

 

세션 계층, 즉 계층 5는 세션을 설정하고 유지하며 해제하는 역할을 합니다. 네트워크와 연결을 시작한 후 데이터를 교환하기 전에 OS는 세션을 성립해야 합니다. 두 엔드포인트가 서로 통신할 수 있도록 적절한 소켓, 즉 IP 주소와 포트를 OS는 생성합니다.

네트워크에서 통신 연결이 이루어지면 동시에 세션과 연결이 여러개 만들어집니다. 다음 스크린샷과 같이 명령줄로 이동하여 netstat를 실행하면 활성 연결을 확인할 수 있습니다:

 

위 그림에서는 TCP(Transmission Control Protocol) 연결만 볼 수 있습니다. TCP는 연결 지향적인 프로토콜로 양쪽 엔드포인트는 상대편과 주고받는 데이터의 트랜젝션 상태(전송상태)를 서로 교환해야 합니다. 그 결과로 통신의 트랜잭션 상태와 함께 로컬 및 상대방의 주소가 표시됩니다.

세션을 설정하는 것 외에도 다음을 포함하는 다른 서비스를 제공합니다:

- Authentication: 이것은 암호나 다른 형태의 인증을 요구함으로써 개체를 확인하고 식별합니다.
- Authorization: 엔티티에 적절한 권한이 있는 경우 리소스에 액세스할 수 있습니다.

- Checkpoint: 세션에서 오류를 모니터링하고 모든 데이터를 수신했는지 확인합니다. 전송에 오류가 있으면 세션 계층에서 누락된 데이터를 다시 요청할 수 있습니다.

 

세션이 종료된 후 세션 계층은 안전하게 세션을 종료합니다. 다음으로 세션 계층의 몇 가지 주요 프로토콜을 살펴보도록 하겠습니다.

 

Appreciating the transport layer

 

전송 계층 또는 계층 4는 네트워크를 통해 Connection-less 또는 Connection-Oriented 프로토콜을 사용하여 데이터를 전송하는 역할을 담당합니다. 캡슐화 프로세스는 이 계층에서 시작됩니다. 데이터는 아래방향의 계층을 통과하여 프레임이 되어 네트워크로 전송될 준비가 되면서 각 계층에서 필요한 헤더를 추가합니다.

어떤 전송 프로토콜을 사용할지는 애플리케이션에 따라 달라집니다. 데이터는 주로 TCP 또는 UDP(User Datagram Protocol)를 사용하여 전송됩니다. 그러나 전송 계층에는 몇 가지 다른 프로토콜이 있습니다. 살펴보도록 합시다.