졍's 기술 블로그

OSI 7계층이란?

1. 개요

1.1. 두 대의 Computer가 통신하려면?

: 모든 File과 Program은 0과 1의 나열이므로 0과 1만 주고받을 수 있다.

두 대의 Computer를 전선 1대로 연결하면?

• 1을 보낼 때는 +5V의 전기를 전선을 통해 흘려보낸다.
• 0을 보낼 때는 -5V의 전기를 전선을 통해 흘려보낸다.

하지만 실제로는 잘 동작하지 않는다.

시간 당 전압을 나타내는 함수 (전자기파를 표현하는 함수)

주파수 = 1초당 진동한 횟수 [단위: 헤르츠(Hz)]

☞ 1초에 2번 진동했으므로 2Hz

불규칙한 전자기파의 경우 주파수 값이 하나로 고정되지 않는다.

☞ 파동이 진행되는 동안 주파수의 값이 계속 변한다.

전자기파 주파수 최솟값 = 1 Hz, 최댓값 = 10 Hz라고 가정했을 때 전선(전선 뿐 아니라 모든 매질)은 모든 주파수를 통과시킬 수 없다.

e.g., 어떤 전선이 5~8 Hz의 전자기파만 통과시킬 수 있다고 가정하면 위의 전자기파를 흘려보냈을 때 5~8 Hz인 신호만 통과해 엉뚱한 Data가 도착할 것이다.

1.2. Digital 신호의 전송

수직선과 수평선이 있는 전자기파는 항상 0 ~ 무한대 Hz의 주파수 범위를 가지며, 이런 전기 신호를 통과시킬 수 있는 전선을 없다.

그렇다면 어떻게 전송해야할까?

Digital 신호를 Analog 신호로 바꿔서 전송해야한다.

2. Physical Layer

: 물리적으로 연결된 두 대의 Computer가 0과 1의 나열을 주고받을 수 있게 해주는 Module

• Encoding : 0과 1의 나열(Digital 신호)을 Analog 신호로 바꾸어 전선으로 흘려보내는 것
• Decoding : 들어온 Analog 신호를 0과 1의 나열(Digital 신호)로 해석하는 것

2.1. Encoding과 Decoding

2.2. 사용 예

: Physical Layer는 대부분 HardWare적으로 구성되어있다.

e.g., PHY 칩

참고

https://youtu.be/1pfTxp25MA8

1. OSI 7 Layer

: 국제 표준기구 ISO가 발표한 Network Model

1.1. Physical Layer(물리 계층)

: Bit 신호들을 전기 신호로 변환해 전송하는 Layer

물리 계층 자세한 설명 보러 가기

1.2. Data Link Layer(데이터 링크 계층)

: 동일한 Network 내에서의 전송을 담당하는 Layer

☞ Network 계층은 서로 다른 두 Network 간의 전송을 담당한다는 점에서 차이가 있다.

☞ 오류 제어, 흐름 제어를 제공한다.

Data Link Layer의 오류 제어
: 오류 Frame을 버린다.

☞ 오류 Data를 재전송함으로써 오류를 복구하는 Transport Layer의 오류 제어와 차이가 있다.

1.3. Network Layer(네트워크 계층)

: IP, 라우터 장비가 속한 계층으로 Data의 전송을 담당하는 Layer

☞ host에 IP 번호를 부여하고 도착지 IP까지의 최적의 경로를 찾는다.(Routing)

1.4. Transport Layer(전송 계층)

: 서로 다른 두 네트워크 간의 전송을 담당하는 Layer

☞ Segmentation, 흐름 제어, 오류 제어 등을 제공한다.

Segmentation

흐름 제어

오류 제어

1.5. Session Layer(세션 계층)

: Session을 열고 닫는 기능 및 Session 복구를 지원하는 Mechanism의 Layer

Session 복구
Check Point를 통해 동기화한다.

Computer A에서 Computer B로 100MB의 Data를 전송하는 경우 (Check Point = 5MB)
48MB의 Data를 전송하는 도중에 연결이 끊기면 Check Point 덕분에 45MB부터 Session 재개가 가능하다.

1.6. Presentation Layer(표현 계층)

: Data의 변환, 압축, 암호화 등을 수행하는 Layer

1.7. Application Layer(응용 계층)

: 응용 프로세스를 직접 사용해 직접적인 응용 서비스를 수행하는 Layer

☞ HTTP, FTP, SMTP, Telnet 등과 같은 Protocol이 포함되어있다.

1.8. 전송 과정

2. TCP/IP Model

: OSI Model의 Presentation Layer, Session Layer가 Application Layer로 통합된 형태로 실제로 사용하는 Model

☞ OSI Model은 단지 Network를 묘사하기 위한 Model이다.

2.1. 전송 과정

① Transport Layer에서 TCP/UDP의 정보, Source Port, Destination Port 등의 정보를 Header에 넣어 Data 뒤에 붙이고 캡슐화한다.

② Network Layer에서 Source IP, Destination IP 등의 정보를 Header에 넣어 Segment 뒤에 붙이고 캡슐화한다.

③ Data Link Layer에서 Sorce MAC Address, 가장 가까운 Router의 MAC Address에 대한 정보를 Header에 넣어 Packet 뒤에 붙이고 캡슐화한다. 이 때 오류 제어를 위한 정보가 담겨있는 Trailer라는 정보도 함게 붙는다.

왜 Destination MAC Address가 아닌 Router의 MAC Address일까?

④ Physical Layer에서 Frame을 전기 신호로 바꿔 Data를 전송한다.

⑤ Computer A에서 Switch로 Data를 전송한다.

☞ Decaptulation을 통해 L2 Header에 대한 정보를 살펴보고 Destination(Router) MAC Address를 확인한다.

⑥ Switch에서 Router로 Data를 전송한다.

☞ Decaptulation을 통해 L3 Header에 대한 정보를 살펴보고 Destination(Computer B) IP Address를 확인한다.

⑦ Router에서 Routing Table을 통해 Computer B의 MAC Address를 확인한다.

☞ L2 Header의 Destination MAC Address를 Update한다.

⑧ Router에서 Switch로 Data를 전송한다.

☞ Decaptulation을 통해 L2 Header에 대한 정보를 살펴보고 Destination(Computer B) MAC Address를 확인한다.

⑨ Switch에서 Cam Table을 통해 Computer B로 Data를 전송한다.

참고

https://youtu.be/Fl_PSiIwtEo