OSI 7계층이란? Open System Interconnection의 약자로, 모든 정보통신기기의 표준 및 호환성을 위해서 만들어졌다.
우리가 네이버에 있는 서버에 통신할 때와 서로 다른 CPU끼리 통신이 가능한 이유도
전부 표준 모델을 바탕으로 만들어졌기 때문에 가능했다.
그러면 이제 각 계층마다 하는 역할은 무엇이며 대표적인 프로토콜과 장비는 어떤 것이 있는지 살펴보자.
1계층 물리 계층(Physical Layer)
우리가 사무실 내에서 통신을 하든 미국 서버를 접속을 하든 접속 매체가 필요하다.
1계층이 이 역할을 담당하며 접속 매체의 종류로는 무선(WIFI, 라디오 등), 랜 선(UTP), 광 케이블, 동축 케이블 등이 있다. 각 전송 매체마다 장 단점이 있다.
무선 매체의 경우, 물리적인 선의 연결이 필요가 없어 비교적 자유로운 이동이 가능하여
어디서든지 통신이 가능하다는 장점이 있다.
하지만 주파수가 높을 수록 물리적인 벽을 통과하기 힘들며
다른 대역의 주파수와 상쇄또는 보강되는 경우가 있어 피해를 볼 수 있다.
그렇다고 주파수를 낮추면 물리적인 벽은 통과할 수 있지만 높은 주파수에 비해 전송 속도가 낮아진다.
그래서 가정용으로 WIFI 5G를 사용할 때 거리가 멀어지거나 장애물이 있으면 제대로 통신이 안되는 이유이다.
UTP의 경우, 물리적인 매체가 있어 사용하는데 불편함이 있을 수 있지만 무선에 비해 더 빠른 속도를 제공하며
데이터의 전송 속도의 안정성이 무선보다 높다.
UTP도 CAT5, CAT5e, CAT6 등 등급을 나눌 수 있다.
등급이 높을 수록 차폐성 및 데이터 전송속도가 높아진다.
하지만 데이터 전송 속도가 높아질려면 UTP 케이블뿐만 아니라
네트워크 장비도 기가급 혹은 500M 급의 속도를 보증해줘야 한다.
또한 UTP 케이블의 경우, 전기 신호이기 때문에 거리가 멀어질수록 신호의 감쇠가 생겨
거리가 멀어질 때마다 리피터등의 증폭기 장비가 필요하다.
UTP는 8개의 선으로 되어 있으며 2개 선마다 서로 다르게 꼬여 있음을 볼 수 있다.
이는 차폐성때문에 이렇게 설계됬다고 할 수 있다.
UTP도 결국은 전기 신호기 때문에 간섭이 생긴다.
간섭을 최소한으로 하기 위하여 서로 다르게 꼬아 만든다.
하지만 이렇게 설계를 하더라도 결국 간섭이 생긴다.
이러한 간섭을 더 없앤 케이블이 바로 STP 케이블이라 할 수 있다.
(UTP = Unshield Twisted Pair, STP = Shield Twisted Pair)
광 케이블은 광 섬유 즉, 유리로 만들어진 케이블이며 빛을 이용한 통신매채이다.
때문에 속도가 매우 빠르며 전기가 아니기 때문에 신호가 감쇠하지 않아
리피터 등의 장비가 필요하지 않는 장점을 지니고 있다.
하지만 유리를 주로 쓰기 때문에 차후 유지보수에 문제가 생길 가능성이 있으며
광 케이블 가격또한 매우 비싸다는 단점이 있다.
데이터 전송 방식: Bit
2계층 데이터 링크 계층(Datalink Layer)
2계층하면 가장 먼저 떠오로는 단어가 2가지 있다. 바로 스위치와 MAC이다.
MAC는 NIC를 가진 통신기기마다 갖는 고유의 번호라고 볼 수 있다.
쉽게 예를 들면 MAC = 주민등록번호 IP = 전화번호라고 이해하면 된다.
주로 16진수로 표현하며 48비트로 되어있다.
데이터 링크 계층의 최종 목표는 데이터 손실 과 충돌 방지를 목표로 한다.
통신 방식은 주로 CSMA/CD 와 토큰링 방식이 있는데
현재는 CSMA/CD를 주로 사용하고, 토큰링 방식은 거의 사용하지 않는다.
토큰링 방식은 통신 기기가 5대인 경우 돌아가면서 데이터 통신을 할 토큰을 가진다.
이 토큰이 있는 기기만이 데이터를 전송할 수 있다.
이 방식은 충돌하지 않는 장점을 가지고 있지만 통신을 할 필요가 없는 기기에도
토큰을 강제적으로 줘야 되기 때문에 효율적이지 않다.
CSMA/CD 방식은 통신기기가 전송하고 싶을 데이터가 있으면 바로 보낸다.
만약 다른 통신기기와 동일한 시간에 데이터를 전송하는 경우, 데이터가 충돌하게 되었음을 인지하고,
랜덤한 시간에 다시보내게 된다.
이러한 특성을 가지고 있어 CS Carrier Sense(충돌 감지) MA Mutiple Access(다중 접속)
CD Collision Domain(충돌하는 공간)이라 한다.
대표적인 장비로는 스위치가 있다. 우리가 하나의 UTP 선이 있다고 가정하자.
하지만 인터넷이 필요한 PC가 2대 있는 경우 어떻게 해야할까 이럴 경우 사용하는 장비가 스위치이다.
데이터 전송 방식: Frame
3계층 네트워크 계층(Network 계층)
우리가 사무실 내에서만 통신을 할 때에는 3계층까지 통신할 필요가 없다.
같은 네트워크 대역에서만 통신을 할 때에는 2계층에서 해결이 가능하다.
하지만 네이버, 구글, 다음 등 네트워크 대역이 다른 곳을 이용할 때에는 라우터가 필요하다.
그렇다면 라우터란 무엇일까? 라우터는 일상생활에서 쉽게 예를 들 수 있다. 바로 네비게이션이다.
우리가 목적지까지 가고 싶을 때 가장 최적의 경로를 이용하려 한다.
비용과 시간이 가장 적게 드는 경로를 이용하려 한다.
인터넷도 마찬가지로 가장 빠른 전송 속도는 어디인지 트래픽(교통체증)이 적게 곳은 어디인지 계산을 하고
데이터를 전송을 해야 한다.
이러한 경로를 계산하는 장비가 바로 라우터이다.
대표적인 프로토콜은 IP라고 볼 수 있다.
Internet Protocol의 약자로 직역하면 인터넷을 이용하는데 사용하는 프로토콜이라고 볼 수 있다.
MAC이 물리적인 주소라면 IP는 논리적인 주소라 볼 수 있다.
MAC은 변경이 거의 불가능하지만 IP의 경우 변경이 가능하다.
데이터 전송 방식: Packet
4계층 전송 계층(Transport Layer)
전송 계층은 크게 두가지로 나눌 수 있다.
TCP(Transmission Control Protocol)와 UDP(User Datagram Protocol)가 있다.
TCP는 신뢰성 UDP는 비신뢰성의 특징을 가지고 있다. TCP는 어디에 사용할까?
문서, 글같이 순서또는 정확성이 중요한 곳에서 사용한다. 대표적인 프로토콜로는 HTTP, FTP, SMTP등이 있다.
UDP의 경우 순서또는 정확성보다는 신속성 및 실시간에 초점을 맞춘 프로토콜이다.
우리가 전화를 할 때 상대방이 "안녕하세요"라고 했다고 가정을 해보자.
이 신호가 문제가 생겨서 "안하녕세요"라고 왔다고 했을 때 TCP는 어떻게 할까 데이터를 다시 보내라고 요청한다.
하지만 UDP는 데이터를 재전송을 요구하지 않고 그대로 보낸다.
이렇게 함으로써 데이터를 빠르고 신속하게 보낼 수 는 있지만 데이터의 손실 문제는 보장하지 않는다.
대표적인 프로토콜로 TFTP, SNMP 등이 있다.
5계층 세션 계층(Session Layer)
세션 계층의 주된 기능은 데이터 통신 통로를 논리적으로 설정한다고 볼 수 있다.
세션 계층은 전이중(Full duplex), 반이중(Half Duplex), 단방향전송 방식을 설정하는계층이다.
전이중 방식은 송신자, 수신자가 서로 동시에 데이터를 전달할 수 있는 방식이다.
대표적인 예로 핸드폰이 있다.
반이중은 송신자, 수신자가 서로 데이터 전송은 가능하지만 동시에 할 수 없다는 것이 특징이다.
대표적인 예로 무전기등이 있다.
단방향방식은 송신자, 수신자가 정해져있으며 변경이 불가능하다.
데이터는 한쪽 방향, 송신자->수신자로 보내게 된다.
대표적인 예로 라디오, TV등이 있다.
6계층 표현 계층(Presentation Layer)
표현 계층은 데이터의 압축, 암호화, 인코딩, 복호화, 디코딩의 역할을 한다.
5계층에 있는 데이터 형식을 7계층이 이해할 수 있게 변환해주는 역할을 한다.
6계층과 7계층 현재 모호한 경계선때문에 TCP/IP 계층에선 5,6,7 계층을 하나의 계층으로 보기도 한다.
그만큼 각 계층의 경계선이 허물어졌다라고 본다.
7계층 응용 계층(Application Layer)
7계층은 추상적 계층이라 하기도 한다.
우리가 컴퓨터를 통해서 출력되는 화면이 대부분 7계층에 해당된다.
우리가 메일을 보낼 때, 웹브라우저를 통하여 인터넷에 접속할 때 모두
7계층을 통하여 접속한다. 즉, 사용자가 사용하려는 프로그램과
통신프로그램이 원할하게 작동 될 수 있도록 해주는 계층이다.
댓글