[리눅스 마스터 2급/네트워크, CS면접 ] OSI 7계층

• IOS 7 Slayer( 7계층)?

 

• 통신이 일어나는 과정을 7단계로 정의한 국제 통신 표준 규약이다.
• 계층, 상하구조가 존재한다 >> 물리적인 연결이 있어야 데이터를 보낼 수 있고 소프트웨어가 작동한다.
• 각 계층은 독립적이다 >> 유지관리하기 용이하다
• 순서(A>P>S>T>N>D>P)
  암기 TIP ! APart 1ST NeeD Partition

7Layer Model

• 계층별 설명

• 물리(Physical Layer) - 하드웨어의 특성
  데이터를 전기적인 신호로 변환(데이터 전송)해서 주고받는 기능을 진행하는 공간.
  장비 : 리피터, 통신 케이블, 허브, 모뎀
  데이터 단위 : 데이터는 0 과 1(비트열) == on/off의 전기적 신호
  데이터를 전달하기만 할 뿐, 상태에 대해서는 전혀 확인하지 않는다.
  신호를 주고 받기위한 전기적, 기계적, 기능적 특성(논리적 통신)을 이용해 데이터 전송
  대역폭과 전송 효율이 중요하다.
  장비 : Hub, Repeater, Cable
  프로토콜 : Ethernet.RS-232C
  
  
• 데이터 링크 (Data Link Layer) - 소프트웨어의 특성
  전송단위(프레임)을 오류없이 전달하여 신뢰성 있는 데이터 전송을 제공한다.
  CRC 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요하다.
  MAC주소를 통해 통신한다. 프레임에 Mac주소를 부여하고 에러검출,재전송, 흐름제어를 한다.
  링크 유형마다 다른 프로토콜을 가질 수 있다.
  데이터그램을 받아서 프레임이라 하는 패킷으로 캡슐화 한다.
  하드웨어와 소프트웨어 특성을 둘 다 가진다.
  장비 : 브릿지, 스위치
  데이터 단위 : 프레임(Frame)
  프로토콜 : MAC, PPP, HDLC, Frame-Relay, FDDI, ATM...
  
  

• 네트워크 (Netwrok Layer)
  여러개의 노드를 거칠때마다 경로를 찾아주는 역할
  다양한 길이의 데이터를 네트워크를 통해 전달하고, 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)를 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공한다.
  라우터를 통해 경로를 선택하여 IP주소를 지정하고 경로에 따라 패킷을 전달해준다.
  사용되는 장비 : 라우팅
  수행 : 라우팅, 흐름제어, 세그맨테이션/디세그맨테이션, 오류 제어, 인터네트워킹
  프로토콜 : IP, ICMP, IGMCP
  
  - IP
  데이터 세그먼트를 패킷으로 만들어 전송하는 역할
  패킷을 분할/병합하고, 라우터간의 패킷을 전송할때 100% 도착하는 것을 보장할 수 없음
  비신뢰성과 비연결형이 특징
  
  -ICMP
  메시지에 대한 오류보고와 이에 대한 피드백을 원래 호스트에 보고하는 역할
  ICMP제어 메시지는 IP패킷의 형태로 전달되고, Ping 명령이 사용하는 프로토콜이다.
  
  -ARP
  동적으로 특정 프로토콜에 의해서 필요할때마다 목적지 호스트의 하드웨어 주소를 찾는 역할
  
  
  
• 전송(Transport Layer)
  주로 전송되는 전송 제어 프로트콜(TCP)은 데이터를 전송하기 전에 먼저 두 호스트의 전송층 사이에 논리적 연결을 설정하는 연결 지향 프로토콜이다.
  사용자 데이터그램 프로토콜(UDP)은 논리적 연결을 설정하지 않고 User Datagram을 전송하는 비연결형 프로토콜이다.
  두 호스트 시스템으로부터 발생하는 데이터의 전송 조율한다.
  포트를 열어두고 프로그램들이 전송할 수 있도록 해준다.
  시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용한다.
  특정 연결 유효성을 제어하고, 일부 프로토콜은 상태 개념(ststeful), 연결 기반(connection oriented)이다.
  사용되는 장비 : Gateway
  프로토콜 : TCP, UDP, ARP
  
  -TCP (Transmission Control Protocol)
  패킷을 전송할 두 지점을 네트워크 상에 있는 최단경로로 찾아서 1:1로 직접 연결한 뒤 패킷을 주고받는다.
  전송과 오류 수정에 있어 신뢰도가 높다.
  직접 두 지점을 제어하기 때문에 다른 프로토콜에 비해 상대적으로 많은 전송 시간이 필요하다.
  사용자 데이터전송, 대용량 전송에 이용된다.
  
  -UDP (User Datagram Protocol)
  비연결 전송 프로토콜로 세그먼트를 보내기만 하고 응답을 주고 받지 않는다.
  제대로 전달되었는지 확인하지 않고 오류 수정도 하지 않는다.
  TCP에 비해 속도가 빠르며, 직접 연결에 따른 부하를 줄일 수 있다.
  내부 메시지 및 데이터 전달, 소규모 데이터 전송, DNS에서 많이 이용된다.
  
  
  

• 세션(Session Layer)
  데이터가 통신하기 위한 논리적 연결 담당(포트연결이라고 할 수 있다.)
  통신 시스템 사용자간의 연결을 유지 및 설정
  동시송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duplex), 전이중 방식(Full Duplex)의 통신과 함Rp, 체크 포인팅과 유휴, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다.
  TCP/IP 세션을 만들고 없앤다.
  프로토콜 : SSH, TLS 등
  
  
• 표현(Presentation Layer)
  코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어준다.
  MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어진다.
  운영체계의 한 부분으로 입력 또는 출력되는 데이터를 하나의 표현 형태로 변환한다.
  이해할 수 있는 포맷 변환
  프로토콜 : JPEG, MPEG, SMB, AFP
  
  
  파일 인코딩, 명령어 포장, 압축, 암호화(데이터 변환)
  JPEG, MPEG
  
  
• 응용(Application Layer)
  사용자가 네트워크에 접근할 수 있도록 해주는 계층(서비스 제공)
  응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.
  일반적인 응용 서비스는 관련된 응용 프로세스들 사이의 전환을 제공한다.
  프로토콜: DHCP, DNS, FTP, HTTP, Telnet, SMTP

 

(왼쪽)캡슐화/ 캡슐해제화(오른쪽)

• Header
  각 계층의 프로토콜은 정해진 기능을 수행하여 데이터 송신 과정에서 발생하는 문제점 해결
  
  

1. 일반 사용자 (송신자): 전송 데이터가 있으면 이를 응용 계층에 보내 전송을 요청한다.
2. 응용 계층 : 데이터에 자신의 프로토콜에서 정의한 헤더 정보를 추가해 표현 계층에 보낸다.
3. 표현 계층에서 사용하는 프로토콜 헤더 정보를 추가해 하위 계층으로 보낸다.
4. 이러한 일련의 과정이 물리 계층에서 데이터가 물리적으로 전송될 때까지 반복된다.
5. 물리 계층에는 수신 호스트에 데이터를 실제로 전송한다.
6. ===========================중개 : 라우터 ===========================
7. 수신자의 물리 계층에서는 반대 방향으로 헤더를 제거하는 과정이 반복된다.
8. 각 계층의 헤더 정보를 계층별로 각자 해석하여 적절히 처리한 후에 상위 계층으로 올린다.
9. 일반 사용자(수신자): 해석 및 삭제되어 원래의 전송 데이터만 받게된다.

• 중개 시스템
  송신 호스트에서 수신 호스트로 데이터를 전달하려면 중개 역할을 수행하는 중개 노드를 거쳐야 한다.
  중개 노드 과정 : 라우팅(Routing)

• 라우팅(Routing)
  경로 배정 기능: 데이터가 목적지까지 올바르게 전달되도록 을 수행한다.
  네트워크 계층의 프로토콜에서 동작한다.
  송신자(네트워크1) >>>> router(routing) >>>> 수신자(네트워크2)
  송신자 : 헤더 정보 보냄
  Router : 송신자의 헤더 정보를 해석 및 변환, 적절한 경로로 전달
  네트워크가 다르면 물리적인 특성뿐아니라, 하위 계층의 헤더 정보도 다를 수 있다.