🌐[Network] OSI 7계층 모델.

• 다수의 시스템을 서로 연결해서 통신하려면 선행적으로 전체 시스템 구조를 표준화해야 합니다.
• 국제 표준화 단체인 ISO(International Standard Organization)에서는 OSI(Open Systems Interconnection) 7계층 모델을 제안하여, 네트워크에 연결된 시스템이 갖추어야 할 기본 구조와 기능을 상세히 정의하고 있습니다.

1️⃣ 계층 구조.

• OSI 7계층 모델(OSI 7 Layer Model)에 따르면, 네트워크에 연결된 호스트들은 위 그림과 같이 7개 계층으로 모듈화된 전송 기능을 갖추어야 합니다.
• 일반 사용자는 OSI 7계층 맨 위에 있는 응용 계층을 통해 데이터의 송수신을 요청하며, 이 요청은 하위 계층에 순차적으로 전달되어 맨 아래에 있는 물리 계층을 통해 상대 호스트에 전송됩니다.
  • 그리고 요청이 각 계층으로 하달되는 과정에서 송수신 호스트 사이의 라우터들이 중개 기능을 수행합니다.
    • 일반적으로 라우터는 하위 3개 계층의 기능만 수행합니다.
• 데이터를 수신하는 호스트에서는 송신 호스트와는 반대 방향으로 처리가 이루어집니다.
  • 즉, 물리 계층으로 들어온 데이터는 순차적인 상향 전달 과정을 거쳐 응용 계층으로 올라갑니다.
    • 수신 호스트에서 처리가 완료된 결과를 회신할 때는 반대 과정을 순차적으로 밟아서 송신 호스트로 되돌아갑니다.
• 데이터를 송수신하는 최종 주체는 송수신 호스트 양쪽에 위치한 응용 계층이며, 하부 계층인 표현 계층은 응용 계층을 지원하기 위한 고유 기능을 수행합니다.
  • 이와 같은 계층 구조의 원리는 모든 상하 계층에 대하여 상대적으로 적용되며, 각각의 계층들은 데이터 전송에 필요한 기능들을 나누어 처리합니다.

1️⃣ 계층별 기능.

• OSI 7계층 모델의 각 계층은 독립적인 고유 기능을 수행하며, 하위 계층이 바로 위 계층에서 서비스를 제공하는 형식으로 동작합니다.

1️⃣ 물리 계층(Physical Layer).

• 네트워크에서 호스트들이 데이터를 전송하려면 반드시 물리적인 전송 매체로 연결되어 있어야 합니다.
• 물리 계층(Physical Layer)은 호스트를 전송 매체와 연결하기 위한 인터페이스 규칙과 전송 매체의 특성을 다루며, 크게 유선 매체와 무선 매체로 구분됩니다.

2️⃣ 데이터 링크 계층(Data Link Layer).

• 물리 계층으로 데이터를 전송하는 과정에서는 잡음(Noise)등과 같은 여러 외부 요인에 의하여 물리적인 오류가 발생할 수 있습니다.
• 데이터 링크 계층(Data Link Layer)은 물리 계층의 오류에 관한 오류 제어(Error Control) 기능을 수행하며, 이를 위해서는 오류의 발생 사실을 인지하는 기능과 오류 복구 기능이 필요합니다.
• 물리 계층은 물리적 전송 오류를 감지(Sense)하는 기능을 제공해 상위 계층인 데이터 링크 계층에서 오류를 인지할 수 있도록 해줍니다.
  • 그렇지 않은 경우는 데이터 링크 계층 스스로 별도의 기능을 수행하여 오류를 인지해야 합니다.
    • 대표적인 물리적 오류로는 데이터가 도착하지 못하는 데이터 분실과 내용이 깨져서 도착하는 데이터 변형이 있습니다.
      • 일반적으로 컴퓨터 네트워크에서 오류 복구는 송신자가 원래의 데이터를 재전송(Retransmission)하는 방식으로 처리합니다.

3️⃣ 네트워크 계층(Network Layer)

• 송신 호스트가 전송한 데이터가 수신 호스트까지 안전하게 도착하려면 여러 개의 중개 시스템인 라우터(Router)를 거쳐야 합니다.
  • 이 과정에서 데이터가 올바른 경로를 선택할 수 있도록 지원하는 계층이 네트워크 계층(Network Layer)입니다.
• 기본적으로 네트워크 내부 구조는 라우터들로 구성되고, 네트워크 바깥쪽에 연결되는 송수신 호스트 사이의 데이터 중개 기능을 수행합니다.
  • 데이터 중개 과정에서 오류가 발생할 수 있으므로 네트워크 계층에도 오류 제어 기능이 필요합니다.
• 네트워크 부하가 증가하면 특정 지역에 혼잡(Congestion)이 발생할 수 있는데, 혼잡 제어(Congestion Control)도 데이터의 전송 경로와 관계되므로 네트워크 계층이 담당합니다.

4️⃣ 전송 계층(Transport Layer)

• 컴퓨터 네트워크에서 데이터를 교환하는 최종 주체는 호스트가 아니고, 호스트 내부에서 실행되는 응용 네트워크 프로세스입니다.
• 네트워크 계층은 송수신 호스트 사이의 전송을 지원하지만, 응용 프로세스까지 전달하는 기능은 없습니다.
• 전송 계층(Transport Layer)은 송신 프로세스와 수신 프로세스 간의 연결(Connection) 기능을 제공하기 때문에 프로세스 사이의 안전한 데이터 전송을 지원합니다.
• 전송 계층은 데이터가 전송되는 최종적인 경로상의 양 끝단 사이의 연결이 완성되는 계층입니다.
  • 일반적으로 계층 4까지의 기능은 운영체제에서 시스템 콜(System Call) 형태로 상위 계층에 제공하며, 계층 5~7의 기능은 응용 프로그램으로 작성됩니다.

5️⃣ 세션 계층(Session Layer)

• 세션 계층(Session Layer)은 전송 계층에서 제공하는 연결의 개념과 유사한 세션 연결을 지원하지만, 이보다는 더 상위의 논리적 연결입니다.
  • 즉, 응용 환경에서 사용자 간 대화(Dialog) 개념의 연결로 사용되기 때문에 전송 계층의 연결과 구분됩니다.
    • 예를 즐어, 인터넷에서 파일 송수신 중에 연결이 끊기면 이는 전송 계층의 연결이 종료된 것입니다.
      • 이후 전송 계층의 연결을 다시 설정하여 이전에 데이터 송수신이 멈춘 지점부터 이어서 전송하는 기능을 세션 계층이 지원합니다.

6️⃣ 표현 계층(Presentation Layer)

• 표현 계층(Presentation Layer)은 전송되는 데이터의 의미(Semantic)를 잃지 않도록 올바르게 표현(Syntax)하는 방법을 다룹니다.
  • 즉, 정보를 교환하는 호스트들이 표준화된 방법으로 데이터를 인식할 수 있게 해줍니다.
    • 또한, 데이터의 표현이라는 본래의 기능에 더해, 현재의 표현 계층은 압축과 암호화라는 기능도 중요하게 다루고 있습니다.
      • 동영상과 같은 대용량의 멀티미디어 데이터를 압축(Compression)하면 전송 데이터의 양을 줄일 수 있습니다.
• 암호화는 네트워크 보안 기능의 하나이며, 외부의 침입자로부터 데이터를 안전하게 보호하는 기술입니다.
  • 인터넷을 통한 개인 정보의 처리와 금융 상거래가 증가하면서 인터넷 보안의 중요성이 커지고 있습니다.

7️⃣ 응용 계층(Application Layer)

• 응용 계층(Application Layer)은 일반 사용자를 위한 다양한 네트워크 응용 서비스를 지원합니다.
  • 단순히 정보 검색을 지원하던 시대를 지나서 오늘날 인터넷 환경은 인공지능과 결합하는 추세로 발전되고 있습니다.
    • 그에 따라 특정 분야에 한정되지 않고, 사회 전반의 모든 영역으로 네트워크 서비스는 발전하고 있습니다.