🌐[Network] OSI 7계층 모델 - OSI 7계층 모델.

• 네트워크에 연결된 컴퓨터들이 데이터를 주고받으려면 서로 연동할 수 있게 표준화된 인터페이스를 지원해야 합니다.
• 일반적으로 컴퓨터 네트워크에서는 계층 구조로 모듈화된 프로토콜 스택(Protocol Stack)을 사용합니다.
• 국제 표준화 기구인 ISO가 확립한 OSI(Open System Interconnection) 7계층 모델은 개방화된 Open 데이터 통신 환경에 적합한 계층적 구현 모델의 표준입니다.

1️⃣ OSI 7계층 모델.

• 위 그림은 ISO(International Standard Organization)에서 제시한 OSI 7계층 모델(OSI 7 Layer Model)입니다.
• 연결된 두 호스트가 각각 7개 계층으로 구성된 모듈을 수행함으로써 데이터 송수신이 가능합니다.
• 전송 데이터는 송신 호스트의 응용 계층에서 시작해 하위 계층으로 순차적으로 전달되어, 최종적으로 물리 계층에서 수신 호스트에 전달됩니다.
• 수신 호스트에서는 데이터를 상위 계층으로 순차적으로 이동시켜 응용 계층까지 보내줍니다.
• 데이터가 하위 계층으로 내려갈 때는 각 계층의 프로토콜에서 정의한 헤더 정보가 추가됩니다.
• 물리 계층을 제외한 모든 계층에서 헤더 정보가 추가되고, 물리 계층은 단순히 데이터 링크 계층에서 수신한 데이터를 수신 호스트의 물리 계층에 전달합니다.
• 데이터를 수신하는 호스트에서는 반대로 상위 계층으로 올라가며 순차적으로 헤더 정보를 제거하고 해석하면서 프로토콜 기능을 수행합니다.
• 위 그림에 표시하지는 않았지만, 송신 호스트와 수신 호스트 사이에는 다수의 라우터 등이 존재하여 중개 기능을 합니다.

용어 정의.

• 임의의 호스트에서 실행되는 계층 n 모듈은 상태 호스트의 n 모듈과 논리적으로 통신하는데, 이들이 사용하는 규칙을 계층 n 프로토콜(Protocol)이라고 합니다.
• 프로토콜의 역할은 프로토콜에서 정의된 기능을 수행하면서 필요한 정보를 서로 교환하는 것입니다.
• 프로토콜 기능을 원활하게 수행하려면 주소 표현 방법, 오류 제어, 흐름 제어 등의 기능이 설계와 구현 과정에서 반영되어야 합니다.
• 동일 계층에 위치한 통신 양단은 같은 프로토콜을 사용하여 통신하기 때문에 동료 프로세스(Peer Process)라 합니다.
• 한 호스트에서 상하로 이웃하는 계층에 위치한 모듈 사이에는 인터페이스(Interface)가 정의되어 둘 사이의 접근 방법을 제한합니다.
• 상위 계층에서는 하위 계층의 인터페이스를 통해 하위 계층의 서비스(Service)를 이용할 수 있습니다.
• 송신 호스트에서 데이터를 전달할 때는 동료 프로세스에 직접 전달하는 것이 아니라, 하위 계층을 통하여 간접적으로 서비스를 요청합니다.
  • 이 요청은 최하위에 있는 물리 계층까지 반복됩니다.
• 수신 호스트에서는 반대로 상위 계층으로 데이터가 전달되면서 프로토콜 기능이 동작합니다.
• 각 계층의 동료 프로세스가 직접 통신하는 형태를 보이지만, 실제로는 항상 물리 계층을 통해 데이터가 전송되는 것입니다.

헤더 정보.

• 프로토콜 스택의 맨 위에 위치한 일반 사용자는 전송 데이터가 있으면 이를 응용 계층에 보내 전송을 요청합니다.
• 응용 계층에서는 데이터에 자신의 프로토콜에서 정의한 헤더 정보를 추가해 표현 계층에 보냅니다.
• 표현 계층도 표현 계층에서 사용하는 프로토콜의 헤더 정보를 추가해 하위 계층으로 보냅니다.
  • 이러한 일련의 과정은 물리 계층에서 데이터가 물리적으로 전송될 때까지 반복됩니다.
• 물리 계층에서는 수신 호스트에 데이터를 물리적으로 전송하고, 이를 수신한 호스트에서는 송신 절차와 반대 방향으로 헤더를 제거하는 과정이 반복됩니다.
  • 즉, 계층별로 해당 계층의 헤더 정보를 해석하여 적절히 처리한 후에 상위 계층으로 올려줍니다.
    • 따라서 송신 호스트에서 계층별로 추가된 헤더 정보가 수신 호스트에서 해석 및 삭제되어 최상위 수신사는 원래의 전송 데이터만 받습니다.
      • 이때 각 계층의 프로토콜은 정해진 기능을 수행하여 데이터 송신 과정에서 발생하는 문제점을 해결해줍니다.
• 헤더 정보는 프로토콜마다 다르게 정의되며, 앞에서 설명한 주소, 오류 제어, 흐름 제어를 위한 정보들을 포함합니다.
• 프로토콜을 이해한다는 말은 프로토콜의 헤더 정보를 이해한다는 의미로 읽을 수 있을 정도로 헤더는 중요한 정보를 담고 있습니다.
• 특히, 인터넷의 기본 프로토콜인 TCP, UDP, IP의 헤더는 인터넷을 이해하는 데 많은 도움을 줍니다.

중개 기능.

• 위 그림에서 헤더 설명을 제외하고 중개 기능 설명을 추가하면 아래 그림이 됩니다.

• 그림과 같이 송신 호스트에서 수신 호스트로 데이터를 전달하려면 중개 역할을 수행하는 중개 노드를 거쳐야합니다.
• 중개 시스템은 데이터가 목적지까지 올바르게 전달되도록 경로 배정 기능을 수행합니다.
• 중개 시스템에서는 경로 배정 기능을 수행하는 네트워크 계층의 프로토콜이 동작하는데, 이와 같은 배정 기능을 라우팅(Routing)이라 합니다.
• 중개 노드인 라우터(Router)는 자신에게 도착한 데이터의 헤더 정보를 해석해서 적절한 경로를 선택해야 하며, 다음 라우터로 보내기 전에 헤더 정보를 수정하는 작업도 진행합니다.
• 라우터 좌우에 위치한 네트워크는 종류가 다를 수도 있습니다.
  • 네트워크가 다르면 물리적인 특성뿐 아니라, 하위 계층의 헤더 정보도 다를 수 있습니다.
    • 따라서 헤더 정보의 값을 해석하여 변환하는 작업은 라우터의 주요 기능에 해당합니다.