OSI Layer

💿 Physical Layer(물리 계층)

• 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송
• 통신단위는 비트이다.
• 데이터를 전달할 뿐 아니라 전송하려는 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등에는 전혀 신경쓰지 않는다.
• 이 계층에 속하는 대표적인 장비는 통신 케이블, 리피터, 허브등이 있다.

💿 DataLink Layer(데이터 링크계층)

물리 계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 수행할 수 있도록 도와주는 역할

• 통신에서의 오류도 찾고 재전송도 하는 기능
• 이 계층은 주로 맥 주소를 가지고 통신
• 대표적인 장비로는 브리지, 스위치 등이 있다.(MAC 주소 사용)
• 즉 브릿지나 스위치를 통해 맥주소를 가지고 물리계층에서 받은 정보를 전달함

💿 Network Layer(네트워크 계층)

데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)

• 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 것이 이 계층의 역할이다.
• 대표적인 장비는 라우터이며 요즘은 스위치도 라우팅기능을 수행할 수 있다.
• 여러개의 노드를 거칠 때 마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층
  • 다양한 길이의 데이터를 네트워크를 통해 전달하고 그 과정에서 전송 계층이 요구라흔 서비스 품질을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단 제공
• 라우팅, 흐름제어, 세그멘테이션, 오류 제어, 인터네트워킹 등을 수행한다.
• 데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층이다.
• 논리적인 주소 구조(IP), 곧 네트워크 관리자가 직접 주소를 할당하는 구조를 가지며 계층적이다.
• 서브넷의 최상위 계층으로 경로를 설정하고 청구 정보를 관리한다. 개방형 시스템들의 사이에서 네트워크 연결을 설정, 유지, 해제하는 기능을 부여하고 전송 계층 사이에 네트워크 데이터 유닛(NSDU: Network Service Data Unit)을 교환하는 기능을 제공한다.

IP 계층

TCP/IP 상에서 IP 계층의란 네트워크의 주소(IP 주소)를 정의하고 IP 패킷의 전달 및 라우팅을 담당하는 계층

• 하위 계층인 데이터링크 계층의 하드웨어적인 특성에 관계없이 독립적인 역할을 수행
• 주요 프로토콜
  • IP: 패킷의 전달
  • ICMP: 패킷 전달 에러의 보고 및 진단
  • 복잡한 네트워크에서 인터네트워킹을 위한 경로를 찾게 해주는 라우팅 프로토콜

IP 프로토콜

TCP/IP 기반의 인터넷 망을 통하여 데이터그램의 전달을 담당하는 프로토콜

• IP 계층에서 IP 패킷의 라우팅 대상, IP 주소 지정
• 신뢰성(에러제어), 흐름제어 기능이 전혀 없음(Best-Effort Service)
  • 신뢰성을 확보하기 위해 TCP와 같은 트랜스포트 계층에 의존
• 비연결성 데이터그램 방식으로 전달되는 프로토콜(Connectionless)
• 패킷의 완전한 전달(소실, 중복, 지연, 순서바뀜등이 없게함)을 보장 않음(Unreliable)
• IP 패킷 헤더 내 수신 및 발신 주소를 포함(IPv4, IPv6 헤더, IP주소)
• IP헤더 내 바이트 전달 순서: 최상위 바이트(MSB)를 먼저 보냄(Big-Endian)
• 경우에 따라 단편화 필요
• TCP, UDP, ICMP, IGMP 등이 IP 데이터그램에 실려서 전송

💿 Transprot Layer(전송 계층)

양 끝단의 사용자들이 신뢰성있는 데이터를 주고 받을 수 있도록 하며 사우이 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 고려하지 않도록 한다.

• 데이터가 도착하면 4계층에서 해당데이터를 하나로 합쳐서 5계층에 전달
• 오류제어, 흐름제어 이 계층 까지는 물리적인 계층에 솔함(TCP, UDP 프로토콜 사용)
• 시퀀스 넘버 기반의 오류제어 방식
• 특정 연결의 유효성을 제어하고 일부 프로토콜은 상태의 개념이 존재
• 연결기반(connection oriented)
  • 전송 계층이 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송(TCP가 대표적)

TCP 프로토콜

• 양 종단 호스트 내 프로세스 상호 간에 신뢰적인 연결 지향성 서비스 제공
• IP의 비신뢰적인 최신형 서비스에다가 신뢰적인 연결지향성 서비스를 제공
• 신뢰적인 전송을 보장함으로써, APp 구현이 쉬워짐
• 신뢰성(Reliable)
  • 패킷의 무결성 보장
• 연결 지향적(Connection-oriented)
  • UDP가 비연결성인 것과 달리, TCP는 연결 지향적
  • 연결 설정 및 연결 해체 필요

UDP 프로토콜

• 신뢰성이 낮은 프로토콜, 가상 회선을 설정할 필요가 없고 유연하며 효율적인 응용의 데이터 전송
• 비연결성, 신뢰성 낮음. 순서화되지 않은 Datagram 서비스 제공
• 확인 응답 없음
• 수신된 메세지의 순서를 맞추지 않음
• 흐름 제어를 위한 피드백을 제공하지 않음
• checksum을 제외한 특별한 오류 검출 및 제어 없음
• UDP는 프로그램 쪽에서 오류제어 기능을 스스로 갖추어야 함
• 데이터그램 지향의 전송계층용 프로토콜(논리적 가상회선 연결이 필요없음)
• 실시간 응용 및 멀티캐스팅 기능
  • 빠른 요청과 응답이 필요한 실시간 응용에 적합
  • 여러 다수 지점에 전송 가능
• 헤더가 단순(빠름)

💿 Session Layer(세션 계층)

데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결(포트 연결이라고도 한다.)

• 4계층에서도 연결을 맺고 종료할 수 있기 떄문에 우리가 어느 계층에서 통신이 끊어 졌나 판단하기에는 한계가 있음
  • 세션 설정, 유지, 종료, 전송 중단시 복구 등의 기능
• 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공
• 동시 송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duplex), 전이중 방식(Full Duplex)의 통신과 함께 체크 포인팅과 유휴, 종료, 다시 시작등을 수행
• TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임
• 통신하는 사용자들을 동기화하고 오류복구 명령들을 일괄적으로 다룬다.
  • 통신을 하기 위한 세션을 확립/유지/중단(운영체제)

💿 Presentation Layer(세션 계층)

데이터 표현이 상이한 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화한다.

• 코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어준다.
  • MIME 인코딩이나 암호화등의 동작이 이 계층에서 이루어진다.
  • 예를 들면 EBCDIC로 인코딩된 문서 파일을 ASCII 로 인코딩된 파일로 바꿔주는 것
  • 해당 데이터가 TEXT인지, 그림인지, GIF인지 JPG인지 구분 등이 표현 계층의 몫이다.
• 즉 사용자 명령어를 완성 및 결과 표현. 포장 압축 암호화

💿 Application Layer(응용 계층)

응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행

• 최종 목적지로서 HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, Telnet 등과 같은 프로토콜
• 일반적인 응용 서비스는 관련된 응용 프로세스들 사이의 전환을 제공한다.
• 즉 네트워크 소프트웨어 UI부분, 사용자의 IO 부분

💿 OSI 모델을 통한 데이터 전송

송신

1. App이 데이터를 Application Layer로 보냄
   • 레이어는 SMTP 프로토콜을 선택하고 데이터를 Presentation Layer로 넘김
2. Presentation Layer는 데이터를 압축하고 Session Layer로 넘김
   • 세션 계층은 세션을 시작함
3. 데이터는 Transport Layer로 넘어가 세그먼트로 나뉘며 이 세그먼트는 네트워크 계층에서 패킷으로 다시 나눠짐
   • 이는 데이터 연결 계층에서 프레임으로 나눠짐
4. 데이터 링크 계층은 해당 프레임을 물리 계층으로 전달 물리 계층은 1과 0의 비트스트림으로 변환하여 Media를 통해 전송

수신

1. 먼저 물리 계층은 비트스트림을 1과 0에서 프레임으로 변경해서 연결 계층으로 넘김
2. 데이터 연결 계층은 패킷으로 재조립 후 네트워크 계층으로 넘김
3. 네트워크 패킷으로 세그먼트를 만들어 전송 계층으로 넘기고 전송 계층은 세그먼트를 조립해 하나의 데이터를 만듬
4. 이제 데이터는 세션 계층이 Presentation 계층으로 넘기면 통신 세션 종료
5. Presentation Layer는 압축을 풀고 원본 데이터를 App 계층으로 넘김
6. App 계층은 사람이 읽을 수 있는 데이터를 소프트 웨어에 제공

다만 여기서 네트워크 장비들은 L2 장비라면 L2 까지만 읽고 다시 캡슐화를 통해서 다시 전송한다.