🌐[Network] OSI 7계층 모델 - 계층별 기능.

1️⃣ 계층별 기능.

• OSI 7계층 모델의 모든 계층이 중요하지만, 특히 전송 계층이 중요합니다.
• 전송 계층은 통신 양단에 있는 전송 연결의 주체(프로세스) 사이에 종단 연결을 제공합니다.
• 호스트에서 실행되는 프로세스와 프로세스 사이에 연결을 설정하여 데이터를 주고받을 수 있게 해주는 것이 전송 계층입니다.
• 전화 시스템을 예로 들면, 통화자 사이에 통화 연결을 설정하는 것이 바로 전송 계층입니다.
• 전송 계층의 하위에 있는 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층은 전송 계층의 연결을 설정하고 지원하는 역할을 수행합니다.
• 상위에 있는 세션 계층, 표현 계층 응용 계층은 전송 계층의 연결을 어떻게 활용할지에 대하여 다룹니다.
  • 따라서 OSI 7계층 모델은 전송 계층을 기준으로 두 부분으로 나뉜다고 볼 수 있습니다.
• 실제로 인터넷 모델인 TCP/IP 프로토콜은 운영체제 내부에 계층 4까지의 기능을 구현하고, 상위 계층의 기능은 사용자 프로그램으로 구현합니다.

1️⃣ 물리 계층.

• OSI 7계층 모델의 맨 밑에 위치하는 물리 계층(Physical Layer)은 전송 매체의 물리적 인터페이스에 관한 사항을 기술합니다.
  • 즉, 전송 매체에서는 개별 정보의 비트(Bit) 교환 문제를 다룹니다.
• 물리 계층은 하드웨어 시스템으로 구현되고, 계층 2이상의 프로토콜들은 소프트웨어적으로 구현됩니다.
• 물리 계층에서 다루는 전송 매체의 특성에는 데이터의 전송 속도, 송수신 호스트 사이의 클록 동기화 방법, 물리적 연결 형태 등이 있습니다.

2️⃣ 데이터 링크 계층.

• 데이터 링크 계층(Data Link Layer)은 물리 계층을 통해 전송되는 데이터의 물리적 전송 오류를 해결합니다.
• 결과적으로 상위의 네트워크 계층에 신뢰성 있는 패킷 전송을 보장해주어 물리적 전송 오류에 대한 부담을 없애줍니다.
• 데이터 링크 계층은 갈림길에서 전송 경로를 선택할 수 없으므로 두 호스트가 일대일로 직접 연결된 환경에서만 데이터 전송을 지원합니다.
• 데이터 링크 계층을 이용해 전송되는 데이터를 프레임(Frame)이라 부릅니다.
• 프레임 헤더에 표시되는 송수신 호스 정보에는 LAN 카드에 내장된 송수신 호스트의 MAC 주소가 기록됩니다.
• 데이터 링크 계층은 다른 상위 계층처럼 송신 호스트와 수신 호스트 사이의 전송 속도 차이를 고려한 흐름 제어 기능도 지원할 수 있습니다.

3️⃣ 네트워크 계층.

• 네트워크 계층(Network Layer)은 송신 호스트가 전송한 데이터가 어떤 경로를 통해 수신 호스트에 전달되는지를 결정하는 라우팅 문제를 처리합니다.
• 전달 경로 선택은 미리 정해지는 정적인(static) 방식과 네트워크의 현재 부하 상태에 따라 결정되는 동적인(Dynamic) 방식으로 구분합니다.
• 네트워크 계층에서는 전송 데이터 패킷(Packet)이라 부르며, 중개 과정에서 경로 선택의 기준이 되는 호스트 주소가 필요합니다.
• 인터넷에서는 IP 프로토콜이 네트워크 계층의 기능을 수행하므로 호스트의 IP 주소가 경로 선택에 중요한 기준이 됩니다.
• 인터넷에 연결된 호스트는 네트워크 계층의 주소와 데이터 링크 계층의 주소를 모두 가집니다.
• 컴퓨터 네트워크를 이용해 전송되는 패킷이 지나치게 많으면 네트워크의 전송 속도가 떨어집니다.
• 네트워크의 전송 속도가 감소하면 프로토콜 동작에 많은 영향을 미칠 수 있는데, 네트워크 트래픽이 과도하게 증가하는 문제를 조절하는 혼잡 제어(Congestion Control) 기능도 네트워크 계층에서 담당합니다.

4️⃣ 전송 계층.

• 전송 계층(Transport Layer)은 송신 프로세스와 수신 프로세스를 직접 연결하는 단대단(End-to-End) 통신 기능을 제공합니다.
• 전송 계층 아래에 있는 하위 계층은 호스트와 호스트 사이의 데이터 전송 과정에서 발생하는 문제들만 반영합니다.
• 반면 전송 계층은 호스트 내부에서 논리적으로 구축되는 연결 주체인 프로세스 사이의 통신 문제를 다룹니다.
• 전송 계층에서는 전송 오류율, 전송 속도 등과 같은 일반 사용자의 서비스 요구 유형에 대한 고려와 흐름 제어 기능도 제공합니다.

5️⃣ 세션 계층.

• 세션 계층(Session Layer)의 기능은 전송 계층과 거의 유사합니다.
• 그러나 사용자에게 원격 파일 전송이나 원격 로그인 등과 같은 상위적 연결 개념인 세션 기능을 제공한다는 점이 다릅니다.
• 특히 전송 계층의 연결이 일시적으로 끊어 졌을 때 이를 복구하여 세션이 유지될 수 있도록 합니다.
• 세션 계층에서는 송수신 호스트 사이의 대화 제어를 비롯해 상호 배타적인 동작을 제어하기 위한 토큰 제어, 일시적인 전송 장애를 해결하기 위한 동기(Synchronization) 기능 등을 제공합니다.

6️⃣ 표현 계층.

• 계층 5까지는 주로 데이터의 전송에 관한 내용을 다루지만 표현 계층(Presentation Layer)은 데이터의 의미(Sementic)와 표현 방법(Syntax)을 처리합니다.
  • 즉, 통신 양단에서 서로 이해할 수 있는 표준 방식으로 데이터를 코딩(Coding)하는 문제를 다룹니다.
• 호스트의 데이터 표현 방법이 서로 다르면 상대방의 데이터를 이해할 수 있도록 적절하게 변환하는 과정이 필요합니다.
• 인터넷상에서 개인 정보의 유통과 상거래가 활발해지면서 보안의 중요성이 강조되고 있는데, 데이터를 암호화하는 기술도 표현 계층에서 다룹니다.
• 또한 영상 정보 같은 대용량 데이터의 크기를 줄여주는 압축도 표현 계층의 주요 기능입니다.

7️⃣ 응용 계층.

• 최상위의 응용 계층(Application Layer)에서는 다양하게 존재하는 응용 환경에서 필요한 기능을 다룹니다.
• 응용 환경은 매우 다양해 범위가 방대하지만, 초기 인터넷에서는 FTP, 텔넷, 전자 메일 서비스가 보급되었습니다.
• FTP(File Transfer Protocol)는 파일 공유 서비스이며, 이 기능이 발전되어 지금은 클라우드 서비스가 보편적으로 사용되고 있습니다.
• 네트워크 파일을 이용할 때는 파일을 공유할 뿐 아니라 허가된 사용자가 적절한 접근 권한에 따라 사용할 수 있게 해야 합니다.
• 텔넷(Telnet)이 제공하는 가상 터미널, 전자 메일 등도 대표적인 초기 인터넷 서비스였습니다.
• FTP와 Telnet은 최근 일반 사용자들 사이에서는 많이 사용되지 않고 있습니다.
• 그에 비하여 메일 서비스는 현재까지도 가장 많이 사용되는 인터넷 서비스 중 하나입니다.
• 현재의 인터넷 환경을 보면 스마트폰의 보급과 인공지능 기술의 발전으로 응용 계층의 범위가 폭넓게 확산되는 추세입니다.