[네트워크의 이해] OSI 7계층 & 네트워크 장비

OSI 7계층 정의

• 국제표준화기구(ISO)에서 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신 계층을 구성하여 개발한 네트워크 모델

 

OSI 7계층의 특징

• 상위계층 → 하위계층: 데이터 전달
  • 헤더와 트레일러를 추가하여 데이터에 대한 캡슐화 수행
• 하위계층 → 상위계층 : 데이터 수신
  • 헤더와 트레일러를 제거하고 분석하여 상위계층으로 전달하는 역캡슐화 수행

• TCP + 데이터 : 4계층의 세그먼트
• IPv4 + TCP + 데이터 : 3계층의 패킷
• Ethernet + IPv4 + TCP + 데이터 : 2계층의 프레임

 

OSI 7계층 세부 설명

• [간단한 용어정리]
• 허브 : 한 장치에서 전송한 데이터 프레임을 모든 장비에 전송하는, 즉 플러딩(flooding) 하는 네트워크 장치. 스타형으로 연결.
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  • 허브는 하나의 장치에서 보낸 패킷을 허브에 연결되어있는 모든 포트로 브로드캐스트하기 때문에, 데이터 충돌이 발생할 확률이 높고, 불필요한 트래픽이 발생해 네트워크 성능 저하 → 스위치(H/W적 처리), 브리지(S/W적 처리) 로 문제 해결
• 스위치: 허브의 충돌 문제를 하드웨어적으로 해결
• 브리지: 허브의 충돌 문제를 소프트웨어적으로 해결
• 스위치와 브리지 역할: MAC 주소를 기억해 수신 장치에만 신호 전달
• 라우터: 데이터(패킷)을 목적지까지 포워딩하는 네트워크 장

 

• 1 계층: 물리 계층(Physical Layer)
  • 전송 단위: 비트
  • 케이블의 종류(유선), 무선 주파수 링크(무선)
  • 허브, 리피터 등
• 2계층: 데이터 링크 계층(Data Link Layer)
  • 전송 단위: 프레임
  • 프로세스 간의 연결
  • 각 노드는 식별 가능하도록 MAC(Medium Access Control) 주소를 가지고 있음
    • MAC: 통신 장비들(ex. 라우터, 스위치)의 물리적 주소, 하드웨어의 식별번호 (E0-73-E7-19-F0-62)
  • 흐름 제어: 병목 현상을 해결하기 위해 데이터를 느리게 보냄.
    • 정지-대기(stop-and-wait), 슬라이딩 윈도우(Sliding window)
  • 회선 제어: 신호 간의 충돌 현상이 발생하지 않도록 함
  • 오류 제어: FEC(Forward error control), BEC(backward error connection)
    • FEC: 재전송 요구 없이 스스로 정정
    • BEC: 재전송 요구(AQR, Automatic Repeat Request, 자동 반복 요청)
      • 정지-대기(Stop-and-wait) ARQ, Go-Back-N ARQ, SR(Selective repeat) ARQ
  • 브리지, 스위치 등
• 3 계층: 네트워크 계층(Network Layer)
  • 전송 단위: 패킷
  • IP 계층, IP 주소(논리적 주소)를 설정하여 전송
  • 라우팅: 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달
  • 라우터 등
• 4 계층: 전송 계층(Transport Layer)
  • 전송 단위: 세그먼트
  • IP 프로토콜(TCP, UDP)
• 5 계층: 세션 계층(Session Layer)
  • 전송 단위: 메시지
  • 동기 기능, 대화 기능
• 6 계층: 표현 계층(Presentation Layer)
  • 전송 단위: 메시지
  • 유니코드로 인코딩 된 파일 → ASCII로 변환
  • 데이터 암호화와 해독 기능, 압축 및 압축 해제 기능
• 7 계층: 응용 계층(Application Layer)
  • 전송 단위: 메시지
  • SMTP, HTTP, TELNET, FTP 등

 

네트워크 장비

• LAN 구성 장비
  • 네트워크 카드(Network Card)
    • ex. 이더넷 어뎁터
    • OSI 7계층 중 1계층, 2계층의 기능을 수행
    • 맥(MAC) 주소라는 고유한 주소 지정 기능 제공
  • 케이블
    • 꼬임선 케이블 : ex. 휴대전화 충전기
    • 동축 케이블 : ex. 모니터 연결선
    • 광섬유
  • 허브
• 인터네트워크 장비
  • 리피터
    • OSI 1계층 네트워크 장비
    • 케이블을 통해 데이터가 전송될 때 감쇄(attenuated) 현상으로 인해 신호가 약해짐 → 증폭 및 재생시켜 전송
  • 브리지
    • OSI 2계층 데이터 링크에서 동작하는 네트워크 장비
      • MAC 주소를 보고 해당 포트로 데이터 포워딩
    • 허브와 달리 모든 포트로 플러딩하지 않음
    • 브리지 테이블 관리
  • 라우터
    • OSI 3계층에서 동작
    • 독립적인 네트워크를 연결
    • 패킷을 목적지까지 전달하기 위해 가장 효과적인 경로를 찾아 데이터 포워딩 → 라우팅
  • 게이트웨이

교재: 리눅스마스터1급(김윤수, 최정현 공저) 영진닷컴

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