TCP/IP Model / OSI Layer 7 Model

TCP/IP 4계층 Model(좌) / OSI 7계층 Model(우)

*OSI 참조 모델은 PC와 PC간의 데이터 전송을 분류한 모델이다. 각 계층은 다른 계층에 대해 알 필요가 없어 자신의 계층에서 캡슐화와 은닉화가 가능한 모델.

*TCP/IP 모델은 우리가 범용적으로 사용하는 TCP 프로토콜과 IP프로토콜을 OSI 7계층 형식에 맞추어 더 추상화(혹은 간략화)시킨 모델.

 

OSI Layer 7 Model

Application Layer(7층)

= 해당 계층은 TCP/IP의 Application Layer에 해당한다.

OSI 모델 7계층은 응용 프로그램 및 최종 사용자 프로세스를 지원한다. 통신 대상이 식별되고, 서비스 품질이 식별되고, 사용자 인증 및 개인 정보가 고려되어 데이터 구문에 대한 제한이 식별된다. 어플리케이션 계층의 모든 것은 응용 프로그램에 따라 달라진다. 이 계층은 파일 전송, 전자 메일 및 기타 네트워크 소프트웨어 서비스를 위한 응용 프로그램 서비스를 제공한다. 텔넷과 FTP는 전적으로 응용 프로그램 수준에 존재하는 응용 프로그램이다.

 

**Layer 7에서는 www 브라우저, NFS, SNMP, 텔넷, HTTP, FTP가 포함된다.

**User Interface를 제공하는 계층

 

Presentation Layer(6층)

= 해당 계층은 TCP/IP의 Application Layer에 해당한다.

데이터 표현이 상이한 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화 한다. 표현 계층(Presentation layer)은 코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어 준다. MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어진다. 예를 들면, EBCDIC로 인코딩된 문서 파일을 ASCII로 인코딩된 파일로 바꿔 주는 것. 해당 데이터가 TEXT인지, 그림인지, GIF인지 JPG인지의 구분 등이 표현 계층의 몫이다.

 

**사용자의 명령어를 완성및 결과 표현. 포장/압축/암호화 등.  Layer 6 프레젠테이션 예제에는 암호화, ASCII, EBCDIC, TIFF, GIF, PICT, JPEG, MPEG, MIDI가 포함된다.

**데이터의 변환 작업을 하는 계층

 

 

Session Layer(5층)

= 해당 계층은 TCP/IP의 Application Layer에 해당한다.

데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결을 말한다. 통신을 하기 위한 문이라고 보면 된다. 하지만 4계층에서도 연결을 맺고 종료할 수 있기 때문에 우리가 어느 계층에서 통신이 끊어 졌나 판단하기는 한계가 있다. 그러므로 세션 계층은 4 계층과 무관하게 응용 프로그램 관점에서 봐야 한다. 세션 설정, 유지, 종료, 전송 중단시 복구 등의 기능이 있다.

 

세션 계층(Session layer)은 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다. 동시 송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duplex), 전이중 방식(Full Duplex)의 통신과 함께, 체크 포인팅과 유휴, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다. 이 계층은 TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 진다.

 

**통신하는 사용자들을 동기화하고 오류복구 명령들을 일괄적으로 다룬다. 통신을 하기 위한 세션을 확립/유지/중단 (운영체제가 해줌)

**응용 프로그램 간의 연결을 지원해주는 계층

 

 

Transport Layer(4층)

= 해당 계층은 TCP/IP의 Transport Layer에 해당한다

통신을 활성화하기 위한 계층이다. 보통 TCP프로토콜을 이용하며, 포트를 열어서 응용프로그램들이 전송을 할 수 있게 한다.

만약 데이터가 왔다면 4계층에서 해당 데이터를 하나로 합쳐서 5계층에 던져 준다. 

단대단 오류제어 및 흐름제어 이 계층 까지는 물리적인 계층에 속한다(TCP/UDP프로토콜을 사용한다.)

 

전송 계층(Transport layer)은 양 끝단(End to end)의 사용자들이 신뢰성있는 데이터를 주고 받을 수 있도록 해주어 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해주며 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용한다. 

전송 계층은 특정 연결의 유효성을 제어하고, 일부 프로토콜은 상태 개념이 있으며(stateful), 연결 기반(connection oriented)이다. 이는 전송 계층이 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송한다는 것을 뜻한다. 가장 잘 알려진 전송 계층의 예는 TCP이다.

종단간(end-to-end) 통신을 다루는 최하위 계층으로 종단간 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하며, 기능은 오류검출 및 복구와 흐름제어, 중복검사 등을 수행한다.

 

**패킷 생성(Assembly/Sequencing/Deassembly/Error detection/Request repeat/Flow control) 및 전송

**서비스를 구분하고 데이터의 전송 방식을 담당하는 계층(UDTCP/P)

 

Network Layer(3층)

=해당 계층은 TCP/IP의 Internet Layer에 해당한다

노드 간에 데이터를 전송하기 위해 가상 회로라고 하는 논리 경로를 생성하는 스위칭 및 라우팅 기술을 제공한다. 라우팅 및 전달은 이 계층의 기능뿐만 아니라 주소 지정, 인터 네트워킹, 오류 처리, 혼잡 제어 및 패킷 시퀀싱이다. 그렇기 때문에 이 계층에서 가장 중요한 기능은 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우팅)이다. 여기에 사용되는 프로토콜의 종류도 다양하고, 라우팅하는 기술도 다양하다.

이 계층은 경로를 선택하고 주소를 정하고 경로에 따라 패킷을 전달해주는 것이 역할이다. 대표적인 장비는 라우터 이며, 요즘은 2계층의 장비 중 스위치라는 장비에 라우팅 기능을 장착한 Layer 3 스위치도 있다(여기서 IP주소를 사용)

네트워크 계층(Network layer)은 여러개의 노드를 거칠때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층으로 다양한 길이의 데이터를 네트워크들을 통해 전달하고, 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공한다. 또한 흐름 제어, 세그멘테이션(segmentation/desegmentation), 오류 제어, 인터네트워킹(Internetworking) 등을 수행한다. 데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층이다. 논리적인 주소 구조(IP), 곧 네트워크 관리자가 직접 주소를 할당하는 구조를 가지며, 계층적(hierarchical)이다.

마지막으로 서브네트의 최상위 계층으로 경로를 설정하고, 청구 정보를 관리한다. 개방형 시스템들의 사이에서 네트워크 연결을 설정, 유지, 해제하는 기능을 부여하고, 전송 계층 사이에 네트워크 서비스 데이터 유닛(NSDU : Network Service Data Unit)을 교환하는 기능을 제공한다.

 

**주소부여(IP), 경로설정(Route)

**네트워크를 논리적으로 구분하고 연결하는 계층 - 논리적 주소 사용

 

Data Link Layer(2층)

=해당 계층은 TCP/IP의 Network Access Layer에 해당한다

물리계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 수행할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

따라서 통신에서의 오류도 찾아주고 재전송도 하는 기능을 가지고 있는 것이다. 이 계층에서는 맥 주소를 가지고 통신하게 된다. 이 때 전송되는 단위를 프레임이라고 하는데, 대표적인 장비로는 브리지, 스위치 등이 있다(여기서 MAC주소를 사용).

데이터 링크 계층(Data link layer)은 포인트 투 포인트(Point to Point) 간 신뢰성있는 전송을 보장하기 위한 계층으로 CRC 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요하다. 네트워크 위의 개체들 간 데이터를 전달하고, 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 찾아 내고, 수정하는 데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공한다.

주소 값은 물리적으로 할당 받는데, 이는 네트워크 카드가 만들어질 때부터 맥 주소(MAC address)가 정해져 있다는 뜻이다. 주소 체계는 계층이 없는 단일 구조이다. 데이터 링크 계층의 가장 잘 알려진 예는 이더넷이다. 이 외에도 HDLC나 ADCCP 같은 포인트 투 포인트(point-to-point) 프로토콜이나 패킷 스위칭 네트워크나 LLC, ALOHA 같은 근거리 네트워크용 프로토콜이 있다. 네트워크 브릿지나 스위치 등이 이 계층에서 동작하며 직접 이어진 곳에만 연결할 수 있다.

 

**프레임에 주소부여(MAC - 물리적주소) 에러검출/재전송/흐름제어

**물리적 매체에 패킷 데이처를 전송하는 계층 

 

Physical Layer(1층)

=해당 계층은 TCP/IP의 Network Access Layer에 해당한다

이 계층에서는 주로 전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송하게 된다. 사용되는 통신 단위는 비트이며 이것은 1과 0으로 나타내어지는, 즉 전기적으로 On, Off 상태라고 생각하면 된다. 물리적 계층에서는 단지 데이터를 전달만 할뿐 전송하려는(또는 받으려는)데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등에는 전혀 신경 쓰지 않는다. 단지 데이터 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능만 할 뿐이다.

 

**계층 1 물리적 예로는 이 계층에 속하는 대표적인 장비는 통신 케이블, 리피터, 허브등이 있다.

**신호로 변환하여 전송하는 계층

 

OSI 모델과 TCP/IP 모델 비교

1) TCP/IP 프로토콜은 OSI 모델보다 먼저 개발되었다. 그러므로 TCP/IP 프로토콜의 계층은 OSI 모델의 계층과 정확하게 일치하지 않는다.

2) 두 계층을 비교할 때 , 세션(Session)과 표현(presentation) 2개의 계층이 TCP/IP프로토콜 그룹에 없다는 것을 알 수 있다.

3) 두 모델 모두 계층형 이라는 공통점을 가지고 있으며 TCP/IP는 인터넷 개발 이후 계속 표준화되어 신뢰성이 우수인 반면, OSI 7 Layer는 표준이 되기는 하지만 실제적으로 구현되는 예가 거의 없어 신뢰성이 저하되어있다.

4) OSI 7 Layer는 장비 개발과 통신 자체를 어떻게 표준으로 잡을지 사용되는 반면에 실 질적인 통신 자체는 TCP/IP 프로토콜을 사용한다.

 

TCP/IP Layer Model

Application Layer(4층)

1) OSI 7 Layer에서 세션 계층 , 프레젠테이션 계층, 애플리케이션 계층에 해당한다(OSI Layer 5, 6, 7계층)

2) 응용프로그램들이 네트워크서비스, 메일서비스, 웹서비스 등을 할 수 있도록 표준적인 인터페이스를 제공한다.

 

**TCP/IP 기반의 응용 프로그램을 구분할 때 사용한다.

**프로토콜 : HTTP, FTP, Telnet, DNS, SMTP

 

 

Transport Layer(3층)

1) OSI 7 Layer에서 전송계층에 해당한다(OSI Layer 4계층)

2) 네트워크 양단의 송수신 호스트 사이에서 신뢰성 있는 전송기능을 제공한다.

3) 시스템의 논리주소와 포트를 가지고 있어서 각 상위 계층의 프로세스를 연결해서 통신한다.

4) 정확한 패킷의 전송을 보장하는 TCP와 정확한 전송을 보장하지 않는 UDP 프로토 콜을 이용한다.

5) 데이터의 정확한 전송보다 빠른 속도의 전송이 필요한 멀티미디어 통신에서 UDP 를 사용하면 TCP보다 유용하다.

 

**통신 노드 간의 연결을 제어하고, 자료의 송수신을 담당

**프로토콜 : TCP, UDP

 

 

Internet Layer(2층)

1) OSI 7 Layer의 네트워크 계층에 해당한다(OSI Layer 3계층)

2) 인터넷 계층의 주요 기능은 상위 트랜스포트 계층으로부터 받은 데이터에 IP패킷 헤더를 붙여 IP패킷을 만들고 이를 전송하는 것이다.

 

**통신 노드 간의 IP 패킷을 전송하는 기능 및 라우팅 기능을 담당

**프로토콜 : IP, ARP, RARP, ICMP, OSPF

 

 

Network Access Layer(1층)

1) OSI 7 Layer에서 물리계층과 데이터링크 계층에 해당한다.

2) OS의 네트워크 카드와 디바이스 드라이버 등과 같이 하드웨어적인 요소와 관련되 는 모든 것을 지원하는 계층

3) 송신측 컴퓨터의 경우 상위 계층으로부터 전달받은 패킷에 물리적인 주소은 MAC 주소 정보를 가지고 있는 헤더를 추가하여 프레임을 만들고, 프레임을 하위계층인 물 리 계층으로 전달한다.

4) 수신측 컴퓨터의 경우 데이터 링크 계층에서 추가된 헤더를 제거하여 상위 계층인 네트워크 계층으로 전달한다.

 

**CSMA/CD, MAC, LAN, X25, 패킷망, 위성 통신, 다이얼 모뎀 등 전송에 사용

**프로토콜 : Ehternet(이더넷), Token Ring, PPP

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*캡슐화: 캡슐화는 관련된 데이터와 함수들을 클래스라는 하나의 캡슐 속으로 그룹화 혹은 묶어주는 장치 또는 메커니즘이다. 캡슐화가 잘 되어 있어야 추상화가 원활히 이루어 지며, 재사용성이 높아지고 정보 은닉을 실현할 수 있는 기반이 된다.

 

*은닉화: 은닉화는 캡슐 속에 있는 데이터와 함수들을 외부에 노출 시키지 않고 내부에 숨기는 것을 말한다.