OSI 7 Layers (1/3)

 

OSI 참조 모델은 ISO에서 개방형 시스템 간의 통신을 위해 제안한 것이며 데이터를 전송하는 호스트는 응용 계층에서 시작하여 물리 계층으로 사용자 데이터를 내려보내고, 데이터를 수신하는 호스트는 거꾸로 물리 계층에서 응용 계층으로 데이터를 올려보내는 계층화된 구조를 사용하고 있다. 또한 이러한 표준화된 모델을 사용함으로써 1. 이기종 장치 간에도 데이터를 주고받을 수 있으며 2. 운영체제가 다른 상황에서도 통신에 문제가 발생하지 않는다. 

 

출처: https://int0x33.medium.com/day-51-understanding-the-osi-model-f22d5f3df756

1. Physical Layer (물리 계층)

물리 계층은 사용자 데이터를 물리 매체 상에서 소통이 가능한 통신 신호(전기적 신호)로 변환하여 전송하는 역할을 담당하는 계층이다. 신호 전송을 위한 링크의 설정과 유지, 그리고 전기적, 기능적, 절차적, 물리적 특성들을 포함하고 있다.

• 전기적 특성: 전압 레벨과 전압이 변하게 되는 시점과 관련된 특성이다.
• 기능적 특성: 매체를 통해 물리적으로 연결된 장치 간에 데이터를 주고 받을 때 사용되는 케이블의 기능적 특성(와이어링 맵, 핀의 기능)을 정의한다. 
• 절차적 특성: 데이터를 성공적으로 전송하기 위한 절차를 규정한다. 
• 물리적 특성: 표준 케이블 간의 물리적 연결을 정의한다. 

물리 계층은 사용자 데이터를 통신 링크 상에 전송할 수 있는 형태로 변환하기 때문에 양극형, 극형과 같이 신호의 종류를 결정하고 0과 1을 표현하는 신호의 시스템에 대해서 정의하는 등 장치간의 물리적 연결과 관련된 모든 사항을 정의하는 계층이다. 데이터를 전송하거나 수신하는 과정 중에 오류가 발생하여도 오류 복구와는 관계 없는 계층이며 이러한 오류 복구는 물리 계층보다 상위의 계층들에서 담당한다. 물리 계층은 데이터를 규정된 신호로 변환 또는 변조하고 이 신호들을 케이블을 통해 전달하는데 대표적으로 구리선을 이용한 UTP 케이블 등이 있다. UTP 케이블은 케이블의 크키가 기존의 다른 구리 매체에 비해서 작고 설치가 매우 간단한 장점이 있지만 전기적 잡음과 간섭에 민감하다. 이 UTP 케이블을 컴퓨터나 스위치 라우터 등과 같은 다른 장치에 연결하기 위해서는 적절한 표준 커넥터가 필요하기에 RJ-45를 사용한다. 

RJ-45는 다이렉트 케이블(다른 계층/유형에 속하는 장치 연결), 크로스 케이블(같은 계층/유형에 속하는 장치 연결), 콘솔 케이블(네트워킹 장치의 설정과 관리를 위해 콘솔 포트에 연결) 구성을 위해 모두 사용될 수 있다. 

 

2. Data Link Layer

데이터 링크 계층은 직접 연결된 서로 다른 2개의 네트워킹 장치 간의 데이터 전송을 담당하는 계층이다. 데이터링크 계층에서 전송되는 데이터를 일반적으로 프레임(frame)이라고 한다. 데이터링크 계층에서 데이터 전송을 위해 사용하는 MAC 주소는 물리 주소(Physical Address)또는 하드웨어 주소(hardware address)라고도 하며, 이 주소는 장치를 만들 때 장치 내의 ROM에 영구적으로 기입되어 나오므로 구워진 주소(burned in address)라고도 한다. 

데이터 링크 계층의 주요 역할은 다음과 같다.

* 프레이밍(framing): 물리 계층을 통해 수신한 신호를 조합하여 프레임(frame)단위의 정해진 크기의 데이터 유닛으로 만들어 처리한다. 혹은 그 역으로 네트워크 계층으로부터 내려온 데이터를 프레임 단위의 정해진 크기의 데이터 유닛으로 만든 후 신호를 전송한다. 

* 흐름 제어(flow control): 송신 측과 수신 측 간에 데이터를 주고받을 때, 너무 많거나 너무 적게 데이터를 송수신하지 않도록 데이터 흐름을 적절히 제어한다. 

* 오류 제어(error control): 프레임 전송 시에 발생한 오류를 복원하거나 재전송한다. 비동기 통신에서는 오류를 검출만 하지만 동기 통신에서는 오류 검출 및 정정 기능을 제공하기도 한다. 

* 접근 제어(Access Control): 매체 상에 통신 주체(장치_가 여럿 존재할 때, 매체와 통신 장치의 활동 상황을 고려하여 데이터를 전송할 수 있는지, 없는지를 결정한다. 

* 동기화(Synchronization): 프레임 헤더에는 사용되는 데이터링크 계층 프로토콜에 따라 프레임의 구분자나 전송된 프레임의 타이밍 정보를 맞추기 위해 필요한 특별한 비트 패현을 제공하고 있다. 

 

이러한 기능들을 수행하기 위해 데이터 링크 계층에서는 헤더와 트레일러를 사용한다. 헤더에는 일반적으로 송신 장치 및 수신 장치의 주소가 포함되어 있으며, 트레일러에는 오류 검출을 위한 오류 검출 코드가 들어가게 된다. 

 

 

* 임의의 계층별로 어떤 고정된 크기(또는 규격)의 데이터 유닛을 일반적으로 프로토콜 데이터유닛(PDU: Protocol Data Unit)이라고 한다.