OSI 7계층 모델 - 계층별 프로토콜 종류와 캡슐화 방법

프로토콜은 산업 표준 OSI 참조 모델에 기반을 두고 이들의 기능에 따라 구분된다.

OSI 모델은 네트워크 통신 과정을 7개의 계층으로 구분한다. 이 계층 모델은 매우 쉽게 네트워크 통신을 이해할 수 있게 한다.

하지만 현재 OSI 모델은 더 이상 산업표준으로 추천되지 않는다. 프로토콜 개발자들은 OSI 모델을 정확하게 따르게 요구 받지도 않는다.

그리고 OSI 모델이 현존하는 유일한 네트워킹 모델도 아니며, 많은 사람들이 TCP/IP 모델로 알려진 미국방성(DoD) 모델을 더 선호 한다.

최상위 계층에는 응용계층이 있으며 최하위 계층은 물리 계층이 있다.

상위에 있다고 좋은 것이 아니며 단지 기계에 가까울수록 하위계층이라 보면 된다.

예를 들어 프로그래밍 언어에는 저급언어와 고급언어가 있는데 저급언어는 컴퓨터가 읽기 쉬운 언어이며, 고급언어는 사람이 읽기 쉬운 언어 이다. 이처럼 OSI 7계층도 다르지 않다.

OSI 계층별 설명

7계층 - 응용 계층(Application Layer)

OSI의 최상위에 있는 응용 계층은 사용자에게 네트워크 자원에 대한 접근을 제공한다. 

이 계층은 네트워크 활동들에 대한 몬든 기본적인 인터페이스를 제공하며, 전형적으로 사용자에게 보이는 유일한 계층이다.

6계층 - 표현 계층(Presentation Layer)

표현 계층은 응용 계층으로 부터 전송 받거나 전달되는 데이터의 인코딩과 디코딩은 이 계층에서 이뤄진다.

그리고 안전하게 데이터를 사용하기 위해 몇 가지 암호화와 복호화 형식도 가지고 있다.

5계층 - 세션 계층(Session Layer)

세션계층은 두 대의 컴퓨터 사이의 세션이나 대화(Dialogue)를 관리한다.

모든 통신 장비 를 연결하고 관리하며 종료한다.

또, 순간적으로 연결이 끊어지는 것을 막고 호스트 사이의 연결을 적절하게 종료시키기 위한 기능과 연결이 단방향인지 양방향인지에 대한 것을 담당한다.

4계층 - 전송 계층(Transport Layer)

전송 계층의 가장 중요한 목적은  아래 계층에 신뢰성 있는 데이터를 전송할 수 있게 한다.

형태는 흐름 제어, 분할, 재조깁, 오류 관리를 포함하지만 전송 계층은 지점과 지점 간의 오류가 없음을 보장해준다.

전송 계층은 연결 지향적인 프로토콜과 비연결 지향적인 프로토콜을 제공하며, 방화벽과 프록시 서버가 이 계층에서 동작한다.

OSI 계층중에서 가장 중요한 계층 중 하나다.

3계층 - 네트워크 계층(Network Layer)

네트워크 계층은 가장 복잡한 OSI 계층 중 하나로, 물리적인 네트워크 사이의 라우팅을 담당 하며, 라우터가 이 계층에서 동작한다.

그리고 네트워크 호스트의 논리적인 주소(IP 주소같은)를 관리하고 패킷을 분할해 프로토콜을 식별하는 기능, 오류 탐지 같은 몇 가지 경우를 담당 한다.

2계층 - 데이터 링크 계층(Data Link Layer)

데이터 링크 계층은 물리적인 네트워크 사이의 데이터 전송을 담당한다. 

가장 중요한 목적은 물리적인 장비를 식별하는 데 사용되는 주소 지정 체계(Addressing Schema)와 데이터가 변조되지 않았음을 확증하기 위한 오류 확인을 제공하는 것 이다.

브리지와 스위치가 이 계층에서 동작하는 물리적인 장비이다.

1계층 - 물리 계층(Physical Layer)

OSI 모델에서 가장 아래에 위치하는 물리 계층은 네트워크 데이터가 전송될 때 사용되는 물리적 매개체이다.

물리 계층은 전압, 허브, 네트워크 어댑터, 리피터, 케이블 명세서를 포함해 모든 하드웨어의 물리적이고 전자적인 특성을 정의한다. 

물리 계층은 연결을 설정하고 종료하며, 공유된 통신 자원을 제공하고, 아날로그를 디지털로, 디지털을 아날로그로 바꾼다.

각 계층별 사용되는 일반적인 프로토콜

계층	프로토콜
응용 (Application)	HTTP, SMTP, FTP, Telnet
표현 (Presentation)	ASCII, MPEG, JPEG, MIDI
세션 (Session)	NetBIOS, SAP, SDP, NWLink
전송 (Transport)	TCP, UDP, SPX
네트워크 (Network)	IP, IPX
데이터 링크 (Data Link)	Ethernet, Token Ring, FDDI, AppleTalk
물리 (Physical)	없음 그냥 모든 물리적인 장치임.

클라이언트와 서버간의 전송, 데이터 캡슐화

데이터를로 보낼 때는 응용 계층에서 시작되 OSI 계층을 차례로 내려오며 물리 계층으로 간다.

이 과정에서 캡슐화를 하게 되는데 각 계층은 다른 계층과 통신할 때 데이터에 특정 정보가 들어있는 머리말(Header 헤더)과 꼬리말(Footer 풋터)을 추가한 후(정보의 비트) 다른 계층으로 전달한다.

PDU(Protocol Data Unit)은 프로토콜 데이터 단위이며 OSI 모델의 정보 처리 단위이다. 캠슐화 과정에서 만들어진다.

아래 계층으로 내려갈수록 PDU에는 다양한 프로토콜에 의해 헤더와 풋터가 더해진다.

마지막 물리 계층에서 PDU는 최종적인 모습으로 변하며, 데이터를 보내는 접점이 된다.

반대로 데이터를 받은 컴퓨터는 PDU로부터 프로토콜의 헤더와 풋터를 분석하며 올라가 마지막 응용 계층에 도달하면 원본 데이터만 남는다.