OSI Model

* 개방형 시스템(Open System)이란?

개방형 시스템이란

시스템을 개방한다는 것은 시스템의 입력과 출력에 대한 규격(specification)을 정의하는 것이며, 구현 방식에 관해서는 정의하지 않는다.

 

* OSI 7 Layers

osi 7계층

osi 7계층

• OSI 7 계층은 ISO(International Standard Organization)에서 정보통신시스템의 동작을 체계적으로 구현하기 위해 제시한 계층구조이다.
• OSI 모델은 7개의 계층으로 구성되며, 각 계층은 개방형 시스템이다.
• 가장 상위계층은 응용 계층이고 가장 아래에는 물리 계층이다.
• 물리, 데이터링크 계층은 하드웨어로 구현된다.
• 네트워크, 전달(transport) 계층은 운영체제에 포함되어 있다.
• 세션, 표현, 응용 계층은 응용소프트웨어에 구현된다.
• osi 모델을 참조 모델이므로 실제 정보통신 시스템에서 불필요한 계층이 제외되어 7개의 계층으로 구현되지 않을 수 있다.

 

* 송신-수신 흐름도

송수신 흐름도

송신자가 계층을 따라 데이터를 하위로 보내고, 수신자가 데이터를 상위 계층으로 받아 분석한다.

 

* Physical Layer (물리계층)

physical layer

• 가장 하위계층으로, 하드웨어로 구성된다.
• 광케이블, 구리선, 무선 등 media의 물리적인 특성과 인터페이스 규격이 정의된다.
  • 신호(signal)에 대한 정의
  • Connector를 위한 인터페이스에 대한 정의
• 정보 송수신 단위는 bit이다.
• 송신 측에서 bit를 표현하는 signal을 송신한다.
  • 0과 1로 된 신호에 보낼 정보가 실려간다.(Carrier Signal, Bit Stream)
  • 이 신호가 가는 길이 케이블이다.(송수신 연결되어 있음)
• 수신 측에서 수신된 신호를 바탕으로 0을 보냈는지 1을 보냈는지 판단한다.
  • 이 경우 잡음(noise)의 영향으로 송신 신호가 왜곡되면 수신 장치에서 bit 값을 잘못 판단할 수 있는데, 물리계층은 bit error 여부를 판단할 수 없다.
  • 따라서 상위 계층인 data link에서 error를 검증하게 된다.

 

* Data Link Layer (데이터링크 계층)

data link layer

• 하나의 link에 대하여 reliable 한 data의 전달 기능을 보장한다.
• 물리계층에서는 tansmission media(구리선, 광케이블, 무선 등)에 대한 구분이 필요한데, 데이터링크 계층에서는 구분하지 않고 송수신 측이 link 되어 있다고 생각하고 정보를 교환한다.
• link는 두 계층 간 연결된 가상 통로라고 생각하면 된다. 실제로는 물리계층의 transmission media를 이용한다.
• 정보 송수신 단위는 frame이다. 송신 측 데이터링크 계층에서 가상 터널인 링크를 통해 수신 측 데이터링크 계층에 frame을 송신한다.
• 링크 종류
  • P2P(Point-to-point link): 하나의 물리적인 port에 다른 port가 transmission media를 통해 직접 연결
  • P2MP(Point-tp multipoint link): 하나의 port에서 신호를 송신하면 연결된 다른 모든 port로 신호 broadcast

 

* Network Layer (네트워크 계층)

network layer

• link와 link의 연결은 node에 의해 이루어진다.
• 네트워크에서 각 노드를 구분하기 위해 식별자인 network address가 필요하다.
• 데이터링크 계층은 하나의 link인 상황에서 기술되는데, 송수신 호스트가 하나의 link로 연결되지 않는 경우에는 여러 개의 link를 경유하여 연결된다. 이때 네트워크 계층에서 여러 경로 중 가장 최적의 경로(routing)를 찾는 기능이 요구된다.

 

* Transport Layer (전달 계층)

transport layer

• end-to-end로 reliable 한 data 전달 기능을 보장한다.
  • 송수신 호스트가 여러 개의 링크로 연결되는 경우, 특정 링크에 대하여 error 제어가 이루어지지 않는다면 에러가 발생한 frame은 discard 된다. 
  • discard 된(분실된) frame은 데이터링크 계층의 상위인 네트워크 계층에서 처리한다. 
  • 네트워크 계층 입장에서는 frame에 담긴 packet이 분실된 것이기 때문에 packet 분실에 대한 처리를 한다.
  • 만약 네트워크 계층에서 책임을 지지 않으면 상위 계층인 transport에서 frame을 처리한다. frame이 discard 되면 packet이 discard 되는 것이고 packet에 있는 segment가 discard 되는 것이다. 
  • 송신 호스트에서 segment에 번호(sequence number)를 붙여서 보내고 수신 호스트에서 분실된 segment 번호를 확인할 수 있다. 따라서 수신 호스트의 transport 계층에서 분실된 segment를 다시 보내도록 요청한다.
• 송수신 호스트의 데이터 처리 능력 및 시스템 resource 차이로 송수신할 수 있는 data 양이 다른 경우, 송수신 호스트 사이 흐름제어(flow control) 기능이 필요하다.

 

* Session Layer (세션 계층)

session layer

• Application layer protocol entity 간의 communication(dialog) channel을 개설(setup)하고 및 해제(release) 기능
• Protocol entity 간 data exchange를 관리 (dialog control)
• Duplex: 양쪽 entity가 동시에 data 송수신 가능
• Half duplex: 하나의 entity가 송신 완료 후 다른 entity에서 data 송신
• Protocol entity 간 transaction이 긴 경우 주기적으로 synchronization point를 설정
• transaction 도중 fault 발생 시 가장 최근에 설정한 synchronization point부터 다시 transaction 시작

 

* Presentation Layer

presentation layer

 

* Application Layer

application layer