Protocol & OSI 7 Layer

Mention : 컴퓨터들도 통신하기 위해서는 언어체계가 필요합니다🗣, 브라우저에서 전기신호로 가는 과정

Protocol

• 컴퓨터 통신의 과정에서 대화할 때 특정 언어 체계가 필요함
• 네트워크 아키텍처를 이용하여 대화한다.
  • 네트워크 아키텍처라는 큰 틀 속에서 세부적으로 데이터 형식, 통신 절차 등의 규칙이 필요
  • 이 규칙을 프로토콜 이라고 한다.

  

• 네트워크는 각 계층마다 주요 프로토콜이 존재

OSI Model

• OSI Model (Open Systems Interconnection Reference Model)
  • 개방형 시스템 상호 연결 모델
  • 다양한 통신 시스템이 표준 프로토콜을 사용하여 통신할 수 있도록 국제 표준화 기구가 만든 개념모델
  • 컴퓨터 네트워킹을 위한 보편적인 언어
  • 최근의 인터넷은 OSI 모델을 엄격하게 따르지 않지만 OSI 모델은 여전히 네트워크 문제 해결에 유용하다.
  • 문제를 모델의 특정 계층으로 좁혀서, 불필요한 작업을 많이 피할 수 있다.

OSI 7 layer

• OSI 모델의 7가지 추상 계층은 탑 다운 방식이다.

7. 응용 프로그램 계층

• 이 계층은 사용자의 데이터와 직접 상호 작용하는 유일한 계층
  • 애플리케이션 계층은 소프트웨어가 사용자에게 의미 있는 데이터를 제공하기 위해 의존하는 프로토콜과 데이터를 조작하는 역할
  • HTTP, SMTP(e-mail)

6. 프레젠테이션 계층

• 이 계층은 주로 데이터를 준비하는 역할
• 애플리케이션 계층이 이를 사용할 수 있게 한다.
  • 즉, 애플리케이션이 소비할 수 있도록 데이터를 프레젠테이션한다.
• 데이터의 변환, 암호화, 압축을 담당
  • 서로 통신하는 두 개의 통신 장치는 서로 다른 인코딩 방법을 사용하고 있을 수 있다.
    • 수신 장치의 애플리케이션 계층이 이해할 수 있는 구문으로 수신 데이터를 변환
  • 장치가 암호화된 연결을 통해 통신하는 경우
    • 최종 송신자에게 암호화를 추가
    • 최종 수신자에게 암호화를 디코딩하여 애플리케이션 계층에 제시
  • 애플리케이션 계층에서 수신한 데이터를 계층5로 전송하기 전에 압축
    • 전송할 데이터의 양을 최소화, 통신의 속도와 효율을 높임

5. 세션 계층

• 두 기기 사이의 통신을 시작하고 종료하는 일을 담당
• 통신이 시작될 때부터 종료될 때까지의 시간을 세션이라고 한다.
  • 교환되고 있는 모든 데이터를 전송할 수 있도록 충분히 오랫동안 세션을 개방한 다음 리소스를 낭비하지 않기 위해 세션을 즉시 닫을수 있도록 보장
  • 데이터 전송을 체크포인트와 동기화
    • 연결이 끊어지거나 충돌이 발생하면 마지막 체크 포인트에서 세션을 재개

4. 전송 계층

• 두 기기 간의 종단 간 통신을 담당
• 세션 계층에서 데이터를 가져와서 계층 3으로 보내기 전에 세그먼트라고 하는 조각으로 분할하는 일이 포함
• 수신 기기의 전송 계층은 세그먼트를 세션 계층이 이용할 수 있는 데이터로 재조립
• 흐름 제어 및 오류 제어 담당
  • 흐름 제어는 최적의 전송 속도 결정
  • 수신된 데이터가 완전한지 확인, 완전하지 않은 경우 재전송 요청 → 오류 제어

3. 네트워크 계층

• 네트워크 계층은 두 개의 상이한 네트워크 간의 데이터 전송을 촉진하는 일을 담당
  • 발신자의 기기에서 전송 계층의 세그먼트를 패킷이라고 하는 더 작은 단위로 분리
  • 수신 장치에서는 이러한 패킷을 재조립
• 데이터가 대상에 도달할 수 있는 최상의 물리적 경로를 찾음
  • 라우팅

2. 데이터 연결 계층

• 데이터 연결 계층은 네트워크 계층과 매우 유사하지만, 동일한 네트워크에 있는 두 기기 간의 전송을 촉진
  • 네트워크 내 통신 흐름 제어 및 오류제어 담당
• 네트워크 계층에서 패킷을 가져와 프레임이라고 하는 더 작은 조각으로 나눔

1. 물리적 계층

• 케이블, 스위치 등 데이터 전송과 관련된 물리적 장치 포함
• 데이터가 1과 0으로 구성된 문자열인 비트 스트림으로 변환
  • 두 기기에서 1과 0을 구별할 수 있도록 두 기기의 물리적 계층이 신호 규칙에 합의하여야 한다.

OSI모델을 통해 데이터가 전송되는 방법

• ex) soonhan은 kyuri에게 이메일을 보내려고한다. soonhan은 자신의 노트북에 있는 이메일 어플리케이션에서 메세지를 작성하고 send를 누른다.
• soonhan의 이메일 어플리케이션은 이메일 메세지를 애플리케이션 계층으로 넘긴다.
  • 캡슐화 시작
• 1. 애플리케이션 레이어는 프로토콜(SMTP)를 선택해 데이터를 프레젠테이션 계층으로 전달
• 1. 프레젠테이션 계층이 압축한 데이터는 세션 계층으로 전달 (암호화, 변환)
• 1. 세션 계층은 세션을 시작
• 1. 데이터는 전송 계층에서 세그먼트로 나누어짐
• 1. 세그먼트는 네트워크 계층에서 패킷으로 다시 나누어짐
• 1. 패킷은 데이터 연결 계층에서 프레임으로 다시 나누어짐
• 1. 데이터를 1과 0의 비트 스트림으로 변환해서 물리적 매체를 통해 전송
• kyuri의 컴퓨터가 물리적 매체를 통해 비트 스트림을 수신하면 반대 순서로 계층을 지나게됨
  • 역캡슐화 시작

Encapsulation & Decapsulation 💊

• 데이터를 상위 혹은 하위 계층으로 보내는 과정에서 캡슐화, 역캡슐화 라는 과정을 거친다.
  • 헤더(Header)
    • 데이터를 캡슐화할 때 데이터 앞에 덧붙여지는 부가정보
  • 캡슐화 (Encapsulaton)
    • 헤더를 붙여나가는 것
  • 역캡슐화 (Decapsulation)
    • 헤더를 제거하는 것

PDU (Protocol Data Unit)

• PDU (Protocol Data Unit)
  • 층 1(물리 계층) PDU – 비트(스트림)
  • 층 2(데이터 링크 계층) PDU – 전달정보(프레임)
  • 층 3(네트워크 계층) PDU – 패킷 혹은 UDP의 데이터그램
  • 층 4(전송 계층) PDU – TCP 세그먼트
  • 층 5-6-7 (응용 계층) PDU – 메시지, 데이터

Reference 📚

https://www.cloudflare.com/ko-kr/learning/ddos/glossary/open-systems-interconnection-model-osi/