[네트워크 관리사 2급] 5. OSI 7 계층

OSI 7 계층

프로토콜(Protocol)

프로토콜은 통신망에서 통신을 원하는 양측 시스템에서 데이터를 주고받기 위해 미리 약속된 운영상의 통신 규약을 말한다. 즉, 데이터 통신 수행 규칙들의 집합을 말한다고 생각하면 된다.

프로토콜은 구문(Syntax), 의미(Semantics), 순서(Timing)으로 구성되며 각각 부호화, 개체 조정, 순서 제어 등을 담당한다.

송/수신간에 데이터를 전송하는 것에는 비트 단위, 바이트 단위, 문자 단위 전송 방법이 존재하며 각각 프로토콜은 다음과 같다.

데이터 전송 방법	프로토콜
비트 단위	SDLC, HDLC
바이트 단위	DDCM
문자 단위	BSC

OSI 7 계층(Open System Interconnection)

ISO에서 제정한 표준안으로, 모든 데이터 통신 기준을 계층으로 분할하고 각 계층 간 필요한 프로토콜을 규정했다. 정보가 전달되는 프레임워크를 제공해 네트워크 형태 간 차이가 발생해도 데이터 통신을 지원하고, 계층 별로 정보 흐름을 최소화 해 각 계층의 독립성을 향상시켰다.

OSI 7 계층은 다음과 같다.

계층	설명	PDU
7. 애플리케이션(Application) 계층	사용자들이 있는 계층, 하위 계층을 몰라도 네트워크를 사용할 수 있고 인터넷-HTTP, 파일 업/다운로드-FTP, 네트워크 모니터링-SNMP, 전자우편-SMTP등의 프로토콜이 존재함	메시지
6. 표현(Presentation) 계층	애플리케이션 계층에서 전송한 메시지에 대해 코드화를 수행하는 계층, 사전에 정해진 코드로 변환하고 메시지를 압축해 데이터량을 줄임. 암호화도 수행한다	메시지
5. 세션(Session) 계층	송수신 간 통신을 위해 동기화 신호를 주고받는 계층, 세션 연결을 하고 가상 연결을 제공함. 이 때 통신 방식인 단순, 반이중, 전이중 방식도 결정함	메시지
4. 전송(Transport) 계층	송수신 간 논리적 연결을 수행하는 계층, 종단 간 End to End 연결 관리, TCP, UDP프로토콜이 존재함	세그먼트
3. 네트워크(Network) 계층	수신자의 IP주소를 읽어 라우터가 경로를 설정하는 계층, 포워딩을 수행하며 IPv4, IPv6가 있음. 네트워크 에러 확인을 위한 ICMP 프로토콜을 사용함	패킷
2. 데이터 링크(Data Link) 계층	네트워크 계층에서 붙인 IP헤더의 주소를 읽어 MAC 주소를 구하는 계층, 흐름제어를 하며 에러를 탐지하고 교정(ARQ)하는 계층, 프레임 릴레이, HDLC등의 프로토콜이 있음	프레임
1. 물리(Physical) 계층	구한 MAC주소로 전기적 신호인 비트(Bit)로 데이터를 전송하는 계층, 전송 거리가 멀면 리피터라는 증폭기를 이용해 신호를 증폭시킴	비트

애플리케이션-게이트웨이, 네트워크-라우터, 데이터 링크-브릿지, 스위치, 물리-케이블, 리피터

에러 제어

네트워크에 에러를 제어하기 위해 송수신 간 일정한 약속으로 확인해야함. 이 때 에러가 없는지 확인하는 것을 FEC(Forward Error Correction), 데이터를 수신 받지 못하면 재전송하는 것을 BEC(Backward Error Correction)이라고 함

1) 패리티 체크 하나의 비트로 코드의 에러를 검출, 데이터 내의 Set(1) 비트 수를 체크해 짝수, 홀수에 따라 코드를 그대로 두거나 1비트를 추가해 에러를 검출한다

2) 해밍코드 오류 발견 및 교정이 가능한 코드로 1비트의 에러 검출 및 교정을 한다

3) 체크섬(CRC) Check Sum 이라는 비트를 전송해 Check Sum 비트로 수신자가 연산해 에러 여부를 확인한다. 주로 무선 LAN과 이더넷 프레임에서 사용함

FEC

송신 측이 특정한 정보 비트와 함께 전송해 수신 측에서 이 정보 비트로 에러 발생 시 수정하는 방식을 말하며 재전송 요구가 없어 역 채널이 필요 없고 연속적인 데이터 전송이 가능하다는 장점이 있다. 하지만 잉여 비트들이 전송되므로 전송 효율은 감소되는편이다.

BEC

수신 측이 에러 검출 후 송신 측에게 에러가 발생한 데이터 블록을 다시 요청하는 방식으로, ARQ(Auto Repeat reQuest)가 있으며 ARQ에도 Stop-and-Wait, Go-Back-N, Selective-repeat, Adaptive ARQ 등이 있다.

1) Stop-and-Wait 송신자가 데이터를 전송하고 수신응답이 오면 다음 데이터를 전송한다

2) Go-Back-N 수신자가 데이터를 수신 받지 못할 경우 마지막으로 수신 받은 데이터 이후의 모든 데이터를 재전송하는 방법으로 TCP 프로토콜에서 사용한다.

3) Selective repeat 수신자가 수신 받은 데이터 중 중간에 빠져 있는 것만 재전송하는 방식이다.