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OSI 7계층 및 알아 두면 좋은 프로토콜

서영환 2024. 7. 30. 15:59
  • OSI 모형( Open Systems Interconnection Reference Model )
    • 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델
    • 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신계층으로 나누어 설명
    • 일반적으로 OSI 7 계층이라 표현
    • 프로토콜을 기능별로 나눈 것
    • 각 계층은 하위 계층의 기능만을 이용하고, 상위 계층에게 기능을 제공
    • 계층 기능
      • 계층 1: 물리 계층
        • 네트워크의 기본 네트워크 하드웨어 전송 기술
        • 논리 데이터 구조를 기초로 하는 필수 계층
        • OSI 아키텍처에서 가장 복잡한 계층
        • RS-232, V.35, V.34, Q.911, T1, E1, 10BASE-T, 100BASE-TX, ISDN, SONET, DSL
      • 계층 2: 데이터 링크 계층
        • 포인트 투 포인트(Point to Point) 간 신뢰성있는 전송을 보장하기 위한 계층
        • CRC 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요
        • 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 찾아 내고, 수정하는 데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공
        • 주소 값은 물리적으로 할당
        • 네트워크 카드가 만들어질 때부터 맥 주소(MAC address)가 정해져 있다는 뜻
        • 주소 체계는 계층이 없는 단일 구조
        • 이더넷, 토큰링, FDDI, PPP, HDLC, Q.921, 프레임 릴레이, ATM, Fibre Channel
      • 계층 3: 네트워크 계층
        • 여러개의 노드를 거칠때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층
        • 다양한 길이의 데이터를 네트워크들을 통해 전달
        • 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공
        • 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션(segmentation/desegmentation), 오류 제어, 인터네트워킹(Internetworking) 등을 수행
        • 논리적인 주소 구조(IP), 곧 네트워크 관리자가 직접 주소를 할당
        • NetBEUI, Q.931, IP, ICMP, IPsec, ARP, RIP, BGP
      • 계층 4: 전송 계층
        • 종단간(end-to-end) 통신을 다루는 최하위 계층으로 종단간 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송
        • 오류검출 및 복구와 흐름제어, 중복검사 등을 수행
        • 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용
        • 특정 연결의 유효성을 제어
        • 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송
        • NetBEUI, TCP, UDP, RTP, SCTP
      • 계층 5: 세션 계층
        • 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공
        • 동시 송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duplex), 전이중 방식(Full Duplex)의 통신
        • 체크 포인팅과 유휴, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행
        • TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임
        • 통신하는 사용자들을 동기화
        • 오류복구 명령들을 일괄적으로 다룬다
        • FIFO(파이프), 넷바이오스, SAP, SDP, SSL, TLS, TCP 의 세션 관리 부분
      • 계층 6: 표현 계층
        • 코드 간의 번역을 담당
        • MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어진다
        • TDI, ASCII, EBCDIC, MIDI, MPEG, XDR
      • 계층 7: 응용 계층
        • 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행
        • 응용 서비스는 관련된 응용 프로세스들 사이의 전환을 제공
        • HL7, Modbus, SIP, HTTP, SMTP, SNMP, FTP, 텔넷, NFS, NTP

 

 

 

  • 프로토콜
    • 3 계층
      • IP(IP, Internet Protocol)
        • 송신 호스트와 수신 호스트가 패킷 교환 네트워크(패킷 스위칭 네트워크, Packet Switching Network)에서 정보를 주고받는 데 사용하는 정보 위주의 규약
        • 호스트 인터페이스 주소 지정, 데이터를 데이터그램(단편화 및 재조합 포함)으로 캡슐화, 하나 이상의 IP 네트워크를 통해 소스 호스트 인터페이스에서 대상 호스트 인터페이스로 데이터그램 라우팅을 담당
        • 각 데이터그램에는 헤더 (컴퓨팅)와 페이로드 (컴퓨팅)라는 두 가지 구성 요소
        • IP 헤더에는 소스 IP 주소, 대상 IP 주소 및 데이터그램을 라우팅하고 전달하는 데 필요한 기타 메타데이터가 포함
        • 페이로드는 전송되는 데이터
        • 헤더가 있는 패킷에 데이터 페이로드를 중첩하는 이 방법을 캡슐화
        • IPv4
        • IPv6
      • ICMP(Internet Control Message Protocol, 인터넷 제어 메시지 프로토콜)
        •  네트워크 컴퓨터 위에서 돌아가는 운영체제에서 오류 메시지(Requested service is not available 등)를 전송받는 데 주로 쓰이며 인터넷 프로토콜의 주요 구성원 중 하나
        • 프로토콜 번호 1로 할당되고 시스템 사이에 데이터를 교환하지 않거나 최종 사용자에 적용되지 않는다
        • IP 동작(RFC 1122에 규정)에서 진단이나 제어로 사용되거나 오류에 대한 응답으로 만들어진다
      • IPsec(Internet Protocol Security)
        • 통신 세션의 각 IP패킷을 암호화하고 인증하는 안전한 인터넷 프로토콜(IP) 통신을 위한 인터넷 프로토콜 스위트
        • 보안은 통신 세션의 개별 IP 패킷을 인증하고 암호화함으로써 처리
      • 주소 결정 프로토콜(Address Resolution Protocol, ARP)
        • 네트워크 상에서 IP 주소를 물리적 네트워크 주소로 대응(bind)시키기 위해 사용되는 프로토콜
        • 물리적 네트워크 주소는 이더넷 또는 토큰링의 48 비트 네트워크 카드 주소
      • 라우팅 정보 프로토콜(Routing Information Protocol, RIP)
        • UDP/IP 상에서 동작하는 라우팅 프로토콜
        • 경유할 가능성이 있는 라우터를 홉수로 수치화
        • DVA(Distance Vector Algorithm)라는 알고리즘으로 인접 호스트와의 경로를 동적으로 교환
        • 패킷이 목적 네트워크 주소에 도착할 때까지의 최단 경로를 결정
        • 유효 경로를 2개까지 채택하며 고정 수치를 주어 동일 홉수의 경로가 있는 경우에 우선하는 경로를 제어하는 것이 가능
    • 4 계층
      • 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol, TCP)
        • IP 의 핵심 프로토콜 중 하나
        • IP와 함께 TCP/IP라는 명칭
        • 근거리 통신망이나 인트라넷, 인터넷에 연결된 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 간에 일련의 옥텟을 안정적으로, 순서대로, 에러없이 교환
        • 웹 브라우저들이 월드 와이드 웹에서 서버에 연결할 때 사용되며, 이메일 전송이나 파일 전송에도 사용
        • 안정성을 필요로 하지 않는 애플리케이션의 경우 일반적으로 TCP 대신 비접속형 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol)을 사용
      • 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol, UDP)
        • 전송 방식은 너무 단순해서 서비스의 신뢰성이 낮고, 데이터그램 도착 순서가 바뀌거나, 중복되거나, 심지어는 통보 없이 누락시키기도 한다
        • 일반적으로 오류의 검사와 수정이 필요 없는 애플리케이션에서 수행할 것으로 가정
        • 도메인 이름 서비스 (DNS), IPTV, 음성 인터넷 프로토콜 (VoIP), TFTP, IP 터널, 그리고 많은 온라인 게임 등에서 사용
      • 실시간 전송 프로토콜(Real-time Transport Protocol, RTP)
        • IP 네트워크 상에서 오디오와 비디오를 전달하기 위한 통신 프로토콜
        • 전화, WebRTC, 텔레비전 서비스, 웹 기반 푸시 투 토크 기능을 포함한 화상 통화 분야 등의 스트리밍 미디어를 수반하는 통신, 엔터테인먼트 시스템에 사용
        • RTP는 일반적으로 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP)로 동작
      • 스트림 제어 전송 프로토콜(Stream Control Transmission Protocol, SCTP)
        • 전송 제어 프로토콜(TCP), 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP)와 비슷한 역할을 수행
        • TCP와 UDP의 동일한 서비스 기능들 가운데 일부를 제공
        • TCP처럼 연결지향적 프로토콜이며 혼잡 제어를 통해 신뢰성 있는 순차적 메시지 전송을 보장

    • 7 계층
      • 세션 개시 프로토콜(Session Initiation Protocol, SIP)
        • 음성과 화상 통화 같은 멀티미디어 세션을 제어하기 위해 널리 사용
        • 통신하고자 하는 지능형 단말(전화, 인터넷 콘퍼런스, 인스턴트 메신저 등)들이 서로를 식별하여 그 위치를 찾고, 그들 상호 간에 멀티미디어 통신 세션을 생성하거나 삭제 또는 수정하기 위한 절차를 명시한 응용 계층의 시그널링 프로토콜
        • 수정은 포트의 주소 변경, 더 많은 참여자의 초대, 멀티미디어 스트림의 추가 또는 삭제를 의미
        • 화상 회의, 스트리밍 동영상 유통, 메신저, 가입자 상태 정보, 파일 전송과 온라인 게임에 응용 가능
        •  TCP와 UDP에 모두 사용
      • HTTP(HyperText Transfer Protocol)
        • 클라이언트와 서버 사이에 이루어지는 요청/응답(request/response) 프로토콜
        • 주로 HTML 문서를 주고받는 데 사용
        • HTTP를 통해 전달되는 자료는 http:로 시작하는 URL(인터넷 주소)로 조회
      • 간이 전자 우편 전송 프로토콜(Simple Mail Transfer Protocol, SMTP)
        • 인터넷에서 이메일을 보내기 위해 이용되는 프로토콜
        • 텍스트 기반의 프로토콜로서 요구/응답 메시지뿐 아니라 모든 문자가 7bit ASCII로 되어있어야 한다고 규정
        • 문자 표현에 8비트 이상의 코드를 사용하는 언어나 첨부파일과 자주 사용되는 각종 바이너리는 마임(MIME)이라고 불리는 방식으로 7비트로 변환되어 전달
      • 간이 망 관리 프로토콜(Simple Network Management Protocol, SNMP)
        • IP 네트워크상의 장치로부터 정보를 수집 및 관리 및 정보를 수정하여 장치의 동작을 변경하는 데에 사용되는 인터넷 표준 프로토콜
        • 네트워크 모니터링의 목적으로 네트워크 관리에서 널리 사용
        • 관리 정보 베이스(Management Information Base) 상에 관리 중인 시스템의 상태와 설정을 변수의 형태로 관리
      • 파일 전송 프로토콜(File Transfer Protocol, FTP)
        • TCP/IP 프로토콜을 가지고 서버와 클라이언트 사이의 파일 전송을 하기 위한 프로토콜
        • 파일 전송 프로토콜은 TCP/IP 프로토콜 테이블의 응용 계층에 속하며, 역사는 오래 되었지만 지금도 인터넷에서 자주 사용
      • 텔넷(TELNET)
        • 인터넷이나 로컬 영역 네트워크 연결에 쓰이는 네트워크 프로토콜
        • telnet이라는 용어는 프로토콜의 클라이언트 일부 기능이 추가된 소프트웨어를 일컫는다
        • 텔넷의 보안 문제 때문에 사용률이 감소하여 원격 제어를 위해 SSH로 대체

 

 

참조 사이트: https://ko.wikipedia.org/wiki/OSI_%EB%AA%A8%ED%98%95

 

OSI 모형 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

위키백과, 우리 모두의 백과사전. OSI 모형의 통신 (3-5계층의 예) OSI 모형(Open Systems Interconnection Reference Model)은 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로, 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신

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