7 layers osi model
OSI 모델이란? : OSI 모델의 7 개 계층에 대한 완벽한 가이드
이것에 무료 네트워킹 교육 시리즈 , 우리는 컴퓨터 네트워킹 기초 상세히.
OSI 참조 모델은 개방형 시스템 상호 연결 참조 모델 다양한 네트워크에서 통신에 사용됩니다.
ISO (국제 표준화기구)는 주어진 플랫폼 세트에서 전 세계적으로 통신 할 수 있도록이 참조 모델을 개발했습니다.
학습 내용 :
OSI 모델이란?
OSI (Open System Interconnection) 참조 모델은 전체 통신 시스템을 마무리하는 7 개의 계층 또는 7 개의 단계로 구성됩니다.
이 튜토리얼에서는 각 레이어의 기능에 대해 자세히 살펴 봅니다.
소프트웨어 테스터는 각 소프트웨어 애플리케이션이이 모델의 계층 중 하나를 기반으로 작동하므로이 OSI 모델을 이해하는 것이 중요합니다. 이 튜토리얼을 자세히 살펴보면 어떤 레이어인지 살펴볼 것입니다.
OSI 참조 모델의 아키텍처
각 레이어 간의 관계
아래 다이어그램을 통해 OSI 참조 모델의 각 레이어가 서로 통신하는 방법을 살펴 보겠습니다.
예제와 함께 유닉스의 정렬 명령
다음은 계층간에 교환되는 각 프로토콜 단위의 확장입니다.
- APDU – 애플리케이션 프로토콜 데이터 단위.
- PPDU – 프리젠 테이션 프로토콜 데이터 유닛.
- SPDU – 세션 프로토콜 데이터 단위.
- TPDU – 전송 프로토콜 데이터 단위 (세그먼트).
- 패킷 – 네트워크 계층 호스트 라우터 프로토콜.
- 틀 – 데이터 링크 계층 호스트 라우터 프로토콜.
- 비트 – 물리 계층 호스트 라우터 프로토콜.
각 계층에서 사용되는 역할 및 프로토콜
OSI 모델의 특징
OSI 모델의 다양한 기능은 다음과 같습니다.
- OSI 참조 모델 아키텍처를 통해 광범위한 네트워크를 통한 통신을 이해하기 쉽습니다.
- 함께 작동하는 소프트웨어와 하드웨어를 더 잘 이해할 수 있도록 세부 사항을 알 수 있도록 도와줍니다.
- 네트워크가 7 개 계층으로 분산되어있어 장애 문제 해결이 더 쉽습니다. 각 계층에는 자체 기능이 있으므로 문제 진단이 쉽고 시간이 적게 걸립니다.
- OSI 모델의 도움으로 세대별로 새로운 기술을 이해하는 것이 더 쉽고 적응할 수 있습니다.
OSI 모델의 7 개 계층
7 개 계층의 기능에 대한 세부 사항을 살펴보기 전에 일반적으로 처음 접하는 사람들이 직면하는 문제는 7 개의 OSI 참조 계층의 계층 구조를 순서대로 기억하는 방법은 무엇입니까?
여기 내가 개인적으로 그것을 외우기 위해 사용하는 해결책이 있습니다.
다음과 같이 기억하십시오. A- PSTN- DP .
위에서 아래로 A-PSTN-DP는 Application-Presentation-Session-Transport-Network-Data-link-Physical을 나타냅니다.
OSI 모델의 7 개 계층은 다음과 같습니다.
# 1) 레이어 1 – 물리적 레이어
- 물리 계층은 OSI 참조 모델의 첫 번째이자 최하위 계층입니다. 주로 비트 스트림 전송을 제공합니다.
- 또한 통신에 사용되는 미디어 유형, 커넥터 유형 및 신호 유형을 특성화합니다. 기본적으로 0과 1과 같은 비트 형태의 원시 데이터는 신호로 변환되어이 레이어를 통해 교환됩니다. 데이터 캡슐화도이 계층에서 수행됩니다. 송신 측과 수신 측은 동기화되어야하며 초당 비트 수 형태의 전송 속도도이 계층에서 결정됩니다.
- 장치와 전송 매체 간의 전송 인터페이스를 제공하며 전송에 필요한 전송 모드 유형과 함께 네트워킹에 사용할 토폴로지 유형도이 수준에서 정의됩니다.
- 일반적으로 스타, 버스 또는 링 토폴로지가 네트워킹에 사용되며 사용되는 모드는 반이중, 전이중 또는 단방향입니다.
- 예 레이어 1 장치에는 허브, 리피터 및 이더넷 케이블 커넥터가 포함됩니다. 이것은 네트워크 요구에 따라 적합한 주어진 물리적 매체를 통해 데이터를 전송하기 위해 물리적 계층에서 사용되는 기본 장치입니다.
# 2) 레이어 2 – 데이터 링크 레이어
- 데이터 링크 계층은 OSI 참조 모델의 맨 아래에서 두 번째 계층입니다. 데이터 링크 계층의 주요 기능은 오류 감지를 수행하고 데이터 비트를 프레임으로 결합하는 것입니다. 원시 데이터를 바이트로, 바이트를 프레임으로 결합하고 데이터 패킷을 원하는 대상 호스트의 네트워크 계층으로 전송합니다. 목적지 끝에서 데이터 링크 계층은 신호를 수신하고이를 프레임으로 디코딩하여 하드웨어로 전달합니다.
- MAC 주소 : 데이터 링크 계층은 네트워크의 MAC 주소라고하는 물리적 주소 지정 시스템을 감독하고 물리적 매체에 대한 분류 된 네트워크 구성 요소의 액세스를 처리합니다.
- 미디어 액세스 제어 주소는 고유 한 장치 주소이며 네트워크의 각 장치 또는 구성 요소에는 네트워크의 장치를 고유하게 식별 할 수있는 MAC 주소가 있습니다. 12 자리 고유 주소입니다.
- 예 MAC 주소의 3C-95-09-9C-21-G1 (6 개의 옥텟을 가지며 처음 3 개는 OUI를 나타내고 다음 3 개는 NIC를 나타냄). 물리적 주소라고도합니다. MAC 주소의 구조는 모든 회사에서 전 세계적으로 승인하므로 IEEE 조직에서 결정합니다.
다양한 필드와 비트 길이를 나타내는 MAC 주소의 구조는 다음과 같습니다.
- 오류 감지 : 이 레이어에서는 오류 수정이 아닌 오류 감지 만 수행됩니다. 오류 수정은 전송 계층에서 수행됩니다.
- 때로는 데이터 신호에 오류 비트라는 원치 않는 신호가 발생합니다. 오류를 정복하기 위해이 계층은 오류 감지를 수행합니다. CRC (Cyclic Redundancy check) 및 체크섬은 효율적인 오류 검사 방법입니다. 전송 계층 함수에서 이에 대해 설명합니다.
- 흐름 제어 및 다중 액세스 : 이 계층에서 전송 매체를 통해 송신자와 수신자간에 프레임 형태로 전송되는 데이터는 동일한 속도로 송수신해야합니다. 프레임이 수신자의 작업 속도보다 빠른 속도로 매체를 통해 전송되면 속도 불일치로 인해 수신 노드에서 수신 할 데이터가 손실됩니다.
- 이러한 유형의 문제를 극복하기 위해 계층은 흐름 제어 메커니즘을 수행합니다.
흐름 제어 프로세스에는 두 가지 유형이 있습니다.
흐름 제어를 중지하고 기다립니다. 이 메커니즘에서는 데이터가 전송 된 후 발신자를 푸시하여 중지하고 수신자 쪽에서 수신 한 프레임의 승인을 받기 위해 대기합니다. 두 번째 데이터 프레임은 첫 번째 승인이 수신 된 후에 만 미디어를 통해 전송되고 프로세스가 계속됩니다. .
슬라이딩 윈도우 : 이 과정에서 발신자와 수신자는 모두 승인을 교환해야하는 프레임 수를 결정합니다. 이 프로세스는 흐름 제어 프로세스에서 더 적은 리소스가 사용되므로 시간을 절약합니다.
- 이 계층은 또한 사용하여 충돌없이 동일한 미디어를 통해 전송할 여러 장치에 대한 액세스를 제공합니다. CSMA / CD (캐리어 감지 다중 액세스 / 충돌 감지) 프로토콜.
- 동기화: 데이터 공유가 발생하는 두 장치는 데이터 전송이 원활하게 이루어 지도록 양쪽 끝에서 서로 동기화되어야합니다.
- Layer-2 스위치 : 레이어 2 스위치는 머신의 물리적 주소 (MAC 주소)를 기반으로 데이터를 다음 레이어로 전달하는 장치입니다. 먼저 프레임을 수신 할 포트에서 장치의 MAC 주소를 수집하고 나중에 주소 테이블에서 MAC 주소의 대상을 파악하고 프레임을 다음 계층의 대상으로 전달합니다. 대상 호스트 주소가 지정되지 않은 경우 소스 주소를 알게 된 포트를 제외한 모든 포트에 데이터 프레임을 브로드 캐스트합니다.
- 교량 : 브리지는 데이터 링크 계층에서 작동하며 두 개의 LAN 네트워크를 연결하는 데 사용되는 2 포트 장치입니다. 이 외에도 MAC 주소를 학습하여 원하지 않는 데이터를 필터링하고 대상 노드로 더 전달하는 추가 기능이있는 리피터처럼 동작합니다. 동일한 프로토콜에서 작동하는 네트워크 연결에 사용됩니다.
# 3) 계층 3 – 네트워크 계층
네트워크 계층은 아래쪽에서 세 번째 계층입니다. 이 계층은 동일하거나 다른 프로토콜에서 작동하는 내부 네트워크와 내부 네트워크 사이에서 소스에서 대상 호스트로의 데이터 패킷 라우팅을 수행 할 책임이 있습니다.
기술적 인 부분을 제외하고, 그것이 실제로 무엇을하는지 이해하려고 노력한다면?
라우팅 프로토콜, 스위칭, 오류 감지 및 주소 지정 기술을 사용하여 데이터를 교환하기 위해 발신자와 수신자 사이에서 쉽고 짧고 시간 효율적인 방법을 찾는 것은 매우 간단합니다.
- 논리적 네트워크 주소 지정 및 네트워크의 서브넷 설계를 사용하여 위의 작업을 수행합니다. 동일하거나 다른 프로토콜 또는 다른 토폴로지에서 작동하는 두 개의 서로 다른 네트워크에 관계없이이 계층의 기능은 통신을 위해 논리적 IP 주소 지정 및 라우터를 사용하여 소스에서 대상으로 패킷을 라우팅하는 것입니다.
- IP 주소 지정 : IP 주소는 논리적 네트워크 주소이며 각 네트워크 호스트에 대해 전역 적으로 고유 한 32 비트 숫자입니다. 주로 네트워크 주소와 호스트 주소의 두 부분으로 구성됩니다. 일반적으로 점으로 분할 된 4 개의 숫자가있는 점으로 구분 된 십진수 형식으로 표시됩니다. 예를 들어, IP 주소의 점으로 구분 된 10 진수 표현은 192.168.1.1이며 이진법은 11000000.10101000.00000001.00000001이며 기억하기 매우 어렵습니다. 따라서 일반적으로 첫 번째가 사용됩니다. 이 8 비트 섹터를 옥텟이라고합니다.
- 라우터 이 계층에서 작동하며 내부 및 내부 네트워크 광역 네트워크 (WAN) 통신에 사용됩니다. 네트워크간에 데이터 패킷을 전송하는 라우터는 패킷이 라우팅되는 대상 호스트의 정확한 대상 주소를 알지 못합니다. 오히려 자신이 속한 네트워크의 위치 만 알고있는 네트워크에 저장된 정보를 사용합니다. 라우팅 테이블을 사용하여 패킷이 대상으로 전달되는 경로를 설정합니다. 패킷이 대상 네트워크로 전달 된 후 해당 특정 네트워크의 원하는 호스트로 전달됩니다.
- 위의 일련의 절차를 수행하기 위해 IP 주소는 두 부분으로 구성됩니다. IP 주소의 첫 번째 부분은 네트워크 주소이고 마지막 부분은 호스트 주소입니다.
- 예: IP 주소 192.168.1.1. 네트워크 주소는 192.168.1.0이고 호스트 주소는 0.0.0.1입니다.
서브넷 마스크: IP 주소에 정의 된 네트워크 주소와 호스트 주소는 대상 호스트가 동일한 하위 네트워크 또는 원격 네트워크인지 확인하는 데 효율적이지 않습니다. 서브넷 마스크는 패킷 데이터를 라우팅 할 대상 호스트의 위치를 결정하기 위해 라우터가 IP 주소와 함께 사용하는 32 비트 논리 주소입니다.
IP 주소 및 서브넷 마스크의 조합 사용 예는 다음과 같습니다.
위의 예에서는 서브넷 마스크 255.255.255.0을 사용하여 네트워크 ID가 192.168.1.0이고 호스트 주소가 0.0.0.64임을 알 수 있습니다. 패킷이 192.168.1.0 서브넷에서 도착하고 대상 주소가 192.168.1.64 인 경우 PC는 네트워크에서 패킷을 수신하여 다음 수준으로 처리합니다.
따라서 서브넷을 사용하여 계층 3은 두 개의 서로 다른 서브넷간에 상호 네트워킹을 제공합니다.
IP 주소 지정은 비 연결형 서비스이므로 계층 -3은 비 연결형 서비스를 제공합니다. 데이터 패킷은 수신자가 승인을 보낼 때까지 기다리지 않고 매체를 통해 전송됩니다. 크기가 큰 데이터 패킷을 하위 레벨에서 수신하여 전송하면 작은 패킷으로 분할하여 전달합니다.
받는 쪽에서 다시 원래 크기로 재 조립하므로 중간 부하가 적어 공간 효율성이 높아집니다.
# 4) 계층 4 – 전송 계층
맨 아래에서 네 번째 계층은 OSI 참조 모델의 전송 계층이라고합니다.
(나는) 이 계층은 두 개의 서로 다른 호스트 또는 네트워크 장치간에 오류없는 종단 간 연결을 보장합니다. 이것은 상위 계층, 즉 애플리케이션 계층에서 데이터를 가져온 다음 세그먼트라고하는 더 작은 패킷으로 분할하고 대상 호스트에 추가로 전달하기 위해 네트워크 계층에 분배하는 첫 번째 항목입니다.
호스트 끝에서 수신 된 데이터가 전송 된 순서와 동일한 지 확인합니다. 그것은 내부 및 내부 서브 네트워크 모두의 데이터 세그먼트의 종단 간 공급을 제공합니다. 네트워크를 통한 종단 간 통신의 경우 모든 장치에는 TSAP (Transport Service Access Point)가 장착되어 있으며 포트 번호로도 표시됩니다.
호스트는 포트 번호로 원격 네트워크에있는 피어 호스트를 인식합니다.
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(ii) 두 가지 전송 계층 프로토콜에는 다음이 포함됩니다.
- 전송 제어 프로토콜 (TCP)
- 사용자 데이터 그램 프로토콜 (UDP)
TCP 연결 지향적이고 안정적인 프로토콜입니다. 이 프로토콜에서는 먼저 원격 끝의 두 호스트 사이에 연결이 설정되고 통신을 위해 데이터가 네트워크를 통해 전송됩니다. 수신자는 항상 첫 번째 데이터 패킷이 전송 된 후 발신자가 수신하거나 수신하지 않은 데이터에 대한 승인을 보냅니다.
수신자로부터 승인을받은 후 두 번째 데이터 패킷이 매체를 통해 전송됩니다. 또한 데이터가 수신되는 순서를 확인합니다. 그렇지 않으면 데이터가 재전송됩니다. 이 계층은 오류 수정 메커니즘과 흐름 제어를 제공합니다. 또한 통신을위한 클라이언트 / 서버 모델을 지원합니다.
UDP 연결이없고 신뢰할 수없는 프로토콜입니다. 두 호스트간에 데이터가 전송되면 수신자 호스트는 데이터 패킷 수신 확인을 보내지 않습니다. 따라서 발신자는 승인을 기다리지 않고 데이터를 계속 전송합니다.
이를 통해 확인을 기다리는 데 시간을 낭비하지 않으므로 네트워크 요구 사항을 매우 쉽게 처리 할 수 있습니다. 최종 호스트는 컴퓨터, 전화 또는 태블릿과 같은 모든 컴퓨터입니다.
이러한 유형의 프로토콜은 비디오 스트리밍, 온라인 게임, 화상 통화, VoIP (Voice over IP)에서 널리 사용됩니다. 비디오의 일부 데이터 패킷이 손실되면 그다지 중요하지 않으며 큰 영향을주지 않으므로 무시할 수 있습니다. 정보가 전달되고 관련성이별로 없습니다.
(iii) 오류 감지 및 제어 : 다음 두 가지 이유로 인해이 레이어에서 오류 검사가 제공됩니다.
세그먼트가 링크를 통해 이동할 때 오류가 발생하지 않더라도 세그먼트가 라우터의 메모리에 저장되면 (대기 중) 오류가 발생할 수 있습니다. 데이터 링크 계층은이 시나리오에서 오류를 감지 할 수 없습니다.
소스와 대상 사이의 모든 링크가 오류 조사를 제공 할 것이라는 보장은 없습니다. 링크 중 하나가 원하는 결과를 제공하지 않는 링크 레이어 프로토콜을 사용하고있을 수 있습니다.
오류 확인 및 제어에 사용되는 방법은 CRC (Cyclic Redundancy Check) 및 체크섬입니다.
CRC : CRC (Cyclic Redundancy Check)의 개념은 나머지 부분 (CRC)이 데이터 구성 요소에 추가되어 수신자에게 전송되기 때문에 데이터 구성 요소의 이진 분할을 기반으로합니다. 수신자는 데이터 구성 요소를 동일한 제수로 나눕니다.
나머지가 0이되면 데이터 구성 요소가 프로토콜을 전달하기 위해 통과 할 수 있습니다. 그렇지 않으면 데이터 단위가 전송 중에 왜곡되어 패킷이 폐기 된 것으로 간주됩니다.
체크섬 생성기 및 검사기 :이 방법에서 송신자는 처음에 데이터 구성 요소가 n 비트의 동일한 세그먼트로 분할되는 체크섬 생성기 메커니즘을 사용합니다. 그런 다음 1의 보수를 사용하여 모든 세그먼트를 함께 추가합니다.
나중에 다시 한 번 보완되고 이제는 체크섬으로 바뀌고 데이터 구성 요소와 함께 전송됩니다.
예: 16 비트가 수신자에게 전송되고 비트가 10000010 00101011이면 수신자에게 전송 될 체크섬은 10000010 00101011 01010000이됩니다.
데이터 단위를 수신하면 수신기는이를 n 개의 동일한 크기 세그먼트로 나눕니다. 모든 세그먼트는 1의 보수를 사용하여 추가됩니다. 결과가 한 번 더 보완되고 결과가 0이면 데이터가 승인되고 그렇지 않으면 폐기됩니다.
이 오류 감지 및 제어 방법을 사용하면 전송 중에 손상된 것으로 발견 될 때마다 수신자가 원본 데이터를 다시 빌드 할 수 있습니다.
# 5) 레이어 5 – 세션 레이어
이 계층을 사용하면 서로 다른 플랫폼의 사용자가 자신간에 활성 통신 세션을 설정할 수 있습니다.
이 계층의 주요 기능은 두 개의 고유 한 응용 프로그램 간의 대화에서 동기화를 제공하는 것입니다. 수신기 쪽에서 손실없이 데이터를 효율적으로 전달하려면 동기화가 필요합니다.
예제의 도움으로 이것을 이해합시다.
보낸 사람이 2000 페이지가 넘는 빅 데이터 파일을 보내고 있다고 가정합니다. 이 레이어는 빅 데이터 파일을 보내는 동안 몇 가지 체크 포인트를 추가합니다. 40 페이지의 작은 시퀀스를 전송 한 후 데이터의 시퀀스 및 성공적인 승인을 보장합니다.
확인이 정상이면 끝까지 계속 반복합니다. 그렇지 않으면 다시 동기화하고 다시 전송합니다.
이렇게하면 데이터를 안전하게 유지하는 데 도움이되며 충돌이 발생하더라도 전체 데이터 호스트가 완전히 손실되지 않습니다. 또한 토큰 관리는 무거운 데이터와 동일한 유형의 두 네트워크를 동시에 전송하는 것을 허용하지 않습니다.
기본 게이트웨이를 수정하는 방법을 사용할 수 없습니다.
# 6) 레이어 6 – 프레젠테이션 레이어
이름 자체에서 알 수 있듯이 프레젠테이션 레이어는 데이터를 쉽게 이해할 수있는 형태로 최종 사용자에게 제공합니다. 따라서이 계층은 송신자와 수신자가 사용하는 통신 모드가 다를 수 있으므로 구문을 처리합니다.
번역가의 역할을하여 두 시스템이 동일한 플랫폼에서 통신을하고 서로를 쉽게 이해할 수 있도록합니다.
문자와 숫자 형태의 데이터는 계층에 의해 전송되기 전에 비트로 분할됩니다. 네트워크 데이터를 필요한 형식으로, 그리고 전화, PC 등과 같은 장치에 필요한 형식으로 변환합니다.
계층은 또한 발신자 측에서 데이터 암호화를 수행하고 수신자 측에서 데이터 복호화를 수행합니다.
또한 멀티미디어 데이터의 길이가 매우 크고 미디어를 통해 전송하는 데 많은 대역폭이 필요하기 때문에 전송 전에 멀티미디어 데이터에 대한 데이터 압축을 수행합니다.이 데이터는 작은 패킷으로 압축되고 수신자 측에서 압축 해제됩니다. 자체 형식으로 데이터의 원래 길이를 가져옵니다.
# 7) 최상위 계층 – 애플리케이션 계층
이것은 OSI 참조 모델의 최상위 및 7 번째 계층입니다. 이 계층은 최종 사용자 및 사용자 응용 프로그램과 통신합니다.
이 계층은 네트워크 사용자에게 직접 인터페이스 및 액세스 권한을 부여합니다. 사용자는이 계층에서 네트워크에 직접 액세스 할 수 있습니다. 조금 예 이 계층에서 제공하는 서비스에는 이메일, 데이터 파일 공유, Netnumen, Filezilla (파일 공유에 사용), 텔넷 네트워크 장치 등과 같은 FTP GUI 기반 소프트웨어가 포함됩니다.
모든 사용자 기반 정보가 아니며 소프트웨어를이 계층에 심을 수 있기 때문에이 계층에는 모호성이 있습니다.
예를 들어 , 어떤 설계 소프트웨어도이 레이어에 직접 배치 할 수 없지만 웹 브라우저를 통해 애플리케이션에 액세스 할 때 웹 브라우저가 HTTP (하이퍼 텍스트 전송 프로토콜)를 사용하기 때문에이 레이어에 심을 수 있습니다. 애플리케이션 계층 프로토콜.
따라서 사용되는 소프트웨어에 관계없이이 계층에서 고려되는 것은 소프트웨어가 사용하는 프로토콜입니다.
소프트웨어 테스트 프로그램은 응용 프로그램 계층이 최종 사용자에게 서비스와 그 사용을 테스트 할 수있는 인터페이스를 제공하므로이 계층에서 작동합니다. HTTP 프로토콜은 주로이 계층에서 테스트에 사용되지만 FTP, DNS, TELNET은 작동중인 시스템 및 네트워크의 요구 사항에 따라 사용할 수도 있습니다.
결론
이 튜토리얼에서 우리는 OSI 참조 모델의 각 계층 간의 기능, 역할, 상호 연결 및 관계에 대해 배웠습니다.
하위 4 개 계층 (물리적에서 전송으로)은 네트워크 간의 데이터 전송에 사용되고 상위 3 개 계층 (세션, 프레젠테이션 및 애플리케이션)은 호스트 간의 데이터 전송에 사용됩니다.