OSI 모형

OSI 모델(Open Systems Interconnection Reference Model)은 국제표준화기구(ISO)에서 개발한 모델로, 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것이다. 일반적으로 OSI 7 계층 모델이라 불리기도 한다.

목적

이 모델은 프로토콜을 기능별로 나눈 것이다. 각 계층은 하위 계층의 기능만을 이용하고, 상위 계층에게 기능을 제공한다. '프로토콜 스택' 혹은 '스택'은 이러한 계층들로 구성되는 프로토콜 시스템이 구현된 시스템을 가리키는데, 프로토콜 스택은 하드웨어나 소프트웨어 혹은 둘의 혼합으로 구현될 수 있다. 일반적으로 하위 계층들은 하드웨어로, 상위 계층들은 소프트웨어로 구현된다.

각 계층별 설명

계층 1: 물리 계층(Physical layer)

물리 계층은 실제 장치들을 연결하기 위해 필요한 전기적, 물리적 세부 사항들을 정의한다. 예를 들어, 핀들의 배치나 전압, 전선의 명세 등이 이 계층에 포함된다. 허브나 리피터가 물리 계층의 장치이다. 기계적 구조와 전기적 특성을 규정한다. 물리 계층에서 수행되는 중요한 일들은 다음과 같다.

• 물리적인 정보 전달 매개체에 대한 연결의 성립 및 종료.
• 여러 사용자들 간의 통신 자원을 효율적으로 분배하는 데 관여. 예를 들어, 경쟁 상태의 해소나 흐름 제어 등.
• 통신 채널을 통해 전송되는 사용자 장치의 디지털 데이터를 이에 상응하는 신호들로 변환, 변조. 이 신호들은 구리선이나 광섬유 선을 통해 전달되는 신호들로, 예를 들어, SCSI가 여기에 속한다

네이트크상에서 데이터 비트를 전송하는 계층으로, 데이터 링크 개체간의 비트 전송을 위한 물리적 연결을 설정, 유지, 해제하기 위한 수단을 제공하며, 물리계층에서 데이터를 교환하는 방식은 회선교환, 메시지 교환, 패킷교환 방식이 있다. 전송 매체는 신호 보내는 방법을 정의한다.

계층 2: 데이터 링크 계층(Data link layer)

데이터 링크 계층은 포인트 투 포인트(Point to Point) 간 신뢰성있는 전송을 보장하기 위한 계층으로 CRC 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요하다. 네트워크 위의 개체들 간 데이터를 전달하고, 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 찾아 내고, 수정하는 데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공한다. 주소 값은 물리적으로 할당 받는데, 이는 네트워크 카드가 만들어질 때부터 맥 주소(MAC address)가 정해져 있다는 뜻이다. 주소 체계는 계층이 없는 단일 구조이다. 데이터 링크 계층의 가장 잘 알려진 예는 이더넷이다. 이 외에도 HDLC나 ADCCP 같은 포인트 투 포인트(point-to-point) 프로토콜이나 패킷 스위칭 네트워크나 LLC, ALOHA 같은 근거리 네트워크용 프로토콜이 있다. 네트워크 브릿지나 스위치 등이 이 계층에서 동작하며, 직접 이어진 곳에만 연결할 수 있다.

계층 3: 네트워크 계층(Network layer)

네트워크 계층은 여러개의 노드를 거칠때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층으로 다양한 길이의 데이터를 네트워크들을 통해 전달하고, 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공한다. 네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션(segmentation/desegmentation), 오류 제어 등을 수행한다. 라우터가 이 계층에서 동작하고 이 계층에서 동작하는 스위치도 있다. 데이터를 연결하는 다른 네트워크를 통해 전달함으로써 인터넷이 가능하게 만드는 계층이다. 논리적인 주소 구조, 곧 네트워크 관리자가 직접 주소를 할당하는 구조를 가지며, 계층적(hierarchical)이다.

서브네트의 최상위 계층으로 경로를 설정하고, 청구 정보를 관리한다. 개방 시스템들의 사이에서 네트워크 연결을 설정, 유지, 해제하는 기능을 부여하고, 트랜스포트 개층사이에 네트워크 서비스 데이터 유닛(NSDU : Network Service Data Unit)을 교환하는 기능을 제공한다.

계층 4: 전송 계층(Transport layer)

 이 부분의 본문은 전송 계층입니다.

전송 계층은 양 끝단(End to end)의 사용자들이 신뢰성있는 데이터를 주고 받을 수 있도록 해 주어, 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해준다. 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용한다. 전송 계층은 특정 연결의 유효성을 제어하고, 일부 프로토콜은 상태 개념이 있고(stateful), 연결 기반(connection oriented)이다. 이는 전송 계층이 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송한다는 것을 뜻한다. 가장 잘 알려진 전송 계층의 예는 TCP이다.

종단간(end-to-end) 통신을 다루는 최하위 계층으로 종단간 신뢰성 있고 효율적인 데이터를 전송하며, 기능은 오류검출 및 복구와 흐름제어 등을 수행한다.

계층 5: 세션 계층(Session layer)

세션 계층은 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다. 동시 송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duplex), 전이중 방식(Full Duplex)의 통신과 함께, 체크 포인팅과 유휴, 종료, 다시 시작 과정 등을 수행한다. 이 계층은 TCP/IP 세션을 만들고 없애는 책임을 진다.

통신하는 사용자들을 동기화하고 오류복구 명령들을 일괄적으로 다룬다.

계층 6: 표현 계층(Presentation layer)

표현 계층은 코드간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어 준다. MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 이 계층에서 이루어진다. 예를 들면, EBCDIC로 인코딩된 문서 파일을 ASCII로 인코딩된 파일로 바꿔 주는 것이 표현 계층의 몫이다.

계층 7: 응용 계층(Application layer)

응용 계층은 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다. 일반적인 응용 서비스는 관련된 응용 프로세스들 사이의 전환을 제공한다. 응용 서비스의 예로, 가상 터미널(예를 들어, 텔넷), "Job transfer and Manipulation protocol" (JTM, 표준 ISO/IEC 8832) 등이 있다.

계층 별 예시

계층	기타	TCP/IP 스위트	SS7	AppleTalk 스위트	OSI 스위트	IPX 스위트	SNA	UMTS
7 - 응용	HL7, Modbus, SIP	HTTP, SMTP, SNMP, FTP, 텔넷, NFS, NTP	ISUP, INAP, MAP, TUP, TCAP	AFP, PAP	FTAM, X.400, X.500, DAP		APPC
6 - 표현	TDI, ASCII, EBCDIC, MIDI, MPEG	XDR, SSL, TLS		AFP, PAP
5 - 세션	FIFO(파이프), NetBIOS, SAP, SDP	TCP의 세션 관리 부분		ASP, ADSP, ZIP		NWLink	DLC?
4 - 전송	NetBEUI	TCP, UDP, RTP, SCTP		ATP, NBP, AEP, RTMP	TP0, TP1, TP2, TP3, TP4, OSPF	SPX, RIP
3 - 네트워크	NetBEUI, Q.931	IP, ICMP, IPsec, ARP, RIP, BGP	MTP-3, SCCP	DDP	X.25 (PLP), CLNP	IPX		RRC (라디오 리소스 제어)
2 - 데이터 링크	이더넷, 토큰링, FDDI, PPP, HDLC, Q.921, 프레임 릴레이, ATM, Fibre Channel		MTP-2	LocalTalk, TokenTalk, EtherTalk, 애플 리모트 액세스, PPP	X.25 (LAPB), 토큰 버스	802.3 framing, Ethernet II framing	SDLC	미디어 접근 제어(MAC)
1 - 물리	RS-232, V.35, V.34, Q.911, T1, E1, 10BASE-T, 100BASE-TX, ISDN, SONET, DSL		MTP-1	Localtalk on shielded, Localtalk on unshielded (PhoneNet)	X.25 (X.21bis, EIA/TIA-232, EIA/TIA-449, EIA-530, G.703)		Twinax	PHY (Physical Layer)

유머

OSI의 7 계층 모델은 기술적이지 않은 문제와 이슈들을 가리키기 위한 농담 수단으로 이용되기도 하였다. 가장 널리 알려진 농담으로는 7 계층 이외에 이른바 "재정 계층"과 "정치 계층"이라는 8 번째와 9 번째 계층을 추가하는 것이다.

네트워크 기술자들은 때때로 "제 8 계층의 문제"라고 말하는데, 이는 실제로 네트워크 상의 문제가 아니라 최종 사용자가 문제라는 것을 돌려서 말하는 것이다.

OSI 모델은 때로는 "타코 벨 모델"이라고 농담 삼아 언급되기도 하는데, 타코 벨은 7 층의 burrito로 유명한 패스트푸드 체인점이며, 이를 빗댄 것이다.

딕 루이스는 7 계층의 OSI 모델이 제임스 본드가 기밀 문서를 운반하는 방법과 흡사하다고 설명하였다[1].