테마
OSI 참조 모델과 네트워크 장비
OSI 참조 모델(Open Systems Interconnection reference model, 개방형 시스템 상호 연결 참조 모델)은 ISO(International Organization for Standardization, 국제표준화기구)가 만든, 통신 기능을 7개 계층으로 나눈 설계도다. 계층을 나누면 한 계층을 바꿔도 나머지는 그대로 둘 수 있다. 실기 시험은 계층 이름과 순서, 계층별 역할, 계층에 해당하는 장비를 묻는다.
7계층 한눈에 보기
아래 표는 위에서부터 7계층, 맨 아래가 1계층이다. 보내는 쪽은 위에서 아래로 내려가며 계층마다 헤더를 붙이고(캡슐화), 받는 쪽은 아래에서 위로 올라가며 헤더를 떼어 낸다. 그래서 계층마다 다루는 데이터 단위 PDU(Protocol Data Unit, 프로토콜 데이터 단위)의 이름이 다르다.
| 계층 | 이름 | PDU | 대표 프로토콜·표준 |
|---|---|---|---|
| 7 | 응용 | 데이터 | HTTP, FTP, SMTP, DNS |
| 6 | 표현 | 데이터 | JPEG, MPEG, ASCII |
| 5 | 세션 | 데이터 | RPC |
| 4 | 전송 | 세그먼트 | TCP(Transmission Control Protocol, 전송 제어 프로토콜), UDP |
| 3 | 네트워크 | 패킷 | IP, ICMP(Internet Control Message Protocol, 인터넷 제어 메시지 프로토콜) |
| 2 | 데이터 링크 | 프레임 | 이더넷, HDLC, PPP |
| 1 | 물리 | 비트 | RS-232C, 전송 매체 규격 |
순서는 아래층부터 첫 글자를 따서 "물·데·네·전·세·표·응"으로 외운다.
계층별 역할
- 물리 계층은 0과 1을 신호로 바꿔 싣는다. 커넥터 모양(기계적), 전압(전기적), 핀마다 맡은 일(기능적), 신호를 주고받는 순서(절차적) 같은 특성을 정한다.
- 데이터 링크 계층은 바로 이웃한 두 장치 사이에서 프레임을 틀림없이 주고받게 한다. MAC 주소(Media Access Control address, 매체 접근 제어 주소)로 상대를 찾고, 오류 검출과 흐름 제어(flow control)를 한다.
- 네트워크 계층(망 계층이라고도 한다)은 여러 네트워크를 거쳐 목적지까지 가는 길을 정한다. IP 주소로 목적지를 가리키고, 경로를 고르는 라우팅(routing)을 한다.
- 전송 계층은 양 끝 프로그램 사이의 전달, 곧 종단 간(end-to-end) 전달을 책임진다. 포트 번호로 프로그램을 구분하고, TCP는 순서 보장과 재전송까지 맡는다.
- 세션 계층은 통신하는 두 프로그램 사이의 대화를 열고 유지하고 닫는다. 중간중간 동기점(synchronization point)이라는 표시를 남겨 두면, 연결이 끊겨도 마지막 동기점부터 이어 보낼 수 있다.
- 표현 계층은 데이터의 형식을 맞춘다. 문자 코드 변환, 암호화, 압축이 여기에 속한다.
- 응용 계층은 사용자 프로그램이 네트워크 서비스를 쓰는 창구다.
계층별 네트워크 장비
장비가 몇 계층 장비인지는 그 장비가 어느 계층의 정보까지 읽고 판단하느냐로 정한다. 리피터(repeater)·허브(hub)·브리지(bridge)·스위치(switch)·라우터(router)·게이트웨이(gateway)를 차례로 보자.
| 장비 | 계층 | 하는 일 |
|---|---|---|
| 리피터 | 1 | 약해진 신호를 다시 키워 멀리 보냄 |
| 허브 | 1 | 여러 선을 묶고, 받은 신호를 모든 포트로 보냄 |
| 브리지 | 2 | 두 LAN을 잇고 MAC 주소로 걸러 보냄 |
| 스위치 | 2 | 포트가 많은 브리지. 목적지 포트로만 보냄 |
| 라우터 | 3 | IP 주소를 보고 최적 경로를 골라 LAN·WAN 사이로 보냄 |
| 게이트웨이 | 전 계층 | 프로토콜 구조가 다른 네트워크를 변환해 연결 |
리피터와 허브는 주소를 읽지 않고 신호만 다루므로 1계층이다. 허브는 받은 신호를 되살려 내보내므로 리피터 역할도 한다. 브리지와 스위치는 MAC 주소를 읽어 필요한 쪽으로만 보내는 2계층 장비라 충돌이 준다. 브리지 n개를 서로 모두 이으면 회선이 n(n−1)/2개 필요한데, 망형 토폴로지(topology)의 회선 수와 같은 계산이다(토폴로지 문서). 라우터는 IP 주소를 읽어 LAN과 LAN, LAN과 WAN처럼 서로 다른 네트워크 사이를 잇는 3계층 장비다. 게이트웨이는 서로 다른 프로토콜을 쓰는 네트워크를 이어 주는 출입구로, 시험에서는 OSI 전 계층에 걸친 장비로 본다.
시험 포인트
- 7계층 순서(1→7) → 물리·데이터 링크·네트워크·전송·세션·표현·응용.
- PDU → 4계층 세그먼트, 3계층 패킷, 2계층 프레임, 1계층 비트.
- "종단 간 신뢰성 있는 전달, 포트 번호" → 전송 계층. "경로 선택, IP 주소" → 네트워크 계층.
- 장비 계층 → 리피터·허브 1, 브리지·스위치 2, 라우터 3, 게이트웨이 전 계층. 브리지 n개 연결 회선 → n(n−1)/2.