OSI 7 계층 간략히 이해하기

L4/L7 로드밸런싱에 대해 알아보다보니 OSI 7계층에 대해 정리해보고 싶어졌습니다. 이 글은 OSI 7 Layer에 대해 간략하게 정리한 글입니다.

 

OSI 7 계층

우리가 일상적으로 사용하는 "인터넷"은 수많은 물리적인 시스템과 소프트웨어적 시스템을 거쳐 우리에게 제공됩니다.
OSI 7 계층은 그 과정을 7단계로 나누어 표준화한 모델입니다.

 

계층 구조의 특징

• 각 계층은 바로 위 계층에게는인터페이스를 제공하고, 바로 아래 계층의 인터페이스를 활용합니다.
• 계층을 나누었기 때문에 장애가 생긴 구간을 특정하기 쉽습니다.
• 각 계층은 독립적으로 작동합니다. 따라서 특정 계층의 기술이 변경되어도 다른 계층에 영향을 주지 않습니다.
• 최상위 계층에서 하위 계층으로 내려가면서, 각 계층에 대한 제어 정보(헤더)가 붙습니다. 반대편에서는 다시 올라오면서 제거됩니다.

 

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계층별 개요

이 글에서는 1, 2, 3, 4, 7 계층에 대해서만 다룹니다.

Layer 7: 응용 계층 (Application Layer)

사용자가 직접 조작하는 응용 프로그램이 네트워크에 접속할 수 있도록 인터페이스를 제공합니다.

대표적 프로토콜로 HTTP (웹), FTP (파일 전송), DNS (도메인), SMTP (이메일) 등이 있습니다.

이 계층의 데이터 단위(PDU)를 Message라고 합니다. 사용자에게 필요한 데이터 알맹이라고 할 수 있습니다.

 

 

Layer 4: 전송 계층 (Transport Layer)

엔드포인트간 데이터 전송의 신뢰성을 보장합니다. 즉, 데이터가 섞이거나, 누락되거나, 순서가 뒤바뀌는 문제를 해결합니다.

전송 계층의 대표적 프로토콜로 TCP와 UDP가 있습니다.

PDU는 Segment라고 합니다. Segment는 포트 번호와 상위 데이터를 담습니다.

 

TCP와 UDP

• TCP: 데이터가 섞이지 않고, 누락이 없으며, 순서가 정확한 것을 보장하는 연결 지향적 프로토콜입니다.
• UDP: 데이터가 섞이지 않는 것만 보장하며, 누락이나 순서는 신경 쓰지 않는 비연결형 프로토콜입니다.

전송 계층의 문제 해결 방식

• 섞임 방지: Port 번호를 사용하여 데이터를 어떤 프로그램(카톡, 브라우저 등)으로 보낼지 구분합니다.
• 누락 방지: ACK(확인 응답) 신호를 보내 데이터가 가지 않았을 경우 다시 전송합니다.
• 틀린 순서 방지: 각 데이터 조각에 시퀀스 번호를 매겨 수신 측에서 올바른 순서로 재조합합니다.

 

 

Layer 3: 네트워크 계층 (Network Layer)

엔드포인트에 IP주소를 부여합니다. 데이터 전송의 목적지까지의 경로를 찾아주는데, 이걸 Routing이라고 합니다.

PDU는 Packet이라고 합니다. Packet은 IP주소와 상위 데이터를 담습니다.

 

 

Layer 2: 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)

같은 네트워크 대역에 있는 기기간의 신뢰성을 보장합니다. Switch라는 장비를 통해 MAC 주소를 활용하여 정확한 엔드포인트를 확인하여 데이터를 전달합니다.

PDU는 Frame이라고 합니다. Frame은 MAC 주소와 상위 데이터를 담습니다.

 

 

Layer 1: 물리 계층 (Physical Layer)

데이터를 전기적, 광학적 신호로 변환하여 케이블을 통해 전송하는 하드웨어 계층입니다.

PDU는 Bit입니다. 상위 계층에서 받은 Frame을 0과 1의 비트 스트림으로 변환하여 전송합니다.