OSI 7계층이란? (1계층-물리계층, 2계층-데이터링크 계층)

OSI 7 계층에 대해 공부하는 중에 구성도를 통해 하드웨어와 연결시켜 공부하면 전체 적인 시스템이 더 이해되고 구조가 한눈에 들어오는 것 같다. 그래서 구성도를 직접 그려가며 계층의 역할이 무엇인지 정리해 보려 한다. 

 

OSI 7 계층이란?

OSI 7 계층은 네트워크 통신을 이해하고 설명하기 위한 모델로, 각 계층은 서로 다른 네트워크 기능을 수행하며 각 계층에는 해당 기능과 관련된 프로토콜이 있습니다. OSI 7 계층은 프로토콜이 구조화된 방식을 나타내며, 각 계층이 분리되어 있어 독립적으로 개발하고 관리할 수 있습니다.

간단히 OSI 7 계층의 각 계층을 살펴보면 다음과 같습니다.

1. 물리 계층(Physical Layer): 비트 단위의 데이터를 전기적, 광학적 신호로 변환하여 전송하는 역할을 합니다.
2. 데이터 링크 계층(Data Link Layer): 네트워크 기기간의 데이터 전송을 담당하며, 오류 검출 및 제어 기능을 수행합니다.
3. 네트워크 계층(Network Layer): 데이터를 목적지까지 전달하는 경로를 결정합니다.
4. 전송 계층(Transport Layer): 데이터의 전송을 관리하며, 오류 검출 및 복구, 흐름 제어를 수행합니다.
5. 세션 계층(Session Layer): 통신 세션을 설정, 유지, 종료하는 역할을 합니다. 세션의 연결 및 관리가 이루어집니다.
6. 표현 계층(Presentation Layer): 데이터의 형식을 변환하고, 암호화 및 복호화를 수행하는 역할을 합니다.
7. 응용 계층(Application Layer): 사용자와 직접 연결되는 계층으로, 이메일, 웹 브라우징 등의 응용 프로그램이 이 계층에 속합니다.

 

검색을 하면 위와 같이 나오는데 이렇게만 보면 각 계층이 어떤 역할을 하는지는 추상적으로 알겠지만 실제적으로 이해하기는 어려웠다. 그래서 1 계층부터 차례대로 구성도를 통해 구체적인 역할을 알아보겠다.

 

 

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1. 제1 계층: 물리계층(Physical Layer)

물리 계층은 OSI 7 계층의 첫 번째 단계로, 기기 간 데이터 전송의 기본이 되는 부분으로, 데이터 전송을 위한 케이블, 허브, 리피터 등의 하드웨어 구성 요소와 관련된 역할을 담당합니다. 이를 통해 데이터가 전기적, 광학적 신호로 변환되어 다양한 기기 간 통신이 가능해집니다.

물리 계층(Physical Layer) 구성

그림상에서는 아날로그 신호로 변환으로 쓰여있지만 실제로는 전기적, 광학적 신호로 변환되기도 합니다. 정리하자면, 물리 계층은 케이블등의 데이터 신호를 담는 하드웨어 매개체입니다.

 

 

2. 제2 계층: 데이터 링크 계층(Data Link Layer)

데이터 링크 계층(Data Link Layer)은 OSI 7 계층 중 두 번째 계층으로, 네트워크 기기 간 데이터 전송, 오류 검출 및 제어, 그리고 흐름 제어 등을 담당하는 역할을 수행합니다.

 

제1계 층만 있다면 네트워크 기기간에 데이터를 전송할 때 엄청난 비효율이 발생합니다. 원하는 목적지로 전송할 수 없어서 모든 곳에 동시에 전송하게 된다던가, 아니면 많은 케이블로 각각의 기기를 모두 연결해야 하는 상황이 발생합니다.

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이런 문제를 해결하기 위해 생긴 것이 상위 계층들입니다. 그중에 데이터 링크 계층(Data Link Layer)은 신호를 올바른 목적지까지 전달하고, 전송 중 발생할 수 있는 오류를 검출 및 수정하며, 흐름 제어를 수행하는 역할을 합니다.

 

 

데이터 전송

목적지로 데이터를 전송하는 것에 있어서 구체적인 예시를 아래 그림을 통해 확인해 보겠습니다. AA라는 주소를 가진 컴퓨터가 DD라는 주소를 가진 컴퓨터가 있고 이 컴퓨터들이 각각 스위치라는 모듈과 연결되어 있습니다. 이러한 상황에서 데이터를 전송하는 방식을 나타내었습니다. 

데이터 링크 계층(Data Link Layer) 구성1

데이터 앞쪽에 송신자의 주소(AA)와 수신자의 주소(DD)를 붙이고 그 뒤에 데이터를 전송하면 스위치를 통해 원하는 목적지까지 데이터를 전송할 수 있게 됩니다.

 

오류 검출

오류 검출 및 수정은 어떤 식으로 진행이 되는 걸까요? 기존 AA 주소 컴퓨터에서 스위치를 통해 DD로 데이터를 보낼 때 AA | DD | 0100011로 보냈습니다. 이번에는 그 뒤에 추가로 오류를 검출할 수 있는 코드를 추가합니다.

데이터 링크 계층(Data Link Layer) 구성2

AA | DD | 0100011 | 0x1A4D(추가) 해당 데이터가 잘 보내졌는지 확인을 할 수 있는 코드가 추가되었습니다. 그리고 아래 과정을 거치면서 오류를 확인할 수 있습니다.

 

1. 송신 측(AA)에서 계산을 수행하여 오류 확인 코드를 생성.
2. 이 코드를 데이터 뒷부분에 추가되어 함께 전송
3. 수신 측(DD)에서 도착한 오류코드에 대해 동일한 계산을 수행
4. 수신 측에서 계산한 값과 프레임에 포함된 원래의 값을 비교
5. 두 값이 일치하면, 데이터 전송이 정상적으로 이루어진 것으로 판단

6. 만약 일치하지 않으면, 오류가 발생한 것으로 간주하고 재전송을 요청

 

정리하자면, 데이터 링크 계층은 기기 간 데이터 전송 흐름 제어와 오류 검출 및 제어 등을 담당하는 역할을 수행하며, 이더넷, 맥 주소, 스위치 등이 해당 계층에서 작동하는 예시입니다.

이상으로 OSI 7 계층 중 1,2 계층 관련 포스팅 마치겠습니다. 

 

매일 1을 쌓아가는 삶으로 복리 성장의 기적을 만들어봅시다.
- RF열정무한-