[CCNA] OSI Model & TCP/IP Suite

https://www.youtube.com/watch?v=t-ai8JzhHuY&list=PLxbwE86jKRgMpuZuLBivzlM8s2Dk5lXBQ&index=6

 

네트워킹 모델은 네트워킹 프로토콜과 표준에 대한 구조를 분류하고 제공한다.

네트워킹 프로토콜은 네트워크 장치과 SW가 함께 작동하는 방식을 정의하는 규칙이다.

 

만일 네트워크 표준이 다르다면 서로 통신할 수 없을 것이다.

OSI 모델은 네트워크 통신을 표준화하려는 시도다.

오늘날 실제로 사용되지는 않지만, 네트워크 엔지니어가 네트워킹에 대해 생각하는 방식에 큰 영향을 미쳤다.

 

 

OSI는 '개방형 시스템 상호 연결'을 뜻한다. 1970년 후반과 1980년대 초반에 ISO(국제 표준화 기구)에 의해 만들어졌다.

 

 애플리케이션(7) 계층은 SW 애플리케이션과 상호작용한다. 애플리케이션이 7계층에 속하는 것이 아니라, 애플리케이션과 상호작용하는 프로토콜이 7계층에 속하는 것이다. 7계층의 기능은 통신 파트너 식별과 통신 동기화다.
+ 캡슐화(7↘1)와 캡슐화 해제(1↗7) 과정을 거치며 호스트 간에 통신한다.

 

 프레젠테이션(6) 계층의 작업은 애플리케이션과 네트워크 형식 사이를 변환하는 것이다. 애플리케이션 계층의 데이터는 애플리케이션 형식으로 되어있다. 네트워크를 통해 전송하려면 데이터 형식을 바꿔야 한다. 6계층에서는 데이터를 전송할 때 암호화하고 수신할 때 해독한다. 또한 데이터가 수신 호스트가 이해할 수 있는 형식인지 확인하기 위해 다양한 애플리케이션 계층 형식 간에 변환한다.

 

 세션(5) 계층은 통신 호스트 간의 대화를 제어한다. 로컬 애플리케이션(ex. 웹 브라우저)과 원격 애플리케이션(ex. 유튜브) 간의 연결을 설정, 관리, 종료한다.
+ 그러나 네트워크 엔지니어는 5-7 레이어를 담당하지 않는다. 애플리케이션 개발자가 이 계층들을 사용하여 네트워크를 통해 애플리케이션을 연결한다.

 

 전송(4) 계층은 호스트 간에 통신을 위해 데이터를 분할하고 재조립한다. 큰 데이터 조각을 작은 세그먼트로 나누어 네트워크를 통해 쉽게 전송할 수 있고, 오류 발생 가능성을 줄인다. 또한 전송 계층은 호스트 간 통신을 제공한다. 
+ 7계층에서 4계층까지 내려와 데이터와 4계층의 헤더가 결합된 형태를 '세그먼트'라 부른다. 세그먼트가 3계층으로 전달되면서 IP주소가 담겨있는 3계층의 헤더가 결합되고, 이 데이터를 '패킷'이라 부른다.

 

 네트워크(3) 계층은 서로 다른 네트워크에 있는 최종 호스트 간의 연결을 제공한다. IP주소 형태의 논리적 주소 지정을 제공한다.
3계층은 데이터와 목적지 사이의 수많은 경로 중 최상의 경로 선택을 제공한다. 3계층에서 작동하는 네트워크 장비가 '라우터'다.
+ 패킷은 2계층으로 전달되면서 2계층의 헤더와 트레일러가 결합되어 캡슐화된다. 이 조합을 '프레임'이라 부른다.

 

 데이터링크(2) 계층은 노드 간 연결 및 데이터 전송을 제공한다. 예를 들어 PC와 스위치, 스위치와 라우터, 라우터와 라우터 간의 직접 연결이 해당된다. 2계층은 물리적인 1계층에 인접해 있기 때문에 구리 UTP 케이블과 같은 물리적 매체를 통한 전송을 위해 데이터 형식을 정의한다. 또한 물리 계층에서 발생하는 오류를 감지하고 수정한다. 2계층에서도 주소 지정 시스템을 사용하지만 3계층과는 다르다. 마지막으로 스위치가 2계층에서 작동한다. 스위치는 2계층 주소를 보고 데이터를 보낼 위치를 결정한다.
+ 1계층에서는 프레임에서 더 캡슐화되지 않고, 유/무선 연결을 통해 인접 시스템으로 전송된다.

 

 물리(1) 계층은 네트워크 장비 간 데이터 전송에 사용되는 매체의 물리적 특성을 정의한다. 전압 레벨, 케이블 길이, 최대 전송 거리, 물리적 연결부, 케이블 사양 등이 있다. 디지털 비트는 유선 연결의 경우 전기 신호로 변환되고, 무선 연결의 경우 무선 신호로 변환된다.
+ 프레임이 다른 장치로 전송되면, 캡슐화 해제 작업이 시작된다. 수신한 장치의 데이터 링크(2) 계층에서는 물리적 데이터를 다시 프레임으로 변환한다. 그 후, L2 헤더와 L2 트레일러가 제거되고 패킷이 된다. L3 헤더가 제거되고 세그먼트가 된다. L4 헤더가 제거되면서 데이터가 된다.

 

계층 별로 캡슐화되면서 용어가 변하는 Data, Segment, Packet, Frame, Bit 들을 통합적으로 n계층의 PDU라고 부른다. 

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 TCP/IP 모델은 OSI 모델과 비슷하다. 최신 네트워크에서 실제로 사용되는 것은 TCP/IP 모델이다. 그러나 계층에 대해 의사소통할 때에는 OSI 모델을 기준으로 이야기한다. 예를 들어 "4계층에 문제가 있다"라고 할 때, TCP/IP의 애플리케이션 계층을 떠올리는 것이 아니라, OSI의 전송 계층을 말하는 것이다.

 그렇기에 OSI 모델은 실제 사용되는 것은 아니지만, 오늘날 네트워크 엔지니어가 네트워크에 대해 생각하고 말하는 방식에 여전히 영향을 미치므로 배우는 것이 중요하다.

 

 OSI 모델의 5-7 계층을 TCP/IP 모델에서 하나로 통합하는 것은 네트워크 엔지니어가 네트워크에 대해 생각하는 경향을 나타낸다. 왜냐하면 전송 계층 위로는 작업할 일이 적기 때문이다.

 

 

네트워크에서 데이터가 캡슐화 되고 이동하는 그림을 잘 표현했다. 호스트 A에서 B로 전송되는 과정을 보면 데이터가 캡슐화 되고, 이더넷을 통해 다른 네트워크 장치인 라우터로 이동한다. 그리고 캡슐화가 해제되면서 패킷이 되고 IP 주소를 확인한 후에 다시 캡슐화하여 다른 장치로 프레임을 전달한다. 중간에 광섬유를 통해 장거리 이동을 하고 두번째 라우터에서도 캡슐화가 해제되고 또 IP를 확인한 후에 전송할 IP주소를 변경하며 다시 캡슐화하여 프레임을 전송한다. 여기서 보듯이 라우터는 3계층의 장비이므로 IP까지만 다루고, 그 위의 전송계층은 다루지 않는다. 프레임이 호스트B에 도달하면 헤더를 제거하면서 패킷이 되고, 세그먼트가 되고, 데이터가 된다.

 

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Q. 유튜브 웹 서버에서 전송된 HTTP 데이터는 당신의 웹 브라우저를 통해 표시된다. 이것은 무엇의 예시인가?

 

a) 인접 계층 상호작용

b) 동일 계층 상호작용

c) 캡슐화

d) 캡슐화 해제

 

답: b

 

인접 계층 상호작용은 7-6, 4-3 간의 OSI 모델의 위아래 상호작용을 말한다. 유튜브의 웹 서버와 나의 브라우저는 각각의 호스트의 애플리케이션 끼리 통신한 동일 계층 상호작용이다. 캡슐화와 캡슐화 해제는 그 과정일 뿐이다. 동일 계층 상호작용의 개념을 사용하면 관련된 다른 계층을 무시하고 서로 다른 장치의 단일 계층 간의 상호작용에 집중할 수 있다.

 

Q. HTTP 데이터가 3개의 헤더와 하나의 트레일러로 캡슐화 되었다. 이 PDU의 적절한 이름은 무엇인가?

 

답: c

 

2계층에 패킷이 전달되면서 "L2 트레일러 + 데이터 + L4 헤더 + L3 헤더 + L2 헤더"로 캡슐화된다. 이것은 프레임이다.

 

Q. OSI 모델의 게층 중에서 네트워크 엔지니어의 역할에 가장 관련된 계층은 무엇인가?

 

답: a

 

네트워크 엔지니어 관점에서 OSI 모델을 보면, 5-7 계층은 관련이 없고, 1-4 계층은 모두 다룬다.

 

Q. TCP/IP 모델의 링크 계층은 OSI 모델의 어떤 계층 혹은 계층들과 동일한가?

 

답: d

 

TCP/IP의 애플리케이션 계층은 OSI 모델의 애플리케이션, 표현, 세션 계층 역할을 한다.

TCP/IP의 전송 계층은 OSI 모델의 전송 계층 역할을 한다.

TCP/IP의 인터넷 계층은 OSI 모델의 네트워크 계층 역할을 한다.

TCP/IP의 링크 계층은 OSI 모델의 데이터 링크, 물리 계층 역할을 한다.

 

Q. OSI 모델의 어떤 계층이 호스트간 통신을 제공하는가?

 

답: c

 

애플리케이션 계층은 프로세스 간 통신을 제공한다.

네트워크 계층과 데이터 링크 계층은 end-to-end, host-to-host 통신을 제공하지 않는다.

 

여기서 보듯이 host-to-host 통신을 제공하는 것은

전송 계층이다.