OSI 7 계층이란? 최대한 이해하기 쉽게 설명

OSI 7 계층이란?

네트워크 스택은 복잡하고 다층적인 시스템으로, 응용 계층 데이터 구조를 물리적 매체를 통해 전송되는 비트로 매핑하고 다시 그 반대로 매핑한다. 개방 시스템 상호 연결(OSI) 모델은 다양한 네트워크 스택 계층이 어떻게 결합하여 네트워크 통신을 가능하게 하는지에 대한 프로토콜에 구애받지 않는 개념적 틀을 제공한다. OSI 모델의 목표는 다양한 통신 시스템이 표준 통신 프로토콜을 사용하여 더 잘 상호 작용할 수 있도록 하는 것이다.

쉽게 설명하면, 컴퓨터나 다른 장치들이 서로 정보를 주고받기 위해 사용하는 일련의 규칙과 절차의 집합이라고 할 수 있다. 이러한 시스템은 여러 단계로 나누어져 있으며, 각 단계는 정보를 전달하는 특정한 방식을 담당한다. OSI 모델은 이러한 단계들을 명확하게 설명하여, 다양한 종류의 네트워크 장비와 프로그램들이 서로 잘 ‘대화’할 수 있도록 돕는다. 이 모델을 통해, 네트워크 설계자와 관리자들은 통신 문제를 더 쉽게 식별하고 해결할 수 있다. 또한, OSI 모델은 서로 다른 시스템과 기술이 통합되어 효율적으로 작동할 수 있도록 지원한다.

네트워크 보안의 중요성

OSI 모델은 복잡한 시스템을 네트워킹 프로토콜이 수행하는 다양한 작업에 기반하여 여러 개의 별도 계층으로 나눈다. 이러한 추상화는 문제를 해결하고, 보안 위험을 식별하며, 네트워크 계층 공격을 설명하기 쉽게 만든다.

이론적 모델로서 OSI 모델은 현대 네트워킹 프로토콜이 작동하는 데 필수적이진 않다. 그러나 이는 보안 위험을 식별하고 사이버 보안 솔루션의 능력을 분석하는 데 도움을 줘서 네트워크 보안에 있어서 귀중한 도구가 된다.

쉽게 설명하면, 네트워크 보안은 우리가 인터넷을 안전하게 사용할 수 있도록 보호하는 매우 중요한 부분이다. OSI 모델은 이해하기 어려운 네트워크 시스템을 더 쉽게 분해하여 보안 문제를 찾아내고 해결하는 데 도움을 준다. 각 계층은 네트워크에서 발생할 수 있는 다른 유형의 보안 문제에 집중할 수 있게 하여, 보안 전문가들이 문제를 더 정확하게 식별하고 대응할 수 있게 한다. 이 모델 덕분에 사이버 보안 솔루션을 평가하고 개선하는 것이 더 용이해진다.

OSI 7 계층

OSI 모델은 일곱 개의 계층으로 나뉜다. 각 계층은 네트워킹 스택 내에서 중요한 역할을 수행하며, 프로토콜 데이터 단위(PDUs)를 교환함으로써 다른 계층과 소통한다. OSI 모델 내의 계층들은 보통 이름이나 숫자(1-7)로 지칭된다. 가장 낮은 계층부터 가장 높은 계층까지 순서대로 나열하면 다음과 같다.

1. 물리 계층

물리 계층은 원시 비트 스트림이 물리적 매체를 통해 전송되는 곳이다. 1계층 PDU는 “심볼”이라고 불린다. 이 과정에는 비트를 전기, 빛 또는 라디오 신호로 변환하고, 선택된 매체를 통해 이들이 전송되는 속도를 제어하는 작업이 포함된다.

물리 계층은 네트워크의 가장 기초적인 부분이다. 이 계층은 데이터가 실제로 어떻게 전송되는지를 다루며, 컴퓨터나 다른 디지털 장치에서 생성된 정보가 전기 신호나 빛과 같은 물리적 형태로 바뀌어 전송된다. 이는 인터넷이나 다른 네트워크를 통해 정보를 주고받을 때 그 정보가 어떻게 이동하는지에 대한 기반이 된다.

2. 데이터 링크 계층

데이터 링크 계층은 전송될 데이터를 프레임이라고 하는 작은 단위로 분해하여 물리 계층에서 전송하도록 합니다. 또한, 두 다른 노드 사이의 연결을 관리하며, 연결을 설정하고, 물리 계층에서 발생한 비트 오류를 식별 및 수정하며, 세션이 완료되면 연결을 종료합니다.

이 계층은 컴퓨터가 서로 데이터를 주고받을 때, 그 데이터를 작은 조각들로 나누어서 안전하게 전송되도록 돕습니다. 생각해 보세요, 마치 편지를 작은 조각들로 나누어서 보내고, 받는 사람이 그 조각들을 다시 모아서 편지를 읽는 것과 같아요. 데이터 링크 계층이 이 작업을 해줍니다. 또한, 이 계층은 데이터가 올바르게 전송되었는지 확인하고, 만약 전송 중에 문제가 생기면 그것을 고쳐줍니다. 이렇게 해서 컴퓨터 사이에 안전하고 정확한 ‘대화’가 이루어질 수 있게 돕습니다.

3. 네트워크 계층

네트워크 계층에서는 점대점 연결에서 벗어나 네트워크 내의 많은 연결된 노드를 포함하는 것으로 초점이 확대됩니다. 네트워크 계층 장치는 패킷을 다루며 IP 주소를 기반으로 트래픽을 목적지까지 라우팅하는 책임을 집니다.

이 계층은 컴퓨터가 인터넷 내에서 서로 어떻게 찾아가는지를 결정합니다. 마치 우리가 길을 찾을 때 지도를 사용하는 것과 비슷해요. 네트워크 계층에서는 각 컴퓨터나 기기가 IP 주소라고 하는 고유한 ‘주소’를 가지고 있습니다. 이 주소를 사용하여, 네트워크 내에서 데이터가 정확한 목적지까지 어떻게 이동해야 하는지를 정하는 것이 네트워크 계층의 역할입니다. 이를 통해 인터넷이나 다른 네트워크를 통해 정보가 올바른 곳으로 안전하게 전송될 수 있도록 돕습니다.

4. 전송 계층

전송 계층은 ‘호스트’ 계층 네 개 중 첫 번째로, 나머지 계층은 ‘미디어’ 계층으로 불립니다. 전송 계층의 PDU는 ‘세그먼트’ 혹은 ‘데이터그램’입니다. 이 계층은 노드 간의 데이터 전송을 관리하며, 데이터가 올바른 순서로 도착하고 모든 오류가 수정되도록 보장합니다. 전송 제어 프로토콜(TCP)은 4계층에서 작동합니다.

전송 계층은 컴퓨터가 서로 정보를 주고받을 때, 그 정보가 올바른 순서로 잘 전달되도록 확인합니다. 우리가 편지를 여러 개 보낼 때, 받는 사람이 편지를 순서대로 받아야 이야기를 제대로 이해할 수 있는 것처럼, 컴퓨터도 정보를 올바른 순서로 받아야 합니다. 또한, 이 계층은 정보가 중간에 손상되거나 잘못 전달되지 않도록 확인하고, 필요하다면 그것을 바로잡아 줍니다. 이런 과정을 통해 우리는 인터넷을 사용할 때 더 빠르고 안정적인 연결을 경험할 수 있습니다.

5. 세션 계층

세션 계층은 노드 간의 세션을 관리하며 ‘데이터’ PDU에 대해 작동한다. 세션 관리에는 설정, 인증, 종료 및 재연결이 포함된다.

이 계층은 컴퓨터 간의 대화나 ‘세션’을 설정하고 관리한다. 마치 전화 통화를 시작하고 끝내는 것과 비슷하다. 세션 계층은 컴퓨터들이 서로 대화를 시작할 때 서로를 인식하고, 대화가 끝났을 때 올바르게 종료되도록 한다. 또한, 연결이 끊겼을 때 다시 연결할 수 있도록 도와준다. 이러한 과정은 컴퓨터가 서로 효과적으로 ‘대화’할 수 있게 만든다.

6. 표현 계층

표현 계층은 주로 네트워크 데이터를 응용 프로그램이 예상하는 형식으로 변환하는 책임을 진다. 예를 들어, 데이터 인코딩과 암호화는 6계층에서 관리된다.

이 계층은 컴퓨터가 사용하는 데이터 형식과 우리가 사용하는 데이터 형식 사이를 맞춰준다. 예를 들어, 우리가 보는 사진이나 문서가 컴퓨터 내부에서는 전혀 다른 형태로 저장되어 있다. 표현 계층은 이런 데이터가 네트워크를 통해 전송될 때 올바르게 변환되도록 돕는다. 또한, 데이터를 안전하게 보호하기 위해 암호화하는 작업도 이 계층에서 이루어진다. 이런 과정을 통해 우리는 다양한 형태의 정보를 안전하게 주고받을 수 있다.

7. 응용 계층

응용 계층은 최종 사용자를 위해 설계된 프로토콜을 포함한다. 예를 들어, HTTP는 웹 서버와 클라이언트 간의 데이터 전송을 위해 설계된 7계층 프로토콜이다.

이 계층은 우리가 인터넷을 사용할 때 직접 상호작용하는 부분이다. 예를 들어, 웹 사이트를 방문하거나 이메일을 확인할 때 사용하는 프로토콜이 여기에 속한다. 응용 계층은 이러한 서비스가 네트워크를 통해 원활하게 작동하도록 도와준다. HTTP와 같은 프로토콜은 웹 페이지를 요청하고 받아오는 과정을 규정하여, 우리가 웹 서핑을 할 수 있게 해준다. 이 계층 덕분에 다양한 온라인 서비스와 애플리케이션을 쉽고 편리하게 사용할 수 있다.

네트워크 계층: OSI vs TCP/IP 차이 비교