SECTION 144. OSI 참조 모델

OSI 참조 모델

1. 물리 계층 (Physical Layer)
   1. 정의: 물리 계층은 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 관련된 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성에 대한 규칙을 정의한다.
   2. 기능: 데이터 전송 매체와 전송 신호 방식을 정의하며, 신호의 물리적 특성, 케이블, 전송 속도, 물리적 연결 등에 대해 규정한다.
   3. 관련 표준: RS-232C, X.21, IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.11 (Wi-Fi)
   4. 관련 장비: 리피터, 허브
   5. 관련 프로토콜: 없음 (물리적 신호 전송만 담당)
2. 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)
   1. 정의: 데이터 링크 계층은 두 개의 인접한 개방 시스템들 간의 신뢰성과 효율적인 정보 전송을 보장하며, 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 검출하고 복구하는 역할을 한다.
   2. 기능: 흐름 제어, 오류 제어, 프레임 동기화, 물리 주소 부여를 담당한다. 데이터의 프레임을 구성하여 네트워크를 통해 신뢰성 있게 전달하며, 물리적인 전송 오류를 감지하고 수정한다.
   3. 관련 표준: IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.11 (Wi-Fi)
   4. 관련 프로토콜:
      • HDLC (High-Level Data Link Control): 신뢰성 있는 데이터 전송을 위한 비트 지향 프로토콜로, 데이터 링크 계층에서 오류 제어와 흐름 제어를 제공한다.
      • LAPB (Link Access Procedure, Balanced): X.25 프로토콜에서 사용되는 데이터 링크 계층의 오류 제어 및 흐름 제어 프로토콜이다.
      • LLC (Logical Link Control): IEEE 802 표준의 하위 계층으로, 상위 계층이 네트워크를 사용할 수 있도록 하는 역할을 한다.
      • MAC (Media Access Control): 네트워크 매체에 접근하는 방법을 규정하는 하위 계층 프로토콜이다.
      • PPP (Point-to-Point Protocol): 두 네트워크 노드 간의 데이터 링크를 설정하고 관리하는 데 사용된다.
   5. 관련 장비: 브리지, Layer 2 스위치
3. 네트워크 계층 (Network Layer)
   1. 정의: 네트워크 계층은 개방 시스템들 간의 네트워크 연결을 관리하는 기능과 패킷의 경로 설정을 담당한다.
   2. 기능: 논리적 주소 할당, 경로 설정(Routing), 데이터 교환 및 중계, 트래픽 제어, 패킷 전송을 담당한다. 패킷이 출발지에서 목적지까지 최적의 경로를 통해 전달되도록 하는 역할을 하며, 네트워크 혼잡을 제어한다.
   3. 관련 표준: X.25, IP, ISO 8473 (CLNP), RFC 791 (IPv4)
   4. 관련 프로토콜:
      • IP (Internet Protocol): 인터넷에서 데이터를 송수신하기 위한 기본 프로토콜로, 패킷을 목적지까지 전달하는 역할을 한다.
      • ICMP (Internet Control Message Protocol): 네트워크 상태와 오류 메시지를 관리하기 위해 사용된다. 예를 들어 핑(ping) 명령에서 사용된다.
      • ARP (Address Resolution Protocol): 네트워크 상의 논리적 IP 주소를 물리적 MAC 주소로 변환하는 데 사용된다.
      • RIP (Routing Information Protocol): 거리 벡터 알고리즘을 사용하여 라우팅 정보를 교환하는 데 사용되는 프로토콜이다.
      • OSPF (Open Shortest Path First): 링크 상태 라우팅 프로토콜로, 네트워크 내 최적 경로를 계산한다.
      • BGP (Border Gateway Protocol): 자율 시스템 간의 경로 정보를 교환하기 위해 사용된다.
   5. 관련 장비: 라우터, Layer 3 스위치
4. 전송 계층 (Transport Layer)
   1. 정의: 전송 계층은 논리적 안정성과 균일한 데이터 전송 서비스를 제공함으로써 종단 시스템(End-to-End) 간에 투명한 데이터 전송을 가능하게 한다.
   2. 기능: 주소 설정, 오류 제어, 흐름 제어, 데이터 분할 및 재조립을 담당한다. 데이터가 손실 없이 전달되도록 보장하고, 큰 데이터를 작은 세그먼트로 나누어 전송하며, 수신 측에서 이를 재조립한다.
   3. 관련 표준: RFC 793 (TCP), RFC 768 (UDP)
   4. 관련 프로토콜:
      • TCP (Transmission Control Protocol): 연결형 서비스로, 데이터의 신뢰성을 보장하며, 패킷 손실이나 순서 변경이 없는 통신을 제공한다. 예: HTTP, FTP, SMTP, Telnet, SSH. (포트 번호: 80, 21, 25, 23, 22)
      • UDP (User Datagram Protocol): 비연결형 서비스로, 빠른 데이터 전송을 필요로 하지만 신뢰성은 보장되지 않는다. 예: 스트리밍, VoIP, DNS, DHCP, TFTP, SNMP. (포트 번호: 53, 69, 67, 68, 161)
      • SCTP (Stream Control Transmission Protocol): 멀티미디어 전송 등 신뢰성과 다중 스트림을 동시에 제공하는 프로토콜이다. (포트 번호: 2905)
   5. 관련 장비: 게이트웨이
5. 세션 계층 (Session Layer)
   1. 정의: 세션 계층은 송수신 측 간의 관련성을 유지하고 대화 제어를 담당한다.
   2. 기능: 대화의 구성 및 동기 제어, 데이터 교환 관리, 동기점 설정(Checkpointing)을 통해 데이터 통신의 연속성을 보장한다. 대화의 시작, 유지, 종료를 관리하며 통신 세션을 설정하고 종료하는 기능을 수행한다.
   3. 관련 표준: ISO 8327 (Session Protocol)
   4. 관련 프로토콜:
      • RPC (Remote Procedure Call): 원격 컴퓨터에서 프로시저나 함수를 호출하는 프로토콜로, 분산 시스템에서 사용된다.
      • PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol): VPN을 통해 안전한 통신을 하기 위해 사용되는 터널링 프로토콜이다.
   5. 세션 : 세션이란 두 이용자 사이의 연결을 의미합니다. 세션 계층은 연결을 확립한 두 이용자 사이에 세션 설정 및 유지를 가능하게 함으로써 두 이용자 간의 대화를 관리하고, 파일 복구 등의 기능을 지원합니다.
   6. 토큰: 송수신 간의 대화를 관리하기 위해 사용되는 특수한 메시지입니다.
   7. [데이터 제어]: 데이터의 전송 권한을 부여할 때 사용
   8. [제어 토큰]: 연결 제어를 제어할 때 사용
   9. [동기 토큰]: 동기 처리가 필요한 경우 사용
   10. 소동기점(Minor Synchronization Point)
       소동기점은 하나의 대화 단위 내에서 데이터의 전달을 제어하는 역할을 하며, 수신 완료한 데이터 확인 신호(ACK)를 발신합니다.
   11. 대동기점(Major Synchronization Point)
       대동기점은 정상적인 데이터의 전송 과정 내에서 대량의 데이터를 송수신하기 위해 송수신 측이 대량의 데이터 처리에 동기할 수 있는 역할을 하며, 동기 확인 신호(ACK)를 받습니다.
6. 표현 계층 (Presentation Layer)
   1. 정의: 표현 계층은 응용 계층으로부터 받은 데이터를 세션 계층에 보내기 전에 통신에 적합한 형태로 변환하거나, 세션 계층에서 받은 데이터를 응용 계층에 맞게 변환하는 기능을 한다.
   2. 기능: 코드 변환, 데이터 암호화(SSL/TLS), 압축(MIME 인코딩), 구문 검사 등을 수행하여 데이터의 표현을 관리하고 통신 간의 데이터 호환성을 보장한다.
   3. 관련 표준: ISO 8823 (Presentation Protocol)
   4. 관련 프로토콜:
      • SSL (Secure Sockets Layer), TLS (Transport Layer Security): 데이터 암호화를 통해 보안 통신을 제공한다. 예: HTTPS, 이메일 보안 통신. (포트 번호: 443)
      • JPEG, MPEG: 이미지와 비디오 데이터를 인코딩 및 압축하는 데 사용된다.
      • ASCII, EBCDIC: 문자 인코딩 방식으로, 데이터 표현의 호환성을 보장한다.
7. 응용 계층 (Application Layer)
   1. 정의: 응용 계층은 사용자(응용 프로그램)가 OSI 환경에 접근할 수 있도록 서비스를 제공한다.
   2. 기능: 응용 프로세스 간의 정보 교환, 전자 사서함, 파일 전송, 가상 터미널 등의 서비스 제공, 원격 파일 접근 (FTP), 웹 브라우징 (HTTP), 이메일 전송 (SMTP) 등을 통해 사용자와 직접 상호 작용한다.
   3. 관련 표준: ISO 9545 (Application Layer Structure)
   4. 관련 프로토콜:
      • HTTP (Hypertext Transfer Protocol): 웹 서버와 클라이언트 간의 데이터를 전송하기 위한 프로토콜이다. 예: 웹 브라우징, REST API 통신. (포트 번호: 80)
      • FTP (File Transfer Protocol): 파일을 송수신하는 프로토콜로, 원격 파일 전송에 사용된다. 예: 익명 FTP를 통한 공개 파일 다운로드. (포트 번호: 21)
      • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): 이메일을 전송하는 데 사용되는 프로토콜이다. 예: 메일 발송 서버에서 이메일 전송. (포트 번호: 25)
      • POP3 (Post Office Protocol 3), IMAP (Internet Message Access Protocol): 이메일을 클라이언트에 다운로드하거나 서버에서 관리할 수 있도록 하는 프로토콜이다. 예: POP3 - 메일 클라이언트 다운로드, IMAP - 서버에서 이메일 관리. (포트 번호: POP3 - 110, IMAP - 143)
      • DNS (Domain Name System): 도메인 이름을 IP 주소로 변환하는 데 사용된다. 예: 웹 사이트 접근 시 도메인 이름을 IP 주소로 변환. (포트 번호: 53)
      • SNMP (Simple Network Management Protocol): 네트워크 장비를 모니터링하고 관리하기 위한 프로토콜이다. 예: 네트워크 스위치와 라우터의 상태 모니터링. (포트 번호: 161)
      • Telnet: 원격 시스템에 접속하여 명령어를 실행하기 위한 프로토콜이다. 예: 네트워크 장비 설정. (포트 번호: 23)

 

기출문제

문제 1. 다음이 설명하는 OSI 참조 모델의 계층을 쓰시오.

• 다양한 전송매체를 통해 비트 스트림을 전송한다.
• 전송에 필요한 두 장치 간의 실제 접속과 관련된 기계적, 전기적, 기능적, 절차적 특성에 대한 규칙을 정의한다.

• 답: 물리 계층 (Physical Layer)
• 문제 해설: 물리 계층은 OSI 모델에서 데이터 전송을 위한 물리적인 연결을 담당하며, 데이터의 신호 변환, 전송 매체 선택 등을 규정하는 역할을 합니다.

문제 2. OSI 7 Layer에서 링크의 설정과 유지 및 종료를 담당하며, 노드 간의 오류 제어와 흐름 제어 기능을 수행하는 계층을 쓰시오.

• 답: 데이터 링크 계층 (Data Link Layer)
• 문제 해설: 데이터 링크 계층은 물리 계층 위에서 데이터 전송의 신뢰성을 보장하며, 오류 검출과 수정, 흐름 제어 등 중요한 역할을 담당합니다.

문제 3. OSI 7계층에서 단말기 사이에 오류 수정과 흐름 제어를 수행하여 신뢰성 있고 명확한 데이터를 전달하는 계층을 쓰시오.

• 답: 전송 계층 (Transport Layer)
• 문제 해설: 전송 계층은 종단 간 데이터 전송의 신뢰성을 확보하기 위해 흐름 제어, 오류 제어 등을 수행합니다.

문제 4. OSI 계층 중 다음 설명에 해당하는 계층을 쓰시오.

• 두 응용 프로세스 간의 통신에 대한 제어 구조를 제공합니다.
• 연결의 생성, 관리, 종료를 위해 토큰을 사용한다.

• 답: 세션 계층 (Session Layer)
• 문제 해설: 세션 계층은 통신 세션을 설정하고 유지 및 종료하며, 동기화 및 대화 제어 역할을 수행합니다.

문제 5. OSI 7 Layer에 대한 다음 설명에서 각 번호(①~③)에 해당하는 계층(Layer)을 쓰시오.

• OSI 7 Layer는 다른 시스템 간의 원활한 통신을 위해 ISO(국제표준화기구)에서 제안한 통신 규약(Protocol)이다.
• ① 물리적인 연결을 설정해 두 개의 인접한 개방 시스템들 간에 신뢰성 있고 효율적인 정보 전송을 할 수 있도록 설정, 데이터 전송, 오류 제어 등의 기능을 수행한다.
• ② 네트워크 간의 연결을 관리하며, 경로 제어, 패킷 교환, 트래픽 제어 등의 기능을 수행한다.
• ③ 서로 다른 데이터 표현 형식을 갖는 시스템 간의 상호 접속을 위해 필요하다. 코드 변환, 데이터 압축, 데이터 암호화 및 구문 검사 등의 기능을 수행한다.

• 답: ① 데이터 링크 계층, ② 네트워크 계층, ③ 표현 계층
• 문제 해설: OSI 7계층은 물리 계층부터 응용 계층까지 계층별로 다양한 기능을 제공하며, 각 계층은 특정 통신 기능을 담당하고 있습니다. 이 문제는 각 계층의 주요 역할을 이해하고 계층 번호를 맞추는 문제입니다.