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OSI 참고 모델

OSI 7계층은 데이터를 송수신하기 위한 규칙이다. 다시말해 프로토콜인데, 이는 데이터의 송수신을 하기 위한 규칙을 표준화 시키기 위해 ISO에서 선언한 것이다.

OSI는 데이터 통신의 단계구성도로 Open Systems interconnection Reference Model의 약자로, 데이터 통신을 7단계로 나누어서 프로토콜들을 관리한다. 이 때 각각의 계층(Layer)들은 서로 독립되어 있다는 것이 중요하다. 이 각각의 계층들은 단계 마다의 복수의 프로토콜로 실현된다. 여기서 독립되어 있다는 것은 어떤 계층의 프로토콜 변경은 다른 계층에 영향을 끼치지 않는다는 것이다. 

일반적으로  OSI  참조 모델은 송신 측은 7계측에서 1계층의 순서로, 수신측에서는 1계층에서 7계층의 순서대로 수행한다.

이 때, 각각의 계층에서 원래의 데이터 이외에도 필요로하는 추가적인 데이터(예컨데, 어디로 도착해야하는지-IP와 같은-같은 것들)를 붙일 필요성이 있는데, 이렇게 필요한 데이터를 붙여서 만든 새로운 데이터를 프로토콜 데이터 유닛, 즉 PDU(Protocol Data Unit)라고 부른다.

이 때, 각각의 계층별 PDU를 따로부르는 이름이 있는데, 5~7계층은 메세지(Message), 4계층은 세그먼트 혹은 데이터 그램, 3계층의 PDU는 데이터그램 혹은 패킷, 2계층은 프레임 1계층은 신호라고 부른다. 

이때 3~7계층의 데이터는 대체로 모두 앞부분에 추가적인 정보가 붙는데 이를 헤더라고 부르고, 2계층에는 앞부분과 뒷부분 모두에 추가적인 데이터가 붙는데 앞부분은 헤더, 뒷부분은 trailer라고 부른다. 이러한 각 계층별 추가로 붙는 정보는 TCP 헤더, 4계층 헤더 라는 식으로 부르기도 한다.

하지만 이러한  계층 사이에서도 상하를 연결할 필요성이 있다. 완전히 제각각이라면 처리가 불가능하기 때문이다. 따라서 이렇게 처리하기 위해 상하 계층 구조간 연결하는 역할을 하는 것이 인터페이스인데, 이렇게 7계층부터 1계층까지 연결된 프로토콜 그룹을 프로토콜 군(Protocol Suite)이라고 부른다. 즉, 데이터 통신은 같은 프로토콜 군을 사용하는 컴퓨터나 기기끼리만 가능한 것이다. 

현재 OSI표준 프로토콜군은 사실상 실패하여 표준화 시키지 못했다. 현실적으로 가장 많이 사용되는 것은 TCP/IP프로토콜군으로 현재 인터넷에서 사용되는 프로토콜군이다. TCP/IP는 사설 표준(De Facto Standard)이다. 사설 표준이란 제정된 프로토콜이 아니라, 사용하는 기기 및 컴퓨터가 압도적으로 많아서 표준 처럼 사용할 수 있게 된 상태가 된 것을 말하는 것이다.

TCP/IP 모델

이 TCP/IP는 IETF(the internet Enginerring Task Force) 라는 단체가 제정한 프로토콜 군으로, 국제 인터넷 표준화 기구라고 부른다. 여기에서 제정하는 문서는 RFC(Request For Comments)라고 불리는데 이것이 규격이 되어 TCP/IP모델의 베이스가 됐다. 

사실상 TCP/IP 모델이 위와 같이 OSI참조 모델과 1:1로 대응 되는 것은 아니다. 이는 데이터 전송 프로토콜군으로서 비교를 하는 것이라 유사한 특징들이 있을 뿐이다. 자세히 들여다 볼 경우에는 차이점 이있다.

TCP/IP프로토콜군의 프로토콜들

4계층(애플리케이션 계층) : HTTP, FTP, SMTP등

3계층(트랜스포트계층): TCP, UDP

2계층(인터넷 계층): IP, ARP

의미상으로는 Point to Point 네트워크는 두개의 단말은 1:1로 연결한 형태를, 멀티 액세스 네트워크는 허브를 이용하여 여러개의 단말을 연결하는 형태로 구성한 네트워크라고 보면 된다. 이 때, 멀티 액세스 네트워크 구조를 가지는 네트워크 형태에서 패킷 교환없이 케이블 분배기로 연결되는 범위를 세그먼트(Segment)라고 부르는데, 이 세그먼트 범위 내에 있는 컴퓨터는 패킷 교환 없이 데이터를 송수신 할 수 있다.

참고 : 하루 3분 네트워크 교실

어떤 PC와 PC사이에서 통신이 발생하기 위해서는 PC와 PC사이를 이어주는 파이프를 필요로한다. 두개의 PC를 연결하는데는 1가지의 파이프만 필요로 하지만, 만약 3개의 PC를 연결하게 될 경우는 어떨까? 그렇다면 A-B, A-C, B-C를 연결하는 파이프가필요하다. 즉 N개의 PC를 연결하려면 N(N-1)/2개의 파이프를 필요로한다. 이런식으로 연결하는 방식은 이렇게 매우 비효율적이다.

회선 교환 방식

이를 해결하기 위해서 회선 교환방식이 나타났다. 전화해서 이런 방식을 채택하고 있는데, 중간에 어떤 교환기가 있어서 변경해주는 방식을 말한다. 주로 전화기에서 자주 사용한다. 이 회선교환 방식은 교환기와 교환기 사이의 회선 숫자에 따라 한꺼번에 연결 가능한 통화의 개수가 제한되게 된다. 

회선 교환의 문제점 사진 참고(그림4-2)

패킷 교환 방식

이 회선 교환의 문제점을 해결 할 수 있는 대안 중 하나로 패킷 교환이라는 방식이 있다. 

패킷 교환은 데이터를 한꺼번에 한쌍의 연결이 점유하는 방식이 아니라, 데이터를 잘게 쪼개서 보내는 방식이다. 따라서, 회선이 하나 뿐이라고 하더라도 하나의 연결이 회선을 점유하지 않기 때문에 효율적으로 데이터를 송수신 할 수 있다. 이 통신 방식은 인터넷등에서 많이 사용한다. 여기서 패킷교환기는 라우터라는 다른 이름으로 불린다.

참고 : 하루 3분 네트워크 교실