개념
OSI 참조모델(Open Systems Interconnection Reference Model)은 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것이다. 이 모델은 7개의 계층구조를 갖는 개방형 시스템으로, OSI 7계층 참조모델이라고도 한다. OSI 참조모델의 목적은 표준화와 관련된 기본 골격을 제공하는 것이다.
OSI 참조모델의 계층구조
OSI 참조모델은 데이터통신 시스템의 효율적인 소프트웨어 구조와 서로 특성이 다른 네트워크 구조에 대한 효율적 관리를 고려한 계층구조로 이루어져 있다. 전체 네트워크 시스템을 7개의 기능 계층으로 세분화하고 각 계층이 정형화된 기능을 수행하도록 구성한다.
1계층은 물리 계층(Physical Layer), 2계층은 데이터링크 계층(Data Link Layer), 3계층은 네트워크 계층(Network Layer), 4계층은 전송 계층(Transport Layer), 5계층은 세션 계층(Session Layer), 6계층은 표현 계층(Presentation Layer), 7계층은 응용 계층(Application Layer)이다.
네트워크 모델의 계층구조는 개체에 대한 서비스 및 프로토콜에 의해 구체화된다. 각 계층의 개체는 해당 계층의 명칭과 함께 명명된다. 가령 OSI 참조모델의 7계층 개체를 '응용 개체', 6계층 개체를 '표현 개체'라 하며 그 하위의 개체 또한 동일한 방법으로 명명한다.
물리 계층
OSI 참조모델의 최하위 계층인 물리 계층(Physical Layer)의 주된 기능은 비트 단위의 데이터 전송이다. 자신보다 상위에 있는 데이터링크 계층이 데이터통신 기능을 원활하게 수행하도록 물리적인 연결설정과 유지 및 해제 기능에 관여한다. 신호의 전송 및 수신과 관련된 DTE/DCE(Data Terminal Equipment/Data Circuit terminating Equipment) 인터페이스 회로와 제어 순서, 커넥터 형태 등의 규격이 물리 계층 기능에 포함된다. DTE/DCE 인터페이스가 규정하는 주된 사항으로 논리적, 전기적, 기계적 조건이 있다.
- 논리적 조건은 신호의 기능 명칭, 시간 조건, 절차 등을 규정한다. ITU-T에서는 번호로 기능의 명칭을 표기하고 EIA에서는 영문과 숫자로 표기한다. 시간 조건과 절차는 신호 수신 시 시간 차이와 허용시간 오차 및 순서 관계를 표시한다.
- 전기적 조건은 신호선의 전원 인터페이스, 부하 인터페이스, 출력전압, 전원전압, 2진수의 논리적 표현, 한계값 등을 규정한다.
- 기계적 조건은 DCE/DTE에 연결되는 커넥터 및 데이터통신 링크에 연결되는 커넥터의 형태와 치수 및 신호 핀의 배열을 규정한다.
데이터링크 계층
데이터링크 계층은 물리 계층의 상위에 위치하며 물리 계층이 제공하는 비트 전송 기능을 이용해 인접한 개방형 시스템 사이에서 원활한 데이터 전송을 수행한다. 하부의 물리적인 연결을 통해 보다 신뢰성 있는 데이터 전송 수단을 제공한다. 데이터링크 계층은 보다 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 다음 기능을 수행한다.
- 데이터의 프레임화는 전송하는 데이터를 일정한 길이로 분할해 프레임 단위로 만든다.
- 프레임의 순서제어는 순차적인 프레임 전송을 위해 프레임 번호를 부여한다.
- 프레임의 전송확인과 흐름제어는 전송지에서 여러개의 프레임을 연속해ㅐ서 전송하는 경우에 프레임이 수신지에 정확하게 전송되었는지 확인하고 흐름제어도 수행한다.
- 오류검출 및 복원은 전송 프레임에 첨부된 오류검출용 비트열을 수신지에서 조사해 프레임의 전송 오류를 판단한다. 전송 오류가 발견되면 재전송을 요청한다.
- 데이터링크 연결설정과 연결종료는 프레임 전송 전에 수신지가 데이터통신 가능 상태인지 확인해 데이터링크 연결을 설정한다.
네트워크 계층
네트워크 계층은 데이터링크 기능을 이용해 네트워크 시스템 상호 간에 데이터를 전송할 수 있도록 경로배정, 중계, 흐름제어, 오류제어 등을 수행한다. 개방형 시스템 상호 간의 데이터통신 회선에 대한 네트워크 연결을 상위 계층에 제공하기 위해 네트워크 연결의 설정, 유지 및 종료 기능을 수행한다.
연결형 네트워크 서비스는 논리적 데이터통신 회선을 먼저 설정한 후 데이터를 전송하며 전송이 끝나면 회선을 해제한다. 이때 네트워크가 연결된 상태에서 데이터가 전송되며 데이터의 수넛와 흐름을 제어하는 과정이 비교적 간단해 대량의 데이터를 연속으로 전송하는 데 효율적이다.
비연결형 네트워크 서비스는 논리적 데이터통신 회선을 설정하지 않고 전송단위인 PDU를 전송한다. 네트워크 연결설정을 하지 않으므로 데이터 분실과 중계 지연 등에 대한 제어 기능을 갖지 않는다. 비연결형 서비스는 네트워크 계층에 다른 통신 네트워크를 상호 연겷기 쉽다는 장점이 있으며 경우에 따라 네트워크 기능을 간략화할 수 있다.
전송 계층
전송 계층은 하부 네트워크와 독립적으로 신뢰성 있는 프로세스 상호 간의 메시지 전달 기능을 제공한다. 여기서 프로세스란 호스트 컴퓨터에서 동작하는 응용프로그램이다. 전송 계층은 완전한 메시지 전달을 위해 흐름제어, 오류제어, 메시지 전달 등의 기능을 수행하며 연결형과 비연결형의 두 가지 운용모드를 지원한다. 그리고 하위 계층을 구성하는 다양한 데이터통신 네트워크의 품질 차이를 보상하고 데이터통신에 적합한 종단 프로세스 간의 데이터 전송을 보장하는 계층이 된다.
세션 계층
세션 계층은 서로 다른 컴퓨터에서 동작하는 두 개의 응용 계층 프로토콜 개체가 데이터를 전송할 때 필요한 대화를 관리하고 조정한다. 순서에 따라 데이터를 조합하고 동기화 하는 수단과 응용 계층 프로토콜 개체 간의 대화 채널을 설정 및 해제하는 수단을 제공한다. 데이터 스트림에 검사 위치를 삽입하는 수단을 제공하고 장애 발생 시 마지막 검사 위치 이후의 데이터만 재전송해 대화 중단 시점에서 다시 연결하는 부가 서비스를 제공하기도 한다.
표현 계층
표현 계층은 두 사용자 응용 프로세스 간에 교환할 데이터 형식과 관련해 사용자 데이터 전송을 위해 상호 동의하고 이해하는 형식을 협상할 수 있는 수단을 제공한다.
응용계층
응용계층은 OSI 참조모델의 최상위 계층으로 자원 결정, 구문 확인 등의 기능와 정보처리를 수행하는 응용프로그램과 프로세스 간의 인터페이스, 데이터통신을 수행하기 위한 기본적인 응용 기능을 제공한다.
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