10주차 [Network] OSI 7 Layer

Network/OSI_7_Layer.md

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+# OSI 7 Layer (OSI 7 계층)
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+국제표준기구 ISO가 발표한 네트워크 모델 
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+|    OSI 7 Layer    |
+|:-----------------:|
+| APPLICATION LAYER |
+| PRESENTATION LAYER|
+|   SESSION LAYER   |
+|  TRANSPORT LAYER  |
+|   NETWORK LAYER   |
+|  DATA LINK LAYER  |
+|   PHYSICAL LAYER  |
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+### 왜 여러 계층으로 나누었을까? 🤔
+- 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악할 수 있다.
+- 특정한 곳에 이상이 생긴다면 다른 단계의 장비 또는 소프트웨어를 건드리지 않고 이상이 생긴 단계만 고칠 수 있다.
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+## 7계층 APPLICATION LAYER (응용 계층)
+- 응용 프로세스를 직접 사용하여 직접적인 응용 서비스를 수행하는 계층
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+- 프로토콜 데이터 단위(PDU, Protocol Data Unit): Data
+- 프로토콜(Protocol): DHCP, DNS, FTP, HTTP
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+## 6계층 PRESENTATION LAYER (표현 계층)
+- 데이터의 변환 / 압축 / 암호화가 이루어지는 계층
+- 서로 다른 통신 기기 간 다른 인코딩을 사용할 수 있기 때문에 해당 계층에서 데이터 변환이 이루어진다.
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+- 프로토콜 데이터 단위(PDU, Protocol Data Unit): Data
+- 프로토콜(Protocol): JPG, MPEG, SMB, AFP
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+## 5계층 SESSION LAYER (세션 계층)
+- 세션을 열고 닫고를 제공하는 메커니즘의 계층
+- 세션 복구 지원
+  - 체크포인트를 통해 동기화를 시켜준다.
+  - ex) 체크포인트가 5MB이고 컴퓨터A 👉 컴퓨터B 데이터 100MB를 전송하다가 48MB의 데이터를 전송하는 도중에 
+        연결이 끊기게 되면 체크포인트 덕분에 다시 45MB부터 세션을 재개할 수 있다.
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+- 프로토콜 데이터 단위(PDU, Protocol Data Unit): Data
+- 프로토콜(Protocol): NetBIOS, SSH, TLS
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+## 4계층 TRANSPORT LAYER (전송 계층)
+- 서로 다른 두 네트워크 간의 전송을 담당하는 계층
+- 세그멘테이션, 흐름제어, 오류제어 등 제공
+- 세그멘테이션
+  - 상위 계층 데이터를 받아서 세그먼트라는 단위로 나누는 것
+  - 세그멘테이션 작업을 하는 이유
+    - ex) 한 컴퓨터에서 100MB 비디오를 전송할 때, 세그멘테이션을 하지 않는 다면 100MB가 다 로딩되고 나서야 비디오를 볼 수 있다.
+          세그먼트 작은 단위로 나누게 되면 비디오 일부분을 볼 수 있게 된다.  
+          또한 세그멘테이션 하지 않을 때 연결이 중간에 끊기게 되는 경우, 큰 데이터가 날아가 손실율이 더 크다.
+- 흐름제어
+  - 서로 다른 데이터전송량이 다른 기기에서 전송량을 낮추거나 높여달라고 요청할 수 있다.
+  - ex) `Stop and Wait`, `Sliding Window`
+- 오류제어
+  - 보낸 데이터가 정확히 오류 손실이 없는지, 만약에 오류가 있으면 해당 데이터를 다시 보내주는 역할
+  - ex) `FEC`, `BEC`, `ARQ`
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+- 프로토콜 데이터 단위(PDU, Protocol Data Unit): Segment
+- 프로토콜(Protocol): TCP, UDP, ARP, RTP
+- 대표 장비: 게이트웨이, L4 스위치
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+## 3계층 NETWORK LAYER (네트워크 계층)
+- **데이터 전송 담당**하는 계층
+- IP(주소부여)나 라우터(경로 설정) 장비가 속해 있다.
+- 호스트에 IP 번호를 부여하고 해당 도착지 IP까지 최적의 경로를 찾아 주는 기능`(라우팅)`을 제공한다.
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+- 프로토콜 데이터 단위(PDU, Protocol Data Unit): Packet
+- 프로토콜(Protocol): IP, ICMP 등
+- 대표 장비: 라우터, L3 스위치
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+## 2계층 DATA LINK LAYER (데이터 링크 계층)
+- 네트워크 계층과 상당히 비슷
+- 네트워크 계층은 서로 다른 두 네트워크 간의 전송을 담당한다면 데이터 링크 계층은 **동일한 네트워크 내에서 전송을 담당**하는 계층
+- 오류제어와 흐름제어 제공
+- 데이터 링크 계층의 데이터 단위 `Frame`
+  - 데이터 링크 계층에서는 Frame에서 오류가 났을 때 이 데이터 조각들을 그냥 버려 버린다.
+  - 그에 반면하여 트랜스포트 계층은 해당 데이터 없으면 다시 보내주어 오류 복구까지 해준다.
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+- 프로토콜 데이터 단위(PDU, Protocol Data Unit): Frame
+- 프로토콜(Protocol): 이더넷, MAC, PPP, ATM, LAN, Wifi
+- 대표 장비: 브릿지, 스위치
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+## 1계층 PHYSICAL LAYER (물리 계층)
+- bit 단위 데이터(ex. 010101000101111)를 전기 신호로 변환해주고 전송을 해주는 역할
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+- 프로토콜 데이터 단위(PDU, Protocol Data Unit): Bit
+- 프로토콜(Protocol): Modem, Cable, Fiber, RS-232C
+- 대표 장비: 허브, 리피터
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+<br/><br/>
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+### 현재 우리가 사용하고 있는 네트워크 모델은 OSI 모델이 아닌 TCP/IP 모델을 사용하고 있다.
+- OSI 모델은 단지 네트워크 묘사해주기 위한 모델이다.
+- TCP/IP 모델은 5계층인 SESSION 계층과 6계층인 PRESENTATION 계층이 APPLICATION 계층으로 통합되어 있다.
+- [왜 TCP/IP에서는 OSI의 5,6,7계층이 하나의 계층에 들어가는가?](https://engineeringcode.tistory.com/58)
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+|    TCP/IP MODEL   |
+|:-----------------:|
+| APPLICATION LAYER |
+|  TRANSPORT LAYER  |
+|   NETWORK LAYER   |
+|  DATA LINK LAYER  |
+|   PHYSICAL LAYER  |
+
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+(TCP IP Model 기준)  
+ex)   
+A에서 B로 데이터를 보낼 때, 상위계층(application layer)에서 하위계층(physical layer)으로 데이터를 내려 받으면서  
+계층별 헤더를 붙이고 B로 보내고 B에서는 해당 캡슐화된 데이터들을 다시 디캡슐레이션을 하면서 데이터를 얻는 방식이다.  
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+1. Application Layer  
+- 우리는 보통 Http 프로토콜을 이용해서 데이터를 보내게 된다.
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+2. Transport Layer
+- TCP를 사용할 건지 UDP를 사용할 건지 정해야 한다.  
+  - TCP: 보낸 데이터를 손실되었는지 확인하고 데이터의 순서도 보장하기 때문에 조금 더 신뢰적이다.
+  - UDP: 일단 데이터를 보내고나면 그에 대한 책임을 지지않는다. 그만큼 속도 빠르고 연속적이라 스트리밍 서비스에서 많이 사용된다.
+- 헤더(L4 header)에 TCP/UDP 정보와 출발지/도착지 포트를 추가하여 데이터 뒤에 붙인 뒤 캡슐화하여 하위 계층인 Network Layer에 보낸다.
+- Segment: Data + L4 Header (TCP or UDP + 출발지 포트 + 도착지 포트 + ..) 캡슐화
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+3. Network Layer
+- 헤더(L3 header)에 출발지/도착지 IP 정보를 추가하여 세그먼트 뒤에 붙인 뒤 캡슐화하여 하위 계층인 Data Link Layer에 보낸다.
+- Packet: Segment(Data + L4 Header) + L3 Header (출발지와 도착지에 대한 IP 정보 + ..) 캡슐화
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+4. Data Link Layer
+- A(출발지) 맥 주소와 가장 가까운 라우터의 맥 주소를 넣는다.
+  - B(도착지)의 맥 주소를 넣지 않는 이유: A는 B의 맥 주소를 모르기 때문
+- DHCP와 ARP를 통해서 라우터 IP를 맥주소로 변환한 후에 라우터에 대한 도착지 맥 주소를 만든 후 헤더(L2 Header)에 넣어준다.
+- 오류제어를 위한 정보가 있는 L2 Trailer라는 정보도 붙는다.
+- 이 데이터를 캡슐화하여 Physical Layer에 보낸다.
+- Frame: L2 Trailer (오류제어 정보) + Packet (Data + L4 Header + L3 Header) + L2 Header (출발지 맥 주소 + 도착지(가장 가까운 라우터) 맥 주소 + ..) 캡슐화
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+5. Physical Layer
+- 전기신호로 바꾸어 데이터를 전송한다.
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+![TCP/IP MODEL](https://github.com/ChaerinYu/Today-I-Learned/blob/main/Network/images/tcpipmodel.png?raw=true)  
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+1. A에서 먼저 스위치로 데이터를 보낸다. 
+2. 스위치는 디캡슐레이션을 한 번 진행하여 헤더에 대한 정보를 살펴본다. 라우터에 대한 맥 주소를 확인하여 해당 라우터에 데이터를 보내준다.  
+   (스위치는 데이터링크계층의 대표적인 하드웨어로 캠 테이블이 있어 스위치와 연결되어있는 맥 주소에 대한 정보를 갖고 있다.  
+   해당 주소에 포함되는 맥 주소의 데이터가 오면 해당 기기로 보내준다.)
+3. 라우터(네트워크 계층의 하드웨어)에서는 디캡슐레이션을 두 번해서 도착지에 대한 IP 주소를 확인한 후 
+   Layer 2에 대한 헤더 정보(출발지 맥 주소와 도착지 맥 주소)를 업데이트 하고 라우팅 테이블을 통해 라우팅한다.  
+   (실 네트워크에서는 라우터 수 만큼 Layer 2에 있는 출발지/도착지 맥 주소를 계속 업데이트 한다.)
+4. 라우터에서 스위치로 보내고 스위치는 헤더 정보를 확인한 후, 캠 테이블을 통해 B에게 보낸다.
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+[참고1](https://snyung.com/content/2020-08-31--%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EA%B8%B0%EC%B4%88-osi-7-%EA%B3%84%EC%B8%B5%EA%B3%BC-tcp-ip-%EA%B3%84%EC%B8%B5/)    
+[참고2](https://www.youtube.com/watch?v=Fl_PSiIwtEo)
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