OSI 7 Layer Model (1) - Physical/Data Link

[ AWS를 이해하기 위한 기초지식 : OSI 7 Layer Model (1) - Physical/Data Link ]

> 공부 목표 : 네트워크 기초 개념을 공부해서 AWS의 구성 요소들이 어떻게 움직이는지를 이해하기 위한 것을 목표로 한다.

1. OSI 7 Layer Model

• 컴퓨터 네트워크 및 통신을 7개의 레이어로 표현한 모델
• 각 계층은 하위 계층의 기능을 활용해 역할을 수행하고 상위 계층으로 처리 결과를 전달
• Ethernet 관련 내용 한정으로 설명 

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

Please Do Not Throw Sausage Pizza Away 로 외우면 좀 쉽다.

1) Physical Layer 

• 장치를 연결하기 위한 매체의 물리적인 사항을 정의
  • 전압, 주기, 시간, 전선의 규격, 거리 등 
• 주요 단위 : Bits(비츠)
• 대표 구성 요소
  • 케이블/안테나/RF 등 전송 매체, 허브, 리피터
  • 와이파이/블루투스/광섬유/구리선/USB 등등
• 허브 (Hub)
  • Physical Layer 단위에서 다수의 기기들을 연결해주는 장치
  • 특징
    • 에러 / 충돌(Collision) / 디바이스 별 제어 기능 없음
    • 받은 내용을 그대로 전달 : 무조건 Broadcast = 대상 지정 전달 불가 

 

2) Data Link Layer

• 물리적인 통신을 제어하여 디바이스와 디바이스간의 통신 및 전송을 안정화 하기 위한 프로토콜
• 주요 단위 : Frame
• 주요 구성 요소 
  • Mac Address, Switch
• 주요 특징
  • CSMA/CD(Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection)방식을 활용하여 각 디바이스간의 통신을 원활하게 연결 (충돌 방지)
  • 대상을 구별하여 디바이스간의 통신을 지원(Unicast)
    • BroadCast 도 지원
• Mac Address란? 
  • Media Access Control Address
  • 네트워크 인터페이스에 부여된 고유의 주소
    • 데이터가 지정한 대상에게 잘 전달될 수 있도록 대상 식별에 사용
  • 2개의 Hexadecimal(=byte) 단위로 6개를 나열 = 48bits = 6bytes
    • 예시 ) 00:1A:2B:3C:4D:5E
  • 두 파트로 구분
    • 첫 3개의 bytes는 OUI(Organizationally Unique Identifier) : 제조사에 부여된 고유 식별자 (예 : 00:1A:2B)
    • 나머지 3개의 byte는 NIC(Network Interface Controller) : 네트워크 인터페이스 별 고유 번호 (예 : 3C:4D:5E)
  • 네트워크 인터페이스의 MAC Address는 고유의 값이며 변하지 않음 (주민번호 같은 것)
    • IP는 변동 (집 주소 같은것)
• Frame 

Preamble (7bytes)	SFD (1bytes)	대상 MAC (6bytes)	소스 MAC (6bytes)	Ethertype (2bytes)	Payload (46~1500bytes)	Frame Check Sequence (4bytes)
Frame 시작 알림		소스, 대상의 MAC Address		Frame의 길이 Layer 3 프로토콜 명시	데이터 내용	오류 검증

이런 데이터들을 frame 단위로 만들어서 이것을 기준으로 통신한다.

• CSMA/CD(Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection)
  • 데이터 링크 밑에 피지컬 레이어가 있는데, frame을 비트스트림으로 만들어서 피지컬 레이어로 전달함.
  • Carrier-Sense : 피지컬 레이어에서 신호(Carrier wave)가 왔다갔다 하는걸 확인
  • 확인 후 신호가 없을 때 보냄. 
  • 만약 충돌이 발생했을 때 확인하는게 Collision Detection
  • 충돌 발생 시 멈추고 충돌 시그널을 보냄. 그리고 각각 랜덤한 시간 대기 
• 스위치(Switch)
  • 스위치에는 스위치 포트 별로 어떤 디바이스가 붙어있는지를 기록하고 있는 테이블과 frame을 저장할 수 있는 공간이 있다. 

 

Data Link Layer로 해결하지 못한 문제

• 로컬 네트워크 외부로 통신 불가능