OSI 7계층

왜 배우는가: OSI 7계층은 네트워크 기능을 계층별로 나누어 이기종 장비와 프로토콜을 서로 맞물리게 하는 공통 기준이다. 실무에서는 장애 구간을 계층별로 좁히고 장비 기능(L2~L7 스위치, 라우터, 게이트웨이)을 분류할 때 쓰인다. 기술사 시험에서는 계층별 기능·프로토콜·데이터·장비를 묻는 문항으로 거의 매번 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제134회 2교시 6번, 제120회 4교시 2번, 제116회 2교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

OSI 7계층은 개방형 시스템 상호접속을 위해 통신 기능을 7개 계층으로 나눈 국제표준 참조모형(ISO/IEC 7498-1)이다.

• OSI 참조모형: 개방형 시스템 간 통신 기능을 계층으로 구조화한 기준 모델
• 계층 분리 원칙: 계층 수는 너무 많지 않고, 계층 경계의 상호작용은 최소로 두는 원칙
• 캡슐화(Encapsulation): 상위 계층 데이터에 계층별 제어정보(헤더)를 덧붙이는 과정
• 역캡슐화(Decapsulation): 수신 측에서 하위에서 상위로 헤더를 벗겨 내는 과정
• 프로토콜 데이터 단위(PDU): 계층별로 교환되는 데이터 단위
• 서비스 접근점(SAP): 한 계층이 바로 위 계층에 서비스를 제공하는 접점
• 이기종 상호운용성: 제조사·운영체제가 달라도 통신이 되게 하는 성질

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 OSI 7계층은 "네트워크 통신에서 해야 할 일을 일곱 단계로 나눈 설계도"다. 편지를 보내는 절차에 비유하면, 내용 작성(응용), 언어 번역(표현), 대화 관리(세션), 신뢰 배달(전송), 주소 찾기(네트워크), 구간별 전달(데이터링크), 실제 신호 발사(물리)로 나뉜다.

정식으로는 ISO가 1984년에 표준 ISO 7498로 발행한 개방형 시스템 상호접속(OSI) 기본 참조모형이다. 각 계층은 바로 아래 계층이 제공하는 서비스를 이용하고, 바로 위 계층에 서비스를 제공한다. 같은 계층끼리는 계층별 프로토콜로 대화한다.

참조모형은 실제 구현 규격이 아니다. 기능을 어떻게 나눌지 기준을 제시하며, 실제 인터넷은 TCP/IP 4계층 구조로 동작한다. 따라서 두 모형을 대응시켜 이해하는 것이 실무에 유리하다.

계층 분리 원칙은 세 가지다. 첫째, 계층 수가 과도하지 않아야 한다. 둘째, 계층 경계에서 주고받는 서비스의 양이 적어야 한다. 셋째, 수행하는 일과 필요한 기술이 명백히 다른 기능끼리 계층을 나눈다.

3. 등장 배경과 필요성

1970년대 말 통신 환경은 제조사마다 독자 구조(예: 메인프레임 중심의 폐쇄형 네트워크)를 사용했다. 서로 다른 시스템을 연결하려면 장비마다 맞춤 연동이 필요했고, 비용과 장애 원인 추적이 어려웠다.

ISO는 이 문제를 풀기 위해 표준화를 시작했다. 같은 시기 국제 전신전화 자문위원회(CCITT, 현 ITU-T)도 유사한 모형을 정의했다. 두 문서는 1983년에 병합되었고, 1984년 ISO 7498로 발행되었다. 모형의 개념은 허니웰의 찰스 바크만의 작업에서 출발했고, ARPANET 등 여러 네트워크의 경험이 반영되었다.

필요성은 세 가지로 정리된다. 첫째, 이기종 시스템 간 상호운용성 확보다. 둘째, 계층별 독립 개발로 기술 변화에 따른 교체 비용 절감이다. 셋째, 계층별 기능 분류로 장애 구간을 좁히는 진단 기준의 확보다. 1984년 ISO 7498 발행은 연표상 기준점으로 함께 외운다.