<목표>
- 네트워크 계층 중 물리 계층 이해
네트워크 계층 모델
OSI 모델: 네트워크 통신 과정을 7개의 계층으로 나눈 모델
1계층: 물리 계층 (Physical Layer): 실제 데이터 전송을 담당하는 물리적 매체 (예: 케이블, 무선 신호).
2계층: 데이터 링크 계층 (Data Link Layer): 물리 계층을 통해 데이터를 전송하며, 오류 검출과 수정 역할을 담당.
3계층: 네트워크 계층 (Network Layer): 데이터 패킷을 목적지까지 경로를 결정하고 전달.
4계층: 전송 계층 (Transport Layer): 데이터 전송의 신뢰성 보장, 데이터 흐름 제어, 오류 복구.
5계층: 세션 계층 (Session Layer): 두 장치 간 통신 세션 관리 (연결 설정 및 종료).
6계층: 표현 계층 (Presentation Layer): 데이터 형식 변환, 암호화/복호화.
7계층: 응용 계층 (Application Layer): 사용자와 직접 상호작용하는 응용 프로그램과 관련된 통신.
1계층 물리계층
| 계층 | 주요기능 | 우편 시스템과의 비교 |
|---|---|---|
| 물리계층 | 물리적인 전송로를 제공 | 기차, 항공기, 버스등에 의해 해당 지역으로 운반 |
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PDU 는
데이터 단위이다.
연필 12개를 1다스, 김 100장을 한 톳이라고 부르듯 계층 별 데이터를 부르는 단위이다. -
물리 계층의 데이터 단위는 0과 1로만 이루어진
Bit이다. -
Transmission medium 또는 Transmission media라고 불리는데 이 전송매체에 대해 알아보자.
전송매체
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전송 매체는 두가지로 나뉘는데, 유도 매체(유선)와 비유도매체(무선)로 나뉘고 각 유형마다 고유한 속성을 가지고 있어서 다양한 목적으로 사용된다.
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역할 : 전송 매체를 통해 신호를 보내서 한 네트워크에서 다른 네트워크로 데이터를 전송한다.
유도 매체
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장점
제어된 경로 : 신호가 특정 경로를 따라 이동하여 간섭을 줄이고 보다 일관된 전송 품질을 제공.
높은 대역폭 : 특히 광섬유에서 매우 높은 데이터 전송 속도를 지원 가능.
보안성 : 유도 매체는 비유도 매체에 비해 도청에 덜 취약하여 데이터 전송 시 보안성이 더 높다.
신뢰성 : 케이블은 일반적으로 더 낮은 지연 시간과 더 높은 데이터 무결성을 갖춘 더 안정적인 연결을 제공. -
단점
설치 비용 : 케이블을 설치하는 것은, 특히 장거리 설치 경우, 비용이 많이 들고 노동 집약적(힘듦)일 수 있다.
유지관리 : 케이블은 마모, 환경적 요인, 물리적 손상의 영향(파괴)을 받을 수 있으며, 정기적인 유지관리가 필요 할 수 있다.
이동성 제한 : 연결된 장치는 연결된 상태를 유지해야 하므로 이동성이 낮다.
비유도매체
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장점
이동성 : 무선 통신을 통해 장치를 케이블에 묶지 않고도 자유롭게 움직일 수 있어 더욱 유연하고 편리.
설치 용이성 : 무선 네트워크를 설정하는 것은 보편적으로 더 빠르고 비용이 적게 든다. 특히 넓은 지역이나 케이블 설치가 어려운 환경에서는 더욱 그렇다.
확장성 : 무선 네트워크에 새로운 장치를 추가하는 것은 일반적으로 유선 네트워크에 추가하는 것보다 쉽다. -
단점
간섭 : 비유도 매체는 다른 무선 장치, 물리적 장애물, 환경 요인 등의 간섭을 받기 쉽고 이로 인해 신호 품질이 저하될 수 있다.
보안 위험 : 무선 전송은 도청과 무단 액세스에 더 취약하므로 강력한 보안 조치가 필요.
낮은 대역폭 : 일반적으로 무선 연결은 유선 연결에 비해 대역폭이 낮고 데이터 전송 속도도 느리다. 하지만 무선 기술의 발전으로 이러한 격차가 줄어들고 있다.
제한된 범위 : 무선 신호의 유효 범위는 제한되어 있고, 거리와 장애물에 따라 신호 강도가 약해질 수 있다. -
정리
유도 매체는 안정적이고 높은 대역폭을 제공하지만 비용이 많이 들고 이동이 제한된다
반면 비유도 매체는 유연성, 설치 용이성, 이동성을 제공하지만 외부 간섭과 보안 위험에 더 취약하고 일반적으로 대역폭이 낮다.
신호에는 아날로그 및 디지털 신호 두가지 유형이 있다.
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이더넷과 광섬유를 포함한 현대 컴퓨터 네트워크는 주로 디지털 신호를 통해 정보를 주고 받음.
0과 1로만 이루어진 이산적 데이터!! -
컴퓨터에 하드웨어 구성 중 LAN 카드가 송신할때 바이너리 데이터(0과 1로만 이루어진 데이터)를 전기신호로 변환해주고, 수신할때 전기,광학 신호를 받아서 다시 디지털 데이터로 변환하는 역할을 한다.
-> LAN 카드가 어디에 연결되어 있나요?
오늘날 대부분은 공유기에 연결되어 있습니다. 공유기는 라우터 역할을 합니다.
네트워크 장비
-> 컴퓨터 네트워크는 서로 연결된 네트워크만 데이터를 주고 받을 수 있다.
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A와 B만 있다고 한다면 한개의 전선과 한개의 연결부만 필요하다.
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하지만 많은 컴퓨터를 서로 연결하려면 전선을 몇개나 연결해야 할까.
이런 연결 방식은 전선도 많이 필요하고, 연결부도 많이 필요하기 때문에 컴퓨터가 많아 질수록 비효율적인 방법이다. -
이를 해결 하기 위해 여러 장치가 있다.
Hub
- 허브는 A 컴퓨터에서 A 데이터를 B에게만 주고 싶지만 같은 네트워크에 연결된 모든 컴퓨터에게 똑같이 데이터를 전달한다. 이는 보안성이 취약할뿐아니라 불필요한 데이터를 주고 받는 트래픽이 발생하여 대역폭이 낭비됩니다.
대역폭 : 어떤 매체나 기기를 경유하여 정보를 전송할 때의 전송량
Switch
- 스위치는 허브와 매우 유사한 형태이다. 하지만 허브와 달리 지능적이다. MAC주소라고 하는 물리적 주소를 학습하고 기억 할 수 있다. 이는 의도된 대상에게만 데이터를 전달 할 수 있는데, 불필요한 트래픽을 줄이기때문에 허브보다 더 선호된다.
A컴퓨터의 A데이터 -> B컴퓨터에게만 전달
MAC주소 : 네트워크의 각 장치를 고유하게 식별하는 하드웨어 식별자
라우터와 라우터가 필요한 이유!
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외부의 특정 네트워크를 가져오기 위해선, MAC주소뿐만 아니라 IP 주소를 읽을 수 있어야하는데
허브와 스위치는 IP주소를 읽지 않는다 => LAN 내에서 데이터를 교환 O 외부 X라우터는 IP 주소를 읽고 데이터를 전달하는 장치이다.
즉, 다른 네트워크로부터 수신한 정보가 나의 네트워크에 데이터인지 분별하여, 내 네트워크이면 수신하고 아니라면 다른 네트워크로 보낼 수 있는 장치. 이는 라우터를 게이트웨이라고도 부를 수 있다.
게이트 웨이 : 한 네트워크(segment)에서 다른 네트워크로 이동하기 위하여 거쳐야 하는 지점
결론! 허브와 스위치는 네트워크를 만드는데 사용되고, 라우터는 네트워크들을 서로 연결하는데 사용된다.
