아날로그와 디지털
컴퓨터의 네트워크 통신에는 0과 1만이 사용됩니다. 이 숫자들을 비트, 모이면 비트열이라고 하는데, 통신을 하기 위해서는 이 비트열들을 전기 신호로 변환해서 통신을 수행해야합니다.
이러한 전기 신호에는 아날로그와 디지털 두 가지 형태의 신호가 있습니다.
아날로그는 연속된 정보의 형태를 취하고 있습니다. 대표적으로 우리의 말(소리)가 아날로그의 형태를 취한다고 할 수 있으며, 주로 전화나 라디오의 통신에 사용되는 신호가 아날로그 신호 입니다. 연속적인 값을 갖기 때문에 파형이 변하는 동안 어떤 값이든지 가질 수 있다는 특징이 있습니다.
디지털은 이산적(비연속적)인 형태를 가지고 있습니다. 컴퓨터에 사용되는 0과 1 비트열이 비연속적인 디지털의 예라고 할 수 있습니다. 이산적인 데이터 형태이기 때문에 0, 1같은 특정 수의 값만 가지는 것이 디지털 신호의 특징입니다.
컴퓨터가 데이터를 통신에 필요한 전기 신호로 바꾸는 역할은 메인 보드의 LAN 카드가 수행합니다.
전송 매체
전기 신호화한 데이터를 통신하기 위해서는 전송 매체가 필요한데, 전송 매체는 데이터가 이동하게 되는 물리적인 선을 의미합니다. 크게 유선과 무선 방식으로 나눕니다.
유선 매체
유선 매체는 전기 신호를 한 장치에서 다른 장치로 유도하는 관(pipe)의 역할을 수행하는 매체입니다.
꼬임선 twisted pair cable
꼬임선(twisted pair cable)은 가장 많이 사용되는 유선 매체입니다. 우리가 인터넷을 연결할 때 사용하는 LAN 선이라고 함은 바로 이 꼬임선을 의미합니다. 이름에 '꼬임'이라는 것이 들어가 있기에 두 도체(주로 구리선)가 절연체로 감싸져있고 꼬여 있는 것이 특징입니다.
이 꼬임선에는 UTP, STP 두 가지 형태가 존재합니다.
UTP
- Unshielded Twist Pair
- 여덞개의 선을 두 쌍씩 꼬아서 만든 네 쌍의 전선을 사용.
- 쉴드로 덮여있지 않다. 따라서 외부 잡음에 취약하다.
쉴드(shield)는 금속 호일이나 매듭을 의미하며, 외부의 잡음(noise)를 막는데 사용합니다.
- 저렴한 가격을 가지므로 가장 많이 사용된다.
STP
- Shielded Twist Pair
- 두 쌍을 꼬을 때 외부 잡음을 막기 위해 쉴드를 덮는다.
- 외부 잡음에 강해 안정적인 통신이 필요한 서버, GPS 등에 사용된다.
동축 케이블 coaxial cable
동축 케이블은 꼬임선보다 통신 주파수 영역이 더 넒어 고속 전송이 가능한 케이블입니다. 하지만 신호 감쇄가 심하다는 것이 단점입니다. 신호 감쇄는 데이터가 전송되는 거리가 길어지면 신호가 약해는 것을 말합니다.
동축 케이블을 장비에 연결할 때 특별한 연결구가 필요한데, 가장 많이 사용되는 연결구에는 BNC가 있습니다.
광케이블
광케이블은 빛의 형태로 신호를 전달하는 유선 매체입니다. 빛의 반사 원리를 이용해서 수신지에서 송신지로 보내게 됩니다.
발열이 없고, 대역폭이 넒어서 고속 전송이 가능하다는 장점이 있습니다. 광케이블은 주로 유선 통신이나 해저 케이블에 사용됩니다.
무선 매체
무선 매체는 물리적 매체 없이 신호를 전달하는 매체입니다. 무선 통신에 사용되는 주파수로는 라디오파, 마이크로파, 적외선이 있습니다.
라디오파
3KHz ~ 1GHz 사이의 파장을 이용하는 라디오파는 전방향성이라는 특징을 갖습니다. 전방향성은 전파를 쏘면 모든 방향으로 나가게 됩니다. 그래서 라디오파를 수신할 안테나만 있다면 모든 라디오파를 수신할 수 있게됩니다.
라디오파는 주로 라디오, 텔레비전 페이지같은 멀티 캐스트 통신에 사용됩니다.
멀티 캐스트는 한 번의 송신으로 여러 수신지에 동시에 전송하는 것을 말합니다.
마이크로파
1GHz ~ 300GHz 사이의 파장을 이용하는 마이크로파는 한 방향으로만 신호를 보냅니다. 단방향으로 이동하기 때문에 수신지와 송신지를 정렬하기 위해선 단방향 안테나로 신호의 방향을 조정해야합니다.
마이크로파는 주로 휴대전화, 위성통신, 무선 LAN 통신과 같은 유니 캐스트 통신에 사용됩니다.
유니 캐스트는 고유 주소를 가진 식별된 하나의 네트워크 목적지에 1:1 통신을 수행하는 것을 말합니다.
적외선
300GHz ~ 400THz 사이의 파장을 이용하는 적외선은 단거리 통신에 주로 사용됩니다. 매우 높은 주파수를 가져 벽을 통과할 수 없다는 특징이 있습니다. 그래서 벽을 끼고 있다면 적외선 통신끼리는 단거리에서도 영향을 주지 않습니다.
또한 햇빛에는 적외선이 포함되어 있어, 태양빛이 비추는 곳에서 적외선 통신을 시도하면 원활하지 않을 수 있습니다.
리피터와 허브
물리 계층에서 동작하는 네트워크 장비로는 선 말고도 리피터와 허브가 있습니다.
리피터
리피터(repeater)는 전기 신호를 증폭하는 장치입니다. 네트워크 통신이 이뤄지면서 멀리 이동할수록 신호 감쇄가 일어나는데, 이때 리피터가 신호를 복원하고 증폭시키는 역할을 합니다.
허브
허브(hub)는 리피터처럼 전기 신호를 복원하고 증폭시키는 역할을 합니다. 하지만 리피터와는 다르게 허브는 여러개의 포트를 가지고 있어서 여러대의 기기를 연결 시킬 수 있습니다.
