9. 물리 계층의 역할과 랜 카드의 구조

• 물리 계층은 데이터를 전송하기 위해 시스템 간의 물리적인 연결을 하고 전기 신호의 변환 및 제어하는 역할을 담당한다. 또한, 전송 매체를 통해 데이터를 통신할 수 있는 전기적인 신호로 바꾸어 전송하는 일을 한다.

전기 신호란?

• 전기 신호 : 전압이 일정 패턴으로 변하여 생기는 일련의 흐름으로, 전압의 변화가 모여서 만들어진 신호다. 이런 전기 신호들을 주고받음으로써 네트워크에서 사진이나 문서 등을 주고받을 수 있다.
• 0과 1만으로 이루어진 비트열을 전기 신호로 변환하려면 물리 계층의 기술이 필요하다.
  
• 전기 신호는 아날로그 신호와 디지털 신호가 있다.
  • 아날로그 신호는 전화 회선이나 라디어 방송에 사용되는 신호이다.
  • 디지털 신호는 아날로그 신호와 대비되는 신호 형태로, 아날로그 신호를 전류의 유무나 극성, 위상의 동일이나 반대 등 물리적인 현상을 이용하여 컴퓨터가 인식하는 0 또는 1의 2진수에 대응시켜 나타내는 신호를 말한다.

랜 카드란?

• 컴퓨터의 네트워크 연결 및 데이터 전송을 담당하며, '네트워크 카드' 또는 '네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC)'라고도 불린다.
• 컴퓨터는 네트워크를 통해 데이터를 송수신 할 수 있도록 별도의 랜 카드나 내장형 랜 카드를 가지고 있다.
  • 내장형 랜 카드는 메인 보드에 네트워크(랜) 카드 기능이 탑재되어 있다.

10. 케이블의 종류와 구조

• 네트워크 전송 매체의 종류에는 유선과 무선이 있다.
  • 전송 매체 : 데이터가 흐르는 물리적인 선로
  • 유선 종류 : 트위스트 페어 케이블, 광케이블 등
  • 무선 종류 : 라디오파, 마이크로파, 적외선 등

트위스트 페어 케이블

• 트위스트 페어 케이블은 일반적으로 랜 케이블이라고 부르며, UTP 케이블과 STP 케이블이 있다.
  • UTP 케이블 : 구리 선 여덟 개를 두 개씩 꼬아 만든 네쌍의 전선으로 실드로 보호되어 있지 않은 케이블이다. 실드는 금속 호일이나 금속의 매듭과 같은 것으로 외부에서 발생하는 노이즈를 막는 역할을 한다.
  • STP 케이블 : 두 개씩 꼬아 만든 선을 실드로 보호한 케이블이다.
  • UTP 케이블은 실드로 보호되어 있지 않아서 노이즈의 영향을 받기 쉽지만, 저렴하기 때문에 일반적으로 많이 사용되는 케이블이다.
• 노이즈를 적게 받도록 구리 선 두개를 비틀어 꼬아서 케이블을 만드는 것이다.
  • 노이즈 : 데이터의 왜곡이나 분해로 인해 전송 매체에서 생기는 전자 신호다. 케이블에 전기 신호가 흐를 때 발생한다.
• UTP 케이블은 데이터 전송 품질에 따라 분류가 나뉜다.
• 랜 케이블의 양쪽 끝에는 RJ-45라고 부르는 커넥터가 붙어 있다. 이 커넥터를 컴퓨터의 랜 포트나 네트워크 기기에 연결한다.
• 랜 케이블의 종류에는 다이렉트 케이블과 크로스 케이블이 있다.
  • 다이렉트 케이블 : 구리 선 여덟 개를 같은 순서로 커넥터에 연결한 케이블. 컴퓨터와 스위치를 연결할 때 사용
  • 크로스 케이블 : 구리 선 여덟 개 중 한쪽 커넥터의 1번과 2번에 연결되는 구리 선을 다른 쪽 커넥터의 3번과 6번에 연결한 케이블. 양쪽 컴퓨터에서 데이터를 동시에 전송하더라도 충돌하지 않기 때문에 컴퓨터 간에 직접 랜 케이블로 연결할 때 사용.
  • 구리 선 여덟개 중 4개만 사용한다.

11. 리피터와 허브의 구조

리피터란?

• 리피터 : 전기 신호를 전송할 때 전송하는 거리가 멀어지면 신호가 감쇠하는 성질이 있는데, 이때 감쇠된 전송 신호를 새롭게 재생하여 다시 전달하는 신호 중계 장치를 리피터라고 한다.
• 다른 네트워크 장비가 리피터 기능을 지원하기 때문에 최근에 거의 사용하지 않는다.

허브란?

• 허브 : 랜을 구성할 때 한 사무실이나 가까운 거리에 있는 장비들을 케이블을 사용해서 연결하는 장치다. 포트(실제로 통신하는 통로)를 여러 개 가지고 있고 리피터 허브라고도 불린다.
  • 리피터와 마찬가지로 전기 신호를 정형하고 증폭하는 기능을 한다. 또한, 컴퓨터 여러 대를 서로 연결한다.
• 특정 포트로부터 데이터를 받는다면 해당 포트를 제외한 나머지 모든 포트로 데이터를 전송한다.
  • 이 때문에 더미 허브라고 불린다.
  • 이에 대한 대책으로 나온 장비가 스위치이다.

보강 1. auto MDIX

• 다이렉트 케이블과 크로스 케이블을 자동으로 판단하는 기능이다.
• 일반적으로 MDI와 MDI-X를 연결할 때는 다이렉트 케이블을 사용하고, MDI 끼리나 MDI-X끼리 서로 연결할 때는 크로스 케이블을 사용한다.
  • 컴퓨터나 라우터의 인터페이스를 MDI라고 한다.
  • 스위치나 허브의 인터페이스는 MDI-X라고 한다.
• 최근에는 케이블 배선 실수로 인한 통신 문제를 해결하기 위해 MDI와 MDI-X 차이를 자동으로 판단하여 연결 신호를 전환한는 기능을 가진 스위치나 허브를 많이 사용한다.
  • 위의 장비를 사용한다면 케이블 차이를 고려하지 않아도 된다.