물리계층

전기적, 기계적, 기능적인 특성을 이용해서 통신 케이블로 데이터를 전송

• 이 계층에서는 단지 데이터를 전달만 할뿐 전송하려는(또는 받으려는)데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 있는지 등에는 전혀 신경 쓰지 않는다.

랜카드

네트워크 인터페이스 컨트롤러(network interface controller, NIC)는 컴퓨터를 네트워크에 연결하여 통신하기 위해 사용하는 하드웨어 장치이다.

• 랜카드, 물리 네트워크 인터페이스라고 하며, 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑타, 네트워크 카드, 이더넷 카드 등으로도 부른다.

• OSI 계층 1(물리 계층)과 계층 2(데이터 링크 계층) 장치를 가지는데, MAC 주소를 사용하여 낮은 수준의 주소 할당 시스템을 제공하고 네트워크 매개체로 물리적인 접근을 가능하게 한다.

• 네트워크 인터페이스 컨트롤러는 이전에는 보통 확장 카드로 따로 설치하였지만 요즘에는 대개 메인보드에 내장되어 쓰는 경우가 많다.

카테고리(CAT)

카테고리, CAT., Category 라는 구분법은 간단히 말하면 대역폭(최고 주파수와 최저 주파수의 차이)으로 UTP 케이블의 성능을 구분한 구분법

• 대역폭에 따라 전송 속도 차이가 나서 같은 시간동안 전송하는 데이터 량이 많고 적음의 차이로 나타남

• 일반 가정에는 100Mbps의 회선(요금제에 따라서 300M, 500M, 1000M)이 들어가기 때문에 전송속도 1Gbps 이상(CAT.5E 이상)을 지원하는 랜선을 사용하면 최대 속도만큼 이용

• 실제 인터넷 속도는 하드디스크의 속도에 고정
  -> HDD의 속도가 가장 느리기 때문!!

• 하드디스크를 사용하지 않는(메모리만 사용하는) 통신을 할 경우(네트워크 게임, 캐시를 하지 않는 웹서핑, 영상시청 등) 하드디스크에 영향을 받지 않기도 함

• 서버작업을 할때 이 이상의 속도를 원할 때는 광섬유케이블 (Optical Fiber Cables) 이라는 광케이블을 사용

랜케이블(트위스트 페어 케이블)

하나의 케이블처럼 보이지만 실제로는 여덟 개의 구리선을 두 개씩 꼬아서 묶은 케이블을 지칭

• UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블

  • 구리선을 실드 처리 안함

  • 흔히 LAN 케이블이라고 함

  • 이 LAN 케이블을 꽂을 수 있는 커넥터를 RJ-45 커넥터라고 함

  • 케이블 속의 심선이 한가닥으로 이루어져 있으면 단선, 여러가닥이 뭉쳐져 되어 있으면 연선
    

    • 단선 : 한가닥의 구리선, 연선보다 유연성이 떨어짐. 1가닥이라 작업하기 편리하고 연선에 비해 저렴하다. 작업용으로 판매되는 케이블은 주로 단선이 많다.
    • 연선 : 여러가닥(대략 7가닥)의 구리선, 단선보다 유연하여 휘거나 변형하기 좋아 엘리베이터 내부 같이 움직이는 장치에 사용하기 좋음.
    • 시중의 대부분은 단선, 둘의 성능 차이는 없음. 성능의 단위는 CAT임

• STP(shielded twisted pair cable) 케이블

  • 구리선을 실드 처리 함

• FTP(foiled twisted pair)

  • UTP 케이블과 달리 8가닥의 케이블 말고도 어스선(접지선)이라고 하는 선이 있음
  • 외부의 전선 피복 안에 호일로 한번 감싸져 있는 구조

• S-FTP, S/FTP(Screened shielded twisted pair) 케이블

  • 안쪽에 꼬여있는 트위스트 페어 케이블에도 각각 실드가 되어있고 전부 모아서 한번 더 실드한 뒤 피복이 있는 형태

• 가정용으로 많이 사용되는 케이블은 저렴한 CAT.5E 나 CAT.6 사양의 UTP 케이블이며
  편조쉴드나 은박쉴드가 추가된 FTP, STP 케이블은 노이즈를 방지하는 기능이 UTP 케이블보다 뛰어나기 때문에
  케이블 간의 신호 간섭현상이나 누전으로부터 안전함

• 랜선이 지나가는 곳에 벼락이 친다거나, 고압선이 지나간다거나, 다른 물건에 의해 끊어지거나 손상될 염려가 있을 땐 FTP나 STP를 사용

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유사용어

2014년 LG U+ 면접 질문 FTP와 STP가 동작하는 통신모델 계층을 설명하라

FTP(File Transfer Protocol) 파일전송프로토콜

TCP/IP 프로토콜을 가지고 서버와 클라이언트 사이의 파일 전송을 하기 위한 프로토콜

• 파일 전송 프로토콜은 TCP/IP 프로토콜 테이블의 응용 계층에 속함
• 서버의 파일을 바꾸거나 지울 수 있기 때문에 전송하기 앞서 사용자 이름과 암호를 묻는 인증 과정이 필요 (암호가 암호화 되지 않아 위험하기 떄문에 한번만 물어봄)
• 보안을 더욱 철저하게 하려면 아예 SFTP, SCP 등 다른 방법을 사용하여 파일을 전송

허브
스위치

STP(Spanning tree Protocol) 신장 트리 프로토콜

OSI 2계층 프로토콜로 브리지 랜에서 루프 발생을 방지하기 위해 사용

• 브리지 랜

  네트워크 브리지(영어: network bridge, 문화어: 망다리)는 OSI 모델의 데이터 링크 계층에 있는 여러 개의 네트워크 세그먼트를 연결해 준다

데이터 링크 계층

물리계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보의 전달을 수행할 수 있도록 도와주는 역할을 함
따라서 통신에서의 오류도 찾아주고 재전송도 하는 기능을 가지고 있는 것

• 이 계층에서는 맥주소를 가지고 통신 함
• 이 계층에서 전송되는 단위를 프레임이라 함
• 대표적인 장비 스위치

이더넷

컴퓨터간 네트워크를 구축하는 한 방법

• OSI 모델의 물리 계층에서 신호와 배선, 데이터 링크 계층에서 MAC(media access control) 패킷과 프로토콜의 형식을 정의

• 네트워크에 연결된 각 기기들이 48비트 길이의 고유의 MAC 주소를 가지고 이 주소를 이용해 상호간에 데이터를 주고 받을 수 있도록 만들어졌음

• 전송 매체로는 BNC 케이블 또는 UTP, STP 케이블을 사용하며, 각 기기를 상호 연결시키는 데에는 허브, 네트워크 스위치, 리피터 등의 장치를 이용

MAC 주소(media access control address, MAC address)

네트워크 세그먼트의 데이터 링크 계층에서 통신을 위한 네트워크 인터페이스에 할당된 고유 식별자

• MAC 주소는 이더넷과 와이파이를 포함한 대부분의 IEEE 802 네트워크 기술에 네트워크 주소로 사용됨

• 매체 접근 제어(MAC) 프로토콜이라는 OSI 모델의 하위 계층에서 사용

• MAC 주소는 대체적으로 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC)의 제조업체가 할당하며 하드웨어에 저장

• 표준 MAC 주소는 총 48비트

  • 이 중 첫 24비트는 OUI(Organizational Unique Identifier) 제조업체의 식별코드
  • 24비트는 해당 업체의 랜 카드의 정보를 담고 있음

CSMA/CD

CSMA/CD (carrier sense multiple access with collision detection 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지)

• 오늘날에는 대부분 이더넷 스위치를 사용하여 스위치 방식의 네트워크(switched network)를 구성하는데, 이 경우 충돌이 일어나지 않는다

전이중 통신

동시에 양방향 전송이 가능한 방식으로, 전송량이 많고, 전송 매체의 용량이 클 때 사용 (예) 전화, 전용선을 이용한 데이터 통신

• 이더넷 스위치는 전이중 통신방식(full duplex)을 지원하기 때문에 송신과 수신이 동시에 일어나는 경우 훨씬 향상된 속도를 제공

반이중 통신

양방향 전송이 가능하지만 동시에 양쪽 방향에서 전송할 수 없는 방식

• 대부분의 허브는 충돌을 탐지하기 위해 반이중(half duplex)만을 지원

FCS( Frame Check Sequence )

프레임에 문제가 있는지 판별에 사용, CRC를 사용

• CRC

  순환중복검사(CRC :Cyclic Redundancy Check)는 에러검출 방법중의 하나로 송신측에서 데이타로 부터 다항식에 의해 추출된 결과를 여분의 오류검사필드(FCS:Frame Check Sequence)에 덧붙여 보내면, 수신측에서는 동일한 방법으로 추출한 결과와의 일치성으로 오류검사를 하는 기술

플러딩

플러딩은 정적 알고리즘으로, 어떤 노드에서 온 하나의 패킷을 라우터에 접속되어 있는 다른 모든 노드로 전달하는 것

• 이는 대규모 네트워크에서 수정된 라우팅 정보를 모든 노드에 빠르게 배포하는 수단

• 때로는 하나의 원천 노드로부터 실제 또는 가상 네트워크의 많은 특정 노드로 패킷들을 멀티캐스트하는 용도로 사용되기도 하며, 한 네트워크에서 라우터 정보를 수정하는 인터넷 프로토콜인 개방형 최단 경로 우선 프로토콜(OSPF)에서도 사용

• 플러딩이 발생하는 경우는 네 가지가 있다.

  	1 .MAC주소 테이블이 완전히 비어있는 경우, MAC주소 테이블을 통해 경로가 지정되지 않은 경우 모든 포트를 통해 전송하게 된다.
  	2. MAC주소 테이블이 가득 차 있는 경우, 스니핑과 같은 공격을 통해 MAC주소 테이블이 가득차게 되는 경우 모든 포트를 통해 전송하게 된다.
  	3. 프레임의 목적지 MAC주소가 MAC주소 테이블에 없는 경우나 다른 경우 모든 포트로 전송하게 된다.
  	4. 보내고자 하는 프레임의 목적지 MAC주소가 브로드캐스트인 경우 모든 포트로 전송하게 된다.