Ch3. 물리 계층: 데이터를 전기 신호로 변환하기

물리 계층의 역할 LAN 카드 UTP STP RJ-45 Direct cable Cross cable Repeater Hub

9. 물리 계층의 역할, 전기신호와 LAN 카드

데이터와 전기 신호 사이의 변환 LAN 카드

물리 계층

데이터를 전기 신호로 변환하거나 전기 신호를 데이터로 변환하는 역할

• OSI 모델 최하위 계층으로, 데이터를 전송하기 위해 시스템 간의 물리적인 연결을 하고, 전기 신호의 변환 및 제어를 담당하며, 전송 매체를 통해 전달하는 역할도 수행한다.

전기 신호

데이터는 전기 신호로 변환되어 네트워크를 통해 전송된다. 송신 측 컴퓨터에서 전송하는 0과 1 비트열 데이터는 전기 신호로 변환되어 전송됙, 수신 측에서는 이를 0과 1의 데이터로 복원한다.

• 일련의 전기 흐름. 전압 변화로 만들어지는 신호이다.

전기 신호는 다음과 같이 나뉜다.

아날로그 신호

• 물결 모양으로 표현되는 연속적인, smooth한 전기 신호
• 전화 회선이나 라디오 방송에 사용된다.

디지털 신호

• 아날로그 신호를 전류의 유무, 극성, 위상 등의 물리적 상태를 이용해 0과 1에 대응시켜 나타낸 신호
• step function으로 표현되는 연속적인, smooth하지 않은 전기 신호

랜 카드

• 네트워크 연결 및 데이터 전송 담당
• 0과 1로 이루어진 이진 데이터를 전기 신호로 변환하는 장치
• 네트워크 카드, 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC)라고도 한다.

10. 케이블의 종류와 구조

전송 매체 UTP STP RJ-45 Direct cable Cross cable

• 전송 매체는 데이터가 흐르는 물리적인 선로. 유선과 무선으로 나뉜다.
  • 유선: 트위스트 페어 케이블, 광케이블 등
  • 무선: 라디오파, 마이크로파 등

트위스트 페어 케이블

• 일반적으로 LAN 케이블이라고 불린다.
• 가장 많이 사용된다. UTP 케이블, STP 케이블로 나뉜다.

	실드	가격	노이즈	구성
UTP 케이블	x	상대적으로 저렴	영향 받기 쉬움	구리선 8개를 2개씩 꼬아 만든 네 쌍의 전선
STP 케이블	o	상대적으로 비쌈	영향을 덜 받음	2개씩 꼬아 만든 전선을 실드로 보호

• 케이블은 데이터 전송 품질에 따라 분류 가능하다.

분류	규격	속도
Cat3	10BASE-T	10Mbps
Cat5	100BASE-TX	100Mbps
Cat5e	1000BASE-TX	1000Mbps
…	…	…

• 양쪽 끝에 RJ-45라는 커넥터가 붙는다. LAN 포트나 네트워크 기기에 연결하기 위한 인터페이스

Direct 케이블, Cross 케이블

• 두 케이블 모두 1, 2, 3, 6번만을 사용

• 구리선 8개를 같은 순서로 커넥터에 연결한 케이블
• 컴퓨터와 스위치 연결시 사용

• 구리선 8개 중 한쪽 커넥터의 1, 2번에 연결된 구리 선을 다른 쪽의 3, 6번으로 연결한 케이블
• 컴퓨터 간에 직접 LAN 케이블로 연결시 사용
• 컴퓨터 모두 1, 2번에서 상대 1, 2번으로 송신을 시도하면 충돌이 난다. 따라서 송수신 구간을 분리 한 것

11. Repeater와 Hub

전기 신호 정형 및 증폭

• 멀리 있는 상대와도 통신할 수 있도록 돕는 보조 장치
• 전기 신호를 정형(일그러진 전기 신호를 복원), 증폭하는 기능을 가진 네트워크 중계 장비

	Repeater(리피터)	Hub(허브)
역할	전기 신호 정형, 증폭	전기 신호 정형, 증폭. 컴퓨터 여러 대를 서로 연결 ⇒ 허브에 연결해 컴퓨터끼리 통신 가능
수용 장비 수	컴퓨터와 1:1	컴퓨터와 1:N(컴퓨터)
특징	요즘은 다른 네크워크 장치에 repeater 기능이 들어가 있어 필요 x	특정 포트로 데이터 전송 시, 해당 포트를 제외한 모든 포트로 데이터가 전송된다. 선택적 전송 불가 ↔ 스위치와 비교됨