reference: "하루 3분 네트워크 교실" / 아미노 에이지
요약
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1계층의 역할은 통신 매체에 연결되어 있는 기기에 신호를 전달하는 것이다.
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1계층의 역할에 의해 상대에게 데이터가 전달된다.
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통신 매체에는 유선과 무선이 있고, 유선에는 동선 UDP와 광파이버가 있다.
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비트를 신호로 바꾸어 케이블에 보냄으로써 상대에게 전한다.
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신호의 형태나 전송 방법에 의해 통신 속도(보통 bps)가 정해진다.
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신호는 감쇠, 노이즈/간섭, 충돌 등의 문제가 발생한다.
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허브는 신호의 증폭과 재생을 수행하고 다수의 컴퓨터를 연결한다.
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허브는 신호의 증폭과 재생 이외의 제어는 하지 않으며 플러딩을 한다.
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충돌 도메인은 작아야 한다.
Layer 1 - 물리 계층
source: https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=kyg3766&logNo=220691506863
1계층은 통신 매체에 데이터를 보내는 그 데이터가 지나는 것에 대한 순서와 규칙이다. 통신 매체에 대한 규칙도 1계층에서 정해져 있다.
통신 매체에 흐르는 것은 신호의 형태이다. 결국 통신 매체에 연결되어 있는 기기에 신호를 전달하는 것이 1계층의 역할이다.
1계층이 정하는 것
통신 매체에 신호를 보냄으로써 데이터가 전달됨. 통신 매체에 신호를 보내고 받는 기계가 '인터페이스'. 네트워크에 사용되는 기기는 사용할 '매체'와 매체에서 사용할 신호에 맞춘 '인터페이스'가 필요.
1) 컴퓨터와 케이블을 연결하는 '인터페이스'
- 케이블의 잭과 인터페이스 쪽의 삽입구 형태
- 비트를 신호로 변환하는 방법 등
ex) LAN용 케이블에 접속하기 위한 NIC(Network Interface Card), WAN 회선에 맞춘 DEC(회선종단기기)
2) 보내지는 데이터인 '신호'
- 신호의 종류
- 신호의 형태 등
3) 신호가 지나가는 '케이블'
- 재질
- 구조
ex) UDP 동선 케이블, 광 케이블
1계층(물리 계층): 1계층의 역할을 통해서 수신처에 데이터를 전달할 수 있게 된다
=> "데이터를 전달"
2계층 이상(데이터 링크 계층 이상): 2계층부터 상위 계층은 '데이터를 보내기 전에 어떤 것을 할지, 데이터가 도달한 뒤에 어떤 것을 할지'를 생각한다.
=> "전달하기 전, 전달한 후의 일"
통신 매체
기기와 기기 사이를 연결해 **신호가 지나는 '파이프' 역할을 하는 것이 통신 매체.
크게 유선과 무선으로 나뉜다.
유선: 케이블을 사용
무선: 케이블을 사용하지 않음
보통 유선을 사용하는 것이 일반적인 방식이다. 유선은 케이블을 사용해 신호를 보냄으로써 수신처까지 데이터가 도달하는 방식인데, 이 케이블에는 전기신호를 사용하는 동선과 광신호를 사용하는 광파이버가 있다. 일반 가정이나 기업에서 보는 것은 동선 케이블.
신호의 종류
컴퓨터와 통신 매체를 중개하는 인터페이스는 비트를 신호로, 신호를 비트로 변환하는 기기이다.
신호는 아날로그 신호와 디지털 신호가 있다. 아날로그는 '파장', 디저털은 '전압이 있다', '전압이 없다'로 생각하면 되는데, 현재 통신에서 사용되는 것은 압도적으로 디지털 신호가 많다.
통신 속도(bps)
신호의 형태와 전송 방법에 따라 통신 속도가 결정된다. 통신 속도는 일반적으로 "1초 동안 전해지는 비트 수"로 표현된다. 단위로 사용되는 것이 bps(bit per second)이다.
신호의 횟수: 1초 동안 1비트가 전해짐 -> 1bps
신호의 비트수: 한 번의 신호가 4단계(이진수로 00, 01, 10, 11) 있다. -> 신호 한 번으로 2비트
신호에 발생하는 문제
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감쇠
동선의 저항에 의해 전기신호가 약해짐
=> 약해진 신호를 본래 상태로 되돌리기 위한 '증폭'을 처리하는 기계를 중간에 설치 -
노이즈/간섭
열 잡음, 크로스 토크, 자연 재해 등 전기 신호가 어떤 원인에 의해 형태가 무너져 버림.
=> 케이블에 실드라는 처리를 하여 노이즈나 간섭을 막는다. -
충돌
신호가 보내지고 있는 도중 다른 신호를 보내는 경우 발생. 전기 신호가 뒤섞여서 신호의 진폭이 붕괴됨.
=> '신호를 보내는 타이밍을 엇갈리게 하는 방법', '신호가 지나는 길을 나누는 방법', 2계층과 관련됨.
허브
source: https://losskatsu.github.io/os-kernel/network-basic02/#4-%ED%97%88%EB%B8%8Chub
케이블에다 T자 분배를 만드는 대신에, 케이블을 허브에다 연결하면 케이블이 분배되는 것과 마찬가지. 허브에 케이블로 연결되어 있는 기기는 동일한 케이블에 연결되어 있는 것하고 같은 취급을 받게 된다.
허브의 기능
- 신호의 증폭과 재생
허브는 감쇠에 의해 붕괴된 신호를 본래의 형태로 증폭/재생한다. 증폭만 하는 기계로 리피터(repeater)라는 것이 있는데, 리피터는 케이블 사이에 연결하는 기계로 허브처럼 케이블을 많이 연결할 수 없다.
source: https://losskatsu.github.io/os-kernel/network-basic02/#4-%ED%97%88%EB%B8%8Chub
- 복수의 기기를 연결하여 네트워크를 구축한다. 허브에 연결되어 있는 기기끼리 신호를 주고받을 수 있게 딘다.
충돌 도메인
허브는 수신한 신호에 대해 어떤 제어도 하지 않는다. 즉, 신호를 증폭하고 재생은 하지만 그 외에는 안 한다는 뜻이다.
허브는 수신한 포트 이외의 모든 포트에 수신한 신호를 송신한다. => 플러딩(flooding)
따라서 허브에 연결되어 있는 기기가 신호를 보내면 충돌이 일어날 가능성이 있다.
source: https://velog.io/@minseojo/%EB%AA%A8%EB%91%90%EC%9D%98-%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EC%A0%95%EB%A6%AC-4
결국 충돌 도메인은 작아야만 한다. 이는 스위치가 하는 일이다.
