3장. 물리계층

다음 글은 <모두의 네트워크>를 읽고 정리한 내용입니다

개요

• 전기신호
• 랜 케이블
• 리피터
• 허브

lesson 09. 물리계층의 역할과 랜 카드의 구조

• 전기신호

  • OSI 모델에서, 0과 1만으로 이루어진 비트열을 전기 신호로 변환하려면, 물리계층의 기술이 필요하다
  • 네트워크를 통해 데이터를 주고받을 때에는 0과 1의 비트열을 전기신호로 변환하여 전송한다.
  • 비트열은 전기신호로 변환 되어 네트워크를 통해 전송되고, 상대방이 받은 전기 신호는 다시 0과 1의 비트열로 복워된다.
  • 아날로그 신호: 전화회선이나 라디오방송신호 ; 물결 모양
  • 디지털 신호; 각진 모양

• 랜 카드

  • 컴퓨터의 네트워크 연결 및 데이터 전송을 담당하며, 네트워크 카드 또는 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC)라고도 불린다.
  • 0과 1을 어떻게 전기 신호로 변환하는가?
    • 컴퓨터는 네트워크를 통해 데이터를 송수신 할 수 있도록 랜카드가 메인보드에 포함되어있는 내장형 랜 카드나 별도의 랜카드를 가지고 있다.
    • 0과 1의 정보가 컴퓨터 내부에 있는 랜카드로 전송되고 랜카드는 0ㅘ 1을 전기 신호로 변환한다.

• 물리 계층
  : 컴퓨터와 네트워크 장비를 연결하고 컴퓨터와 네트워크 장비 간에 전송되는 데이터를 전기 신호로 변환하는 계층

  • OSI모델의 최하위 계층으로 데이터를 전송하기 위해 시스템 간의 물리적 연결을 하고 전기 신호를 변환 및 제어하는 역할을 담당한다. 또한 전송매체를 통해 데이터를 통신할 수 있는 전기적인 신호로 바꾸어 전송한다.

lesson 10. 케이블의 종류와 구조

• 네트워크의 전송 매체: 데이터가 흐르는 물리적인 선로

  • 유선: 트위스트 페어 케이블
  • 무선: 라디오파, 마이크로파, 적외선 등

• 트위스트 페어 케이블 (twisted pair cable) ; 일반적으로 랜 케이블이라고 부름

  • UTP (Unshielded Twist Pair) 케이블; 비차폐 연선

    • 구리선 8개를 두개씩 꼬아만든 4쌍의 전선
    • 실드(금속 호일이나 금속매듭; 외부에서 발생하는 노이즈를 막는 역할)로 보호되어있지 않은 케이블
    • 노이즈의 영향을 받기 쉽지만 저렴하기 때문에 일반적으로 많이 사용됨

  • STP (Shielded Twist Pair) 케이블; 차폐 연선

    • 노이즈의 영향을 매우 적게 받지만 비싸서 보편적으로는 사용하지 않음

    노이즈?

    • 노이즈는 케이블에 전기 신호가 흐를 때 발생
    • 노이즈의 영향을 받으면, 전기신호의 형태가 왜곡된다.
    • 노이즈의 영향을 적게 밷도록 구리선 두개를 비틀어 꼬아서 케이블을 만든다

• 다이렉트 케이블과 크로스 케이블

  • 다이렉트 케이블: 구리선 8개르 같은 순서로 커넥터에 연결한 케이블
  • 크로스 케이블: 구리선 8개중 한 쪽 커넥터의 1번과 2번에 연결되는 구리선을 다른 쪽 커넥터의 3번과 6번에 연결한 케이블
  • 다이렉트 케이블이나 크로스 케이블 모두 실제로는 1,2,3,6번 구리선을 사용함
    • 나머지 구리선은 사용하지 않음
      • 다이렉트 케이블은 컴퓨터와 스위치를 연결할 때 사용
      • 크로스 케이블은 컴퓨터 간에 직접 랜 케이블로 연결할 때 사용
    • 컴퓨터 간에 직접 데이터를 보낼 때는 양쪽 컴퓨터 모두 1,2번 선을 사용하는데,
      이때 양 쪽 컴퓨터에서 둘 다 데이터를 1,2번으로 전송하면 데이터가 충돌함
      - 그러므로 크로스 케이블을 사용해서 일부로 중간에 전선을 교차시켜서 송신과 수신 측이 올바르게 연결되도록 하고 있다.
      

lesson 11. 리피터와 허브의 구조

• 리피터: 전기 신호를 정형(일그러진 전기 신호를 복원)하고 증폭하는 기능을 가진 네트워크 중계 장비
  • 전기신호를 전송할 때 전송하는 거리가 멀어지면 신호가 감쇠하는 성질이 있는데, 이때 감쇠한 전송신호를 새롭게 재생하여 다시 전달하는 신호 중계장치
  • 통신하는 상대방이 멀리 있을 때 리피터를 사이에 넣어서 신호를 증폭 시킴
    
• 허브: 리피터와 마찬가지로 전기신호를 정형하고 증폭하는 기능을 한다. 컴퓨터에서 보낸 전기 신호가 허브에 도착하는 동안 노이즈의 영향으로 파형이 변경될 때가 있는데, 이 때 허브가 파형을 정상으로 되돌리는 기능을 한다.
  • 포트(실제로 통신하는 포트)를 여러개 가지고 있고 리피터 허브라고도 부른다.
  • 리피터는 1 대 1 통신만 가능하지만, 허브는 포트를 여러 개 가지고 있어서 컴퓨터 여러대와도 통신할 수 있다.
  • 컴퓨터 끼리 직접 연결하지 않아도 허브에 연결하여 통신이 가능하게 할 수 있다.
  • 허브는 어떤 특정 포트로부터 데이터를 받는 다면 해당 포트를 제외한 나머지 모든 포트로도 받은 데이터를 전송한다(허브는 스스로 판단하지 않고 전기 신호를 모든 포트로 보내서 더미 허브라는 이름으로도 불린다)
    - 예. 컴1 -> 컴2 로 데이터 전송시, 컴2만 데이터를 받는게 아니라, 컴3,4,5에도 데이터가 전송됨
    - 이러한 비효울성을 해결하기 위해 스위치가 등장하였다
    

auto MDIX

• auto Medium-Dependent Interface crossover
• 다이렉트 케이블과 크로스 케이블을 자동으로 판단하는 기능
• 컴퓨터나 라우터의 인터페이스는 MDI(Media Dependent Interface)라고 하고, MDI-X(Medium-Dependent Interface crossover)라고 한다.
• 일반적으로 MDI와 MDI-X를 연결할 때에는 다이렉트 케이블을 사용하고, MDI끼리나 MDI-X끼리 서로 연결할 때는 크로스 케이블을 사용한다.
• 최근에는 케이블 배선 실수로 인한 통신 문제를 해결하기 위해 MDI와 MDI-X차이를 자동으로 판단하여 연결 신호를 전환하는 스위치나 허브를 많이 사용

이미지 참고:
https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=demonicws&logNo=40118145860&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F