09. 물리 계층의 역할과 랜 카드의 구조
✔ 전기 신호란?
전기 신호에는 아날로그 신호와 디지털 신호가 있다.
아날로그 신호는 전화 회선이나 라디오 방송에 사용되는 신호이다.
[그림] 아날로그 신호와 디지털 신호의 파형
네트워크를 통해 송신 측 컴퓨터는 0과 1의 비트열을 전기 신호로 변환하여 전송하고,
수신 측 컴퓨터는 받은 전기 신호를 다시 0과 1의 비트열로 복원한다.
[그림] 비트열이 전기 신호로 변환되어 네트워크를 통해 전송
✔ 랜카드란?
물리 계층은 컴퓨터와 네트워크 장비를 연결하고, 전송되는 데이터를 전기 신호로 변환하는 계층이다.
랜 카드는 0과 1을 전기 신호로 변환한다.
10. 케이블의 종류와 구조
✔ 트위스트 페어 케이블(Twisted Pair Cable)이란?
네트워크 전송 매체는 데이터가 흐르는 물리적인 선로이며, 전송 매체의 종류는 크게 유선과 무선이 있다.
* 유선: 트위스트 페어 케이블, 광케이블 등
* 무선: 라디오파, 마이크로파, 적외선 등
트위스트 페어 케이블의 종류에는 UTP 케이블과 STP 케이블이 있다.
UTP 케이블은
- 구리 선 여덟 개를 두 개씩 꼬아 만든 네 쌍의 전선으로 실드로 보호되어 있지 않은 케이블이다.
- 실드로 보호되어 있지 않아서 노이즈의 영향을 받기 쉽지만 저렴해서 보편적으로 사용한다.
STP 케이블은
- 두 개씩 꼬아 만든 선을 실드로 보호한 케이블이다.
- 실드로 보호되어 있어서 노이즈의 영향을 매우 적게 받지만 비싸서 보편적으로 사용하지 않는다.
실드(shield)는 금속 호일이나 금속의 매듭과 같은 것으로 외부에서 발생하는 노이즈를 막는 역할을 한다.
노이즈(noise)는 케이블에 전기 신호가 흐를 때 발생하고, 노이즈의 영향을 받게 되면 전기 신호의 형태가 왜곡된다.
* UTP 케이블: 비차폐 연선(Unshielded Twist Pair의 약자)
* STP 케이블: 차폐 연선(Shielded Twist Pair의 약자)
트위스트 페어 케이블(UTP, STP)은 일반적으로 랜 케이블(LAN cable, 랜선)이라고 한다.
랜 케이블은 통신 규격에 따라 몇 가지 분류로 나눌 수 있다.
랜 케이블의 양쪽 끝에는 RJ-45라고 부르는 커넥터가 있다.
✔ 다이렉트 케이블과 크로스 케이블이란?
랜 케이블의 종류에는 다이렉트 케이블과 크로스 케이블이 있다.
다이렉트 케이블은
- 구리 선 여덟 개를 같은 순서로 커넥터에 연결한 케이블이다.
- 컴퓨터와 스위치를 연결할 때 사용한다.
[그림] 다이렉트 케이블의 구조
크로스 케이블은
- 구리 선 여덟 개 중 한쪽 커넥터의 1번과 2번에 연결되는 구리 선을 다른 쪽 커넥터의 3번과 6번에 연결한 케이블이다.
- 컴퓨터 간에 직접 랜 케이블로 연결할 때 사용한다.
- 컴퓨터 간에 직접 데이터를 보낼 때는 양쪽 컴퓨터 모두 1번과 2번 선을 사용하기 때문에 충돌을 막기 위해 일부러 중간에 전선을 교차시키는 것이다.
[그림] 크로스 케이블의 구조
11. 리피터와 허브의 구조
✔ 리피터(Repeater)란?
리피터는 물리 계층에서 동작하는 네트워크 장비이며, 전기 신호를 정형(일그러진 전기 신호 복원)하고 증폭한다.
하지만, 다른 네트워크 장비가 리피터 기능을 지원하면서 최근에는 필요가 없어졌다.
[그림] 리피터 연결
✔ 허브(Hub)란?
허브는
- 포트가 여러 개 있어서 컴퓨터를 여러 대 연결할 수 있고 리피터 허브라고도 부른다.
- 리피터와 마찬가지로 물리 계층에서 동작하는 네트워크 장비이며, 전기 신호를 정형하고 증폭하는 기능을 한다.
[그림] 컴퓨터 여러 대를 연결하는 허브
리피터와 허브는 받은 데이터를 보내는 대상뿐 아니라 모든 포트에 전송한다.
허브는 스스로 판단하지 않고, 전기 신호를 모든 포트로 보내서 더미 허브(Dummy Hub)라고도 부른다.
🔎 용어 정리
- 물리 계층(physical layer): OSI 모델의 최하위 계층으로, 데이터를 전송하기 위해 시스템 간의 물리적인 연결을 하고 전기 신호를 변환 및 제어하는 역할
- 전기 신호(electronic signal): 전압이 일정 패턴으로 변하여 생기는 일련의 흐름으로 전압의 변화가 모여서 만들어진 신호
- 랜 카드(LAN card): 컴퓨터의 네트워크 연결 및 데이터 전송을 담당하며 '네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC)라고도 부름
- 케이블(cable): 전성을 뜻하며 전달하는 신호나 사용되는 장소에 따라 여러 종류로 나뉘며, 네트워크를 연결하는 케이블을 랜 케이블 또는 랜선이라고 함
- 리피터(repeater): 전기 신호를 전송할 때 전송하는 거리가 멀어지면 신호가 감쇠하는 성질을 새롭게 재생하여 다시 전달하는 신호 중계 장치
- 허브(hub): 랜을 구성할 때 사무실이나 가까운 거리에 있는 장비들을 케이블을 사용하여 연결하는 장치
- 노이즈(noise): 데이터의 왜곡이나 분해로 인해 전송 매체에서 생기는 전자 신호
