OSI 모델의 1계층인 물리 계층에 대해 알아보자.
물리 계층의 역할과 랜 카드의 구조
물리 계층은 OSI모델의 최하위 계층으로, 데이터를 전송하기 위해 장치간에 물리적인 연결을 하고 0과 1만으로 이루어진 데이터를 전기 신호로 변환하는 계층이다.
전기 신호
전기 신호에는 아날로그 신호와 디지털 신호 2가지가 있다.
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아날로그 신호 : 물결 모양의 연속적인 값을 가지는 신호이다. 주로 전화 회선이나 라디오 방송에서 사용된다. 많은 정보를 포함하고 있지만 취약하고 처리하기가 어렵다.
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디지털 신호 : 연속적이지 않은 막대 모양의 값을 가지는 신호이다. 아날로그 신호보다 더 안정적이고 처리하기 쉽지만, 더 적은 정보를 포함하고 있다.
데이터 송신 측에서 0과 1으로 이루어진 데이터를 전기 신호(디지털 신호)로 변환해서 보내면, 수신 측에서 신호를 다시 0과 1으로 변환한다.
랜 카드
그렇다면 0과 1의 데이터를 어떻게 전기 신호로 변환시킬 수 있을까?
컴퓨터에는 네트워크를 통해 데이터를 송수신 할 수 있도록 랜 카드를 가지고 있다. 0과 1의 정보는 랜 카드로 전송되고 랜 카드에서 0과 1을 전기 신호로 변환시켜준다.
랜 카드
컴퓨터를 네트워크에 연결하여 통신하기 위해 사용하는 하드웨어 장치.
이더넷, 와이파이, 블루투스 등 다양한 네트워크 프로토콜을 지원한다.
케이블의 종류과 구조
네트워크 전송 매체의 종류에는 무선과 유선이 있다. 유선 전송 매체에 사용되는 네트워크 케이블에 대해 알아보자.
트위스트 페어 케이블
트위스트 페어 케이블은 유선 전송 매체에서 가장 많이 사용되는 케이블이다. 이름 그대로 두 개의 전선이 꼬여있는 형태의 케이블인데, 트위스트 페어 케이블에는 UTP 케이블과 STP 케이블이 있다.
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UTP 케이블 : Unshielded Twisted Pair 의 약자로, 이름 그대로 실드로 보호되지 않은 케이블이다. 실드란 금속 호일이나 금속 매듭같은 것으로 외부에서 발생하는 노이즈를 막는 역할을 하는 것이다. 실드가 없어 노이즈의 영향을 받기 쉽지만 비교적 저렴해 많이 쓰인다.
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STP 케이블 : Shielded Twisted Pair 의 약자로, 실드로 보호된 케이블을 말한다. 실드가 있기 때문에 UTP보다 비싸며, 노이즈에 간섭을 덜 받고 성능이 더 좋다.
그렇다면 노이즈는 어떤 영향을 주는 것일까? 전기 신호가 노이즈의 영향을 받게 되면 신호의 형태가 왜곡이 되어 올바르지 않은 데이터를 전송하게 된다. 애초에 트위스트 페어 케이블이 꼬여 있는 이유도 이러한 노이즈를 다른 방향으로 전파하여 상쇄하기 위해 꼬여 있는 것이며, STP 케이블은 노이즈를 더 확실하게 줄이기 위한 케이블인 것이다.
위에서 말했듯이 일반적으로 UTP 케이블을 많이 사용한다. UTP 케이블은 데이터 전송 품질에 따라 다음과 같이 분류한다.
일반적으로 트위스트 페어 케이블(UTP, STP)을 랜 케이블(랜 선)이라고 부른다. 랜 선의 양쪽 끝에는 RG-45 라고 부르는 커넥터가 붙어있는데, 이 커넥터를 랜 포트나 네트워크 기기에 연결한다.
다이렉트 케이블과 크로스 케이블
랜 케이블의 종류에는 다이렉트 케이블과 크로스 케이블이 있다.
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크로스 케이블 : 한 쪽 커넥터(RG-45)의 1,2번에 연결되는 구리 선을 다른 쪽 커넥터의 3,6번에 연결한 케이블. OSI 7계층에서 서로 다른 계층에 있는 장비끼리 통신할 때 사용되며, 동일 기기 간에 통신할 때 사용된다. - 컴퓨터간에 직접 랜 선으로 연결할 때 사용
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다이렉트 케이블 : 양 쪽의 커넥터에 전선이 같은 순서대로 연결되어 있는 케이블. OSI 7계층에서 같은 계층에 있는 장비끼리 통신할 때 사용되며, 다른 기기 간의 통신에 사용된다. - 컴퓨터와 스위치를 연결할 때 사용
왜 랜 케이블은 크로스 케이블과 다이렉트 케이블로 나눠질까? 크로스 케이블과 다이렉트 케이블 둘 다 실제로는 1,2,3,6번 구리선만 사용한다. 다이렉트 케이블에서는 한 쪽 커넥터에서 1,2번으로 송신을 하면 반대편 커넥터에서는 1,2번으로 수신을 한다. 만약 다이렉트 케이블로 연결된 두 장비에서 모두 송신을 하게 되면 데이터 충돌이 일어나게 되고 통신이 되지 않게 된다.
따라서 크로스 케이블처럼 1,2번과 3,6번을 꼬아주면 서로 송신을 하더라도 데이터 송수신이 잘 이루어지게 되는 것이다. 
최근의 공유기들은 알아서 신호를 바꿔주는 AUTO MDI-X라는 것이 있어서 다이렉트 케이블인지 크로스 케이블인지 신경쓰지 않고 연결을 해도 된다고 한다.
리피터와 허브의 구조
물리 계층의 네트워크 장비에는 리피터와 허브가 있다. 이에 대해 알아보자.
리피터
리피터
전기 신호를 정형(일그러진 신호를 복원)하고 증폭하는 기능을 가진 네트워크 중계 장비. 멀리 있는 상대방과도 통신할 수 있도록 파형을 정상으로 만드는 기능을 한다. 요즘은 다른 네트워크 장비가 리피터 기능을 지원하기 때문에 리피터를 쓸 필요가 없다.
허브
허브
포트(통신하는 통로)를 여러 개 가지고 있어 여러 대의 컴퓨터와 통신할 수 있게 만드는 네트워크 장비. 랜을 구성할 때, 한 사무실이나 가까운 거리에 있는 장비들을 하나로 연결할 때 사용할 수 있다.
허브는 컴퓨터 여러 대가 데이터를 주고 받을 때 유용한 장비이다. 하지만 특정 포트로부터 데이터를 받으면 해당 포트를 제외한 모든 포트로 받은 데이터를 전송하는 특징이 있다. 따라서 스스로 판단하지 않고 전기 신호를 모든 포트에게 전송하기 때문에 더미 허브라고도 불린다. 이러한 허브의 대안으로 스위치라는 장비가 쓰인다.
참고 사이트
