[모두의 네트워크] 3. 물리 계층 : 데이터를 전기 신호로 변환하기

진예·2023년 12월 14일

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💡 물리 계층 (Physical Layer)

OSI 모델 1계층 (최하위) : 시스템 간 물리적 연결 + 전기 신호 변환

네트워크 상에서 데이터를 전송하기 하기 위해서는 데이터가 전기 신호로 변환되어야 한다. 송신 측의 물리 계층에서는 상위 계층에서 내려온 0과 1의 비트열을 전기 신호로 변환하고, 수신 측의 물리 계층에서는 전기 신호를 다시 0과 1의 비트열로 복원시켜 상위 계층으로 보낸다.

전기 신호는 아날로그 신호와 디지털 신호로 구분되는데, 일반적으로 데이터를 주고받을 때는 디지털 신호를 사용한다.

✅ 랜 카드 : 0과 1로 이루어진 비트열을 전기 신호로 변환하는 장치

💡 케이블

전송 매체 : 데이터가 흐르는 물리적인 선로 (유/무선)

📒 트위스트 페어 케이블 = 랜 케이블

구리선 여덟 개를 두 개씩 꼬아 만든 네 쌍의 전선

UTP 케이블 : 실드로 보호되어 있지 않은 케이블
➡️ 노이즈 ↑, 가격 ↓ : 일반적으로 많이 사용된다!
STP 케이블 : 실드로 보호된 케이블 ➡️ 노이즈 ↓, 가격 ↑

➕ 실드 (shield) : 외부에서 발생하는 노이즈를 차단
➕ 노이즈 (noise) : 데이터의 왜곡이나 분해로 인한 전기 신호

📝 다이렉트 케이블

같은 순서로 커넥터에 연결

같은 번호를 가진 커넥터끼리 연결했으므로, 1번에서 송신한 데이터를 1번에서, 2번에서 송신한 데이터를 2번에서 수신한다. 다이렉트 케이블은 주로 컴퓨터와 스위치를 연결할 때 사용한다.

📝 크로스 케이블

1 ➡️ 3, 2 ➡️ 6 형식으로 연결한 케이블

다이렉트 케이블과 달리 1번과 3번, 2번과 6번 커넥터를 연결한 형태이다. 크로스 케이블은 두 컴퓨터를 직접 랜 케이블로 연결할 때 사용하는데, 이 때 다이렉트 케이블로 양 컴퓨터에서 동시에 데이터를 전송하면 데이터가 충돌하게 된다. 이를 방지하기 위해 케이블을 교차시켜 모든 데이터가 제대로 도착할 수 있게 한다.

💡 리피터 & 허브

📒 리피터 (repeater)

거리가 멀어졌을 때, 약해진 전기 신호를 복원하고 증폭시켜 전달하는 장치 (1 : 1)

📒 허브 (hub)

거리가 멀어졌을 때, 약해진 전기 신호를 복원하고 증폭시켜 전달하는 장치 (1 : N)

허브의 기능 자체는 리피터와 같으나, 일 대 일 통신만 가능한 리피터와 달리 허브는 여러 개의 포트를 가지고 있어서 랜 케이블을 통해 여러 장비들을 연결할 수 있다. 또한, 허브를 통해 컴퓨터 여러 대를 연결해서 데이터를 주고받을 수 있다.

하지만 허브는 전기 신호를 모든 포트로 보내기 때문에, 특정 포트에만 데이터를 보내야 하는 경우에도 모든 포트에 데이터를 전송하여 나머지 컴퓨터에는 불필요한 데이터가 도착하게 된다. 이러한 허브의 특성 때문에 허브를 더미 허브라고 부르기도 한다.