OSI 7계층
OSI(Open Systems Interconnection) 7계층 모델은 네트워크 통신을 7단계로 나눈 개념적 프레임워크입니다. 이 모델은 네트워크 시스템 간의 상호 운용성을 촉진하기 위해 개발되었으며, 각 계층은 특정한 네트워크 기능을 담당합니다. 각 계층에 대하여 요약한 정보는 밑에 링크를 참조해주세요!
물리계층이란?
물리 계층은 네트워크 통신 간 데이터를 전달하기 위한 가장 기본적인 부분으로 쉽게 예를 들어 설명해보겠습니다.
물리계층은 컴퓨터, 스마트폰 같은 장치가 서로 연결이 되어 정보를 주고받는 도로라고 생각하면 됩니다. 이 도로를 통해서 우린 인터넷을 사용하고 상대방에게 정보를 전달하지요.
예시로 알아볼까요?
전선과 케이블
우리는 어렸을 때 종이컵 두개와 실로 전화기를 만들어 놀아본 기억이 있을겁니다.
상대방의 음성이 실을 통해 다른 종이컵으로 전달이 되어 통화가 되었을겁니다.
상대방의 성대에서 만들어낸 소리의 진동이 실로 전달되어 다른 종이컵에서 증폭되어 들리는거죠.
실의 경우 네트워크 상에서 UTP 케이블, 광케이블이라고 볼 수 있습니다. 케이블은 데이터를 보내는 통로라고 할 수 있습니다.
신호
종이컵 전화기는 음성정보가 그대로 실을 통해 넘어가는 것이 아닌 종이컵에서 울린 진동의 떨림이 실을 통해 전달이 되고 그 진동을 상대방 종이컵에서 진동이 울려 들리는 원리입니다. 이러한 과정속에서 우리는 네트워크의 신호도 알 수 있습니다. 데이터가 그대로 전달되는 것이 아닌 비트단위로 쪼개져 이동하게 됩니다.
리피터와 허브
물리계층의 주요 기능
위에서 간단한 예시로 물리계층에 대하여 알아보았으니, 이제 우리는 좀 더 자세하게 정리해 보겠습니다.
비트전송
데이터는 0과 1로 구성된 비트 단위로 전송됩니다. 물리 계층은 이 비트를 전기 신호, 빛, 무선 신호로 변환하여 전송하게 되는데 전송 매체를 통해 목적지로 이동하며 수신측에서 다시 비트로 변환합니다.
물리적 연결
장치 간 실제 물리적 연결을 담당합니다. 동축 케이블, 광섬유, 트위스트 페어(랜선), RJ-45, BNC 등이 포함됩니다. 네트워크 인터페이스 카드와 같은 장치는 물리적 매체에 연결되어 데이터를 전송합니다.
신호 방식
데이터는 아날로그 또는 디지털 신호로 변환되어 전송됩니다. 물리 계층은 이 신호의 변조 방식을 정의하며 주파수, 진폭, 위상등을 조정하여 데이터를 전송하게 됩니다.
전송 속도 및 대역폭
전송 속도는 물리계층에서 데이터 전송 속도를 정의하며 초당 비트로 측정됩니다. 대역폭은 특정 주파수 내에서 얼마나 많은 데이터를 전송할 수 있는지 나타냅니다.
동기화
상대측과 데이터 전송 중 같은 속도로 데이터를 처리할 수 있도록 동기화를 맞춥니다. 누구는 천천히 듣는데 누구는 빨리 말하면 제대로 전달이 안되겠죠.
물리 계층의 장비 및 구성 요소
물리 계층에서의 장비는 5가지로 나눌 수 있습니다.
- 케이블
UTP, STP 등의 트위스트 페어 케이블, 동축 케이블, 광섬유 케이블이 있습니다.
- 커넥터
RJ45, BNC 커넥터가 있으며, RJ45의 경우 일반적인 랜선의 커넥터이고 이더넷에 주로 사용됩니다. BNC의 경우 동축케이블의 커넥터로 TV, CCTV등에 주로 쓰입니다.
제가 또 랜선따기 장인, 동축따기 장인이었습니다 ㅋㅋ.
- 네트워크 인터페이스 카드(NIC)
컴퓨터나 네트워크 장치가 물리적으로 연결될 수 있게 도와주는 하드웨어 장치로 데이터 링크 계층과 물리계층 모두에 관여하며 MAC 주소를 가지고 있습니다.
랜카드, 메인보드에 박혀있는 리얼텍 칩 중 하나입니다.
- 리피터
신호가 전송되는 동안 감쇠되는 것을 보완하기 위해 사용되며 신호를 더 멀리 전송할 수 있게 도와줍니다.
TMI . 군생활 하는 동안 CCTV 보수하며 많이 사용했었죠.
랜선 100M가 넘어가면 신호가 전달되지 않아 90M마다 리피터를 사용했었습니다..
- 허브
여러 장치를 연결하고 데이터를 전송하는 역할을 합니다. 각 장치에 데이터를 전송하는 과정에서 모든 포트에 데이터를 보내기 때문에 효율성이 떨어지나, 이를 보완한 스위칭 허브라는 것이 있습니다.
마치며,
물리 계층은 네트워크의 기반이며, 상위 계층이 수행되기 위한 물리적 환경을 제공합니다. 아무리 위 계층에서 뛰어난 기술로 처리를 한다한들 제대로 된 신호를 전달하지 못하면 쓸모가 없다는 소리입니다. 따라서 이 계층에서 신호 전달이나 물리적 매체, 하드웨어 구성 요소는 네트워크 성능과 안정성에 중대한 영향을 미치게 됩니다.
