물리 계층
OSI 7 계층의 가장 아래에 위치한 1 계층으로, 하드웨어로 표현되요.
네트워크 장치의 전기적, 기계적 속성 및 전송하는 수단을 정의해요. 이후에 다루겠지만, 바로 윗 계층인 데이터 링크 계층Data Link Layer에서 만들어진 데이터 단위인 프레임Frame을 신호로 인코딩해서 네트워크 장치로 전송되요.
이렇게 네트워크 장치로 전송될 때 0, 1로 구성된 데이터 bit를 전기 신호로 변환을 해서 물리적 통신을 수행해요.
물리 계층 장비
허브(Hub)
전기 신호를 증폭시켜서 우리가 알고 있는 '랜선'으로 포트에 연결된 PC끼리 통신을 가능하게 해줘요.
허브는 단순히 중계기 역할을 담당해요. 허브에 연결된 PC가 다른 PC에 데이터를 보낼 때, 허브에 연결된 모든 PC에게 그 데이터를 전달해요. 이처럼 하나의 PC가 동일한 네트워크 내 PC들에게 데이터를 보내는 것을 브로드 캐스팅Broad-casting이라고 해요. 하나가 송신을 하면 허브에 연결된 모든 PC가 데이터를 받고, 오직 송신 대상만 이를 처리하고, 나머진 무시해요.
💡CSMA/CD(Carrier Sense Mutiple Access/Collision Detection)
통신 방식 중 하나에요.송신 노드는 데이터를 전송하고 다음 채널에서 다른 노드의 데이터 충돌 발생을 지속적으로 감지해요.
충돌이 발생하면 모든 노드에게 충돌 발생을 통지하고 재전송을 시도해요.
CSMA/CD는 반 이중 전송 방식Half-duplex으로, 양방향으로 통신하나 각 송수신의 시간이 정해진 방식이에요. 무전기가 대표적인 예에요.전송 방식
1.Simplex: 단방향 통신, 수신 측은 송신 측에 응답 불가
2.Half-duplex: 반 이중 전송 방식, 양방향 통신이긴 하나 각 송수신 시간은 정해짐(feat. 무전기)
3.Full-duplex: 전 이중 전송 방식, 동시에 양방향 통신 가능(feat. 전화기)CSMA/CD 알고리즘
1.Carrier Sensing: 데이터 보내기 전에 다른 노드에서 데이터를 보내는 중인지 확인
2.Mutiple Access: 데이터를 보내는 곳이 없으면 전송을 시작
3.Collision Detection: 동시간 대에 데이터를 보내게 되면 충돌이 일어나 정지Idle, 유후Idle시간이 지나면 다시 1번 반복
리피터(Repeater)
지금은 거의 안 쓰이고 있어요. 신호의 세기를 증폭해서 먼거리 통신을 가능하게 해요.
Signaling
우선 Signaling은 물리 계층과 물리 계층 간의 통신 방식을 일컫는 개념이에요. 전기, 빛 그리고 전파 방식이 존재해요.
종류
전기
구리선 케이블인 UTP, 전화선, 동축 케이블 등을 사용해서 통신하는 방식이에요.
💡UTP 케이블
Unshield Twisted Pair의 약어로 주로 근거리 통신망LAN에서 사용되는 케이블이에요.
UTP 케이블을 보면Cat라는 정보가 있는데 이는 전송 가능한 대역폭을 기준으로 분류한 것이에요.
빛(광)
광섬유Optical Fiber 케이블을 사용해서, 빛의 패턴을 신호로 사용해요.
전파
Wi-fi 같은 무선 인터넷, 마이크로파 패턴을 신호로 사용해요.
전송 단위
Signaling 방식은 여러가지지만, 모두 다 0, 1로 데이터를 인코딩해서 보내요. 그래서 일반적인 송수신 속도 단위는 비트Bit와 바이트Byte에요.
Bit는 일반적으로 회선 속도, Byte는 데이터 크기에 활용되요.
💡전송 단위 예
- 100 Mbps 100 Mega-bit per sec(속도)
- SSD 50GB 50 Giga-byte(데이터 크기)
전송 성능
그리고 데이터 송수신의 성능 지표는 아래와 같아요.
전송 성능 지표
- 대역폭
Bandwidth: 주어진 시간 대에 네트워크를 통해 이동할 수 있는 정보의 양- 처리량
Throughput: 단위 시간 당 디지털 데이터 전송으로 처리하는 양
대역폭이 n-차선 도로라면, 처리량은 그 도로를 달리는 자동차의 숫자라고 보시면 이해하기 편할거에요.
지표가 있으면 당연히 이를 수치화할 단위가 있겠죠? 이를 나열하자면,
전송 성능 단위
BackPlane: 네트워크 장비가 최대로 처리할 수 있는 데이터 용량CPS, Connections Per Sec: 초당 커넥션 연결 수CC, Concurrent Connections: 최대 수용 가능 커넥션TPS, Transactions Per Seconds: 초당 트랜잭션 연결 수, 일반적으로 인터넷 프로토콜인HTTP의 성능 단위에요. 커넥션이라 불리는 데이터 토로가 만들어 지면 그 안에서HTTP가 응답에 대한 트랜잭션을 발생시켜요. 이에 대한 초당 연결 수에요.
💡Wi-Fi
비영리 기구인 Wi-Fi Aliance의 상표로 전자기기들이 무선랜에 연결할 수 있게 하는 기술이에요.1999년, 몇 회사들이 브랜드에 상관없이 무선 네트워킹 기술의 발전을 위해 협회
Aliance를 결성했고, 2000년에Wi-fi용어가 채택되었어요. 수십 개의 나라에서 수 백의 회사가 참여해 이만큼 발전을 이뤘어요.
무선랜 구성
무선랜은 위와 같은 방식으로 인터넷 접속을 해요. WIPS는 보안 장비로, 무선랜 침입 방지 시스템이에요. AP는 Access Point, 쉽게 말해 스위치 허브에요.
전송 방식
데이터 링크의 데이터 단위인 Frame은 PDU, Process Data Unit라고 해요. 이 PDU가 물리 계층으로 내려오면 0, 1로 인코딩 되요. 그리고 이 인코딩된 bit를 신호로 바꿔서 통신해요.
물리 계층에 대한 내용은 여기까지에요.
