모두의 네트워크 3장] 물리계층

##본 포스팅은 '모두의 네트워크(길벗)'을 공부하고 정리한 글입니다.

물리 계층의 역할

네트워크를 통해 데이터를 주고받을 때는 0과 1의 비트열을 전기신호로 변환해야한다.

• 데이터 송신 측 컴퓨터가 전송하는 0과 1의 비트열 데이터는 전기신호로 변환되어 네트워크를 통해 수신 측 컴퓨터에 도착한다.
• 수신 측 컴퓨터에서는 전기 신호를 0과 1의 비트열 데이터로 복원한다.

그럼 이 0과 1을 어떻게 전기 신호로 변환할까?

컴퓨터는 네트워크를 통해 데이터를 송수신할 수 있도록 랜카드가 메인 보드에 포함되어있는 내장형 랜 카드나 별도의 랜 카드를 가지고 있다.

> 랜카드
0과 1의 정보가 컴퓨터 내부에 있는 랜 카드로 전송되고 랜카드는 0과 1을 전기 신호로 변환한다.

 

케이블의 종류와 구조

> 전송 매체
데이터가 흐르는 물리적인 선로
크게 유선과 무선으로 나뉜다.

• 유선 : 트위스트 페어 케이블, 광케이블
• 무선 : 라디오파, 마이크로파, 적외선

 

> 트위스트 페어 케이블 (랜 케이블, 랜선)

• UTP 케이블(unshielded twist pair)
  구리선 여덟개를 두개씩 꼬아 만든 네쌍의 전선
  실드로 보호되어있지 않음
  저렴하여 일반적으로 많이 사용
  
  
• STP 케이블(shielded twist pair)
  두개씩 꼬아 만든 선을 실드로 보호한 케이블
  노이즈 영향을 매우 적게 받지만 비싸기 때문에 많이 사용하지 않음

* 실드 : 금속 호일이나 금속의 매듭과 같은 것으로, 외부에서 발생하는 노이즈를 막는 역할을 함
* 노이즈 : 케이블에 전기 신호가 흐를 때 발생

랜 케이블의 양쪽 끝에는 RJ-45라고 부르는 커넥터가 붙어있고, 이 커넥터를 컴퓨터의 랜 포트에 연결한다.

랜 케이블의 종류에는 다이렉트 케이블과 크로스 케이블이 있다.

> 다이렉트 케이블
구리선 여덟개를 같은 순서로 커넥터에 연결한 케이블

> 크로스 케이블
한쪽 커넥터의 1번과 2번에 연결되는 구리선을 다른 쪽 커넥터의 3번과 6번에 연결한 케이블

나머지 선 네개는 사용하지 않는다.

다이렉트 케이블은 컴퓨터와 스위치를 연결할 때 사용하고,
크로스 케이블은 컴퓨터 간에 직접 랜 케이블로 연결할 때 사용한다.

만약 컴퓨터 간에 다이렉트를 사용한다면, 양쪽 컴퓨터에서 1번과 2번으로 데이터를 전송한다면 데이터가 충돌하기 때문에 크로스 케이블을 사용한다.

 

리피터와 허브의 구조

> 리피터
(예전의 장비)
찌그러진 전기 신호를 복원하고 증폭하는 기능을 가진 네트워크 중계 장비
통신하는 상대방이 멀리있을 때 리피터를 사이에 둔다.
요즘은 다른 네트워크 장비가 리피터 기능을 지원하기 때문에 리피터를 쓸 필요가 없다.

리피터 외에도 물리 계층에서 동작하는 네트워크 장비에는 허브라는 장비가 있다.

> 허브
허브는 포트(실제로 통신하는 통로)를 여러 개 가지고 있고, 리피터 허브라고도 부른다.
리피터는 일대일 통신만 가능하지만 허브는 포트를 여러 개 가지고 있어서 컴퓨터 여러 대와도 통신할 수 있다.
리피터와 마찬가지로 전기 신호를 정형하고 증폭하는 기능을 한다.
컴퓨터에서 보낸 전기 신호가 허브에 도착하는 동안 노이즈의 영향으로 파형이 변경될 때가 있는데, 이 때 허브가 파형을 정상으로 되돌리는 기능을 한다.
물론, 이 기능 외에도 컴퓨터 여러대를 서로 연결(직접 연결하지 않아도)하는 장치의 역할도 한다.

허브는 어떤 특정포트로부터 데이터를 받는다면 해당 포트를 제외한 나머지 모든 포트로도 받은 데이터를 전송하는 특징이 있다.

예) 컴1 -> 컴2로 데이터를 전송하면, 실제로 컴3~5에도 데이터를 전송

이처럼 허브는 스스로 판단하지 않고, 전기 신호를 모든 포트로 보내서 "더미 허브"라는 이름으로 불린다.

그 대책으로 나온 것이 "스위치"라고 하는 네트워크 장비이다.