[네트워크] 모두의 네트워크 : 물리계층 - 데이터를 전기 신호로 변환하기

 

09 물리 계층의 역할과 랜 카드의 구조

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전기 신호

• 네트워크를 통해 데이터를 주고받을 때는 0과 1의 비트열을 전기 신호로 변환해야 한다
• 데이터 송신 측에서 0과 1의 집합을 전기 신호로 변환한 뒤 전기 신호로 전송하면, 데이터 수신 측에서 전기 신호를 0과 1의 집합으로 복원한다.

1. 아날로그 신호
   • 물결 모양 전기 신호
   • 전화 회선, 라디오 방송에 사용됨
2. 디지털 신호
   • 아날로그 신호와 대비되는 형태로 컴퓨터가 인식하는 0또는 1의 2진수에 대응시켜 나타내는 신호
   • 막대 모양 신호

랜 카드

• 0과 1의 정보가 컴퓨터 내부에 있는 랜 카드로 전송되고 랜 카드는 0과 1을 전기 신호로 변환한다
• 컴퓨터는 네트워크를 통해 데이터를 송수신 할 수 있도록 메인 보드에 포함되어 있는 내장형 랜 카드나 별도의 랜 카드를 가지고 있다
• 네트워크 카드 또는 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC)라고도 한다

 

10 케이블의 종류과 구조

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네트워크 전송 매체

: 데이터가 흐르는 물리적인 선로

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

트위스트 페어 케이블 (twisted pair cable)

1. UTP 케이블 (Unshield Twist Pair)
   • 구리 선 8개를 2개씩 꼬아 만든 4쌍의 전선
   • 실드(shield)로 보호되어 있지 않음
     *실드 : 금속 호일이나 금속의 매듭과 같은 것으로, 외부에서 발생하는 노이즈를 막는 역할
   • 실드가 없어 노이즈의 영향을 받기 쉽지만 저렴하기 때문에 일반적으로 많이 사용
2. STP 케이블 (Shielded Twist Pair)
   • 2개씩 꼬아 만든 선을 실드로 보호한 케이블
   • 노이즈의 영향을 매우 적게 받지만 비싸기 때문에 보편적으로 사용 X

• 노이즈 : 케이블에 전기 신호가 흐를 때 발생하는 것으로 데이터의 왜곡이나 분해로 인해 생기는 전자 신호
• 일반적으로 **랜 케이블(= 랜 선)**이라고 더 많이 부른다
• 랜 케이블은 통신 규격에 따라 몇 가지 분류로 나눌 수 있다
• 랜 케이블의 양쪽 끝에는 RJ-45라는 커넥터가 붙어있다

랜 케이블의 종류

1. 다이렉트 케이블
   • 구리 선 8개를 같은 순서로 커넥터에 연결
   • 컴퓨터와 스위치를 연결할 때 사용
2. 크로스 케이블
   • 구리 선 8개 중 한쪽 커넥터의 1번과 2번에 연결되는 구리 선을 다른 쪽 커넥터의 3번과 6번에 연결한 케이블
   • 컴퓨터 간에 직접 랜 케이블로 연결할 때 사용
   • 다이렉트 케이블과 달리 중간에 교차된 전선이 있기 때문에 데이터 충돌 없이 송신 측과 수신 측이 올바르게 연결되도록 함

 

11 리피터와 허브의 구조

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물리 계층의 네트워크 장비에는 리피터와 허브가 있다

리피터(repeater)

• 전기 신호를 정형(일그러진 전기 신호를 복원)하고 증폭하는 기능을 하는 네트워크 중계 장비
• 멀리 있는 상대방과 통신할 수 있도록 파형을 정상으로 만드는 기능
• 요즘은 다른 네트워크 장비가 리피터의 기능을 지원하기 때문에 잘 쓰지 않음

허브(hub)

• 리피터 허브라고도 부른다
• 리피터는 일대일 통신만 가능한 것과 다르게 포트(실제로 통신하는 통로)를 여러 개 가지고 있어 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 그 때 허브가 파형을 정상적으로 되돌림)
• 컴퓨터 여러 대를 서로 연결하는 장치로, 직접 컴퓨터끼리 통신하지 않아도 허브를 통해 통신 가능
• 수신한 전기 신호를 보내는 대상 뿐 아니라 모든 포트로 내보낸다
• 스스로 판단할 수 없기 때문에 더미 허브(dummy hub)라는 이름으로 불리기도 함
• 랜을 구성할 때 한 사무실이나 가까운 거리에 있는 장비들을 케이블을 사용하여 연결하는 장치

*auto MDIX : 다이렉트 케이블과 크로스 케이블을 자동으로 판단하는 기능

• MDI (Media Dependent Interface) : 컴퓨터나 라우터의 인터페이스
• MDI-X (Media Dependent Interface crossover) : 스위치나 허브의 인터페이스
• MDI와 MDI-X 연결 시에 다이렉트 케이블 사용
• MDI끼리 연결하거나 MDI-X끼리 연결할 때는 크로스 케이블 사용
• 케이블 배선 실수로 인한 통신 문제를 해결하기 위해 MDI와 MDI-X의 차이를 자동으로 판단하여 연결 신호를 전환하는 기능을 가진 스위치나 허브를 많이 사용