물리 계층의 역할과 랜 카드의 구조

전기 신호란?

0과 1로 이루어진 비트열을 전기 신호로 변환하려면 물리 계층의 기술이 필요하다.

전기 신호의 종류에는 아날로그 신호와 디지털 신호가 있다.

물결 모양의 전기 신호를 아날로그 신호이며 막대 모양의 신호를 디지털 신호라고 한다.

데이터 송신 측 컴퓨터가 전송하는 0과 1의 비트열 데이터는 전기 신호로 변환되어 네트워크를 통해 수신 측 컴퓨터에 도착합니다.

수신 측 컴퓨터에서는 전기 신호를 0과 1의 비트열 데이터로 복원합니다.

랜카드란?

컴퓨터는 네트워크를 통해 데이터를 송수신할 수 있도록 랜 카드가 메인 보드에 포함되어 있는 내장형 랜 카드 나 별도의 랜카드가 있다.

0과 1의 정보가 컴퓨터 내부에 있는 랜카드로 전송되고 랜 카드는 0과 1을 전기 신호로 변환한다.

물리 계층은 컴퓨터와 네트워크 장비를 연결하고 컴퓨터와 네트워크 간에 전송되는 데이터를 전기 신호로 변환하느 계층이다.

케이블의 종류와 구조

트위스트 페어 케이블이란?

네트워크의 전송 매체는 데이터가 흐르는 물리적인 선로로 종류가 크게 유선과 무선으로 나누어 진다.

유선에는 트위스트 페어 케이블, 광케이블 등이 있고, 무선에는 라디오파, 마이크로파, 적외선 등이 있다.

트위스트 페어 케이블의 종류에는 UTP 케이블과 STP 케이블이 있다.

UTP(Unshieded Twist Pair) 케이블은 구리 선 여덟 개를 두 개씩 꼬아 만든 네 쌍의 전선으로 실드로 보호되어 있지 않는 케이블이다.

실드는 금속호일이나 금속의 매듭과 같은 것으로 외부에서 발생하는 노이즈를 막는 역활을 한다.

UTP 케이블은 실드로 보호되어 있지 않아서 노이즈의 영향을 받기 쉽지만 저렴하기 때문에 일반적으로 많이 사용한다.

STP 케이블은 두 개씩 꼬아 만든 선을 실드로 보호한 케이블이다. UTP 케이블 보다 노이즈 영향을 매우 적게 받지만 비싸기 때문에 보편적으로 사용하지 않는다.

노이즈는 케이블에 전기 신호가 흐를 때 발생한다.

트위스트 페어 케이블은 일반적으로 랜 케이블이라고도 한다.

랜 케이블의 양쪽 끝에는 RJ-45라는 커넥터가 붙어 있다. 이 커넥터를 컴퓨터의 랜 포트나 네트워크 기기에 연결하는 것

다이렉트 케이블과 크로스 케이블이란?

다이렉트 케이블은 구리 선 여덟 개를 같은 순서로 커넥터에 연결한 케이블이다.

크로스 케이블은 구리선 여덟 개 중 한쪽 커넥터의 1번과 2번에 연결되는 구리 선을 다른 쪽 커넥터의 3번과 6번에 연결한 케이블이다.

다이렉트 케이블이나 크로스 케이블 모두 실제로는 1번 2번 3번 6번 구리선만 사용한다.

나머지 4개의 선은 사용하지 않는다.

다이렉트 케이블은 컴퓨터와 스위치를 연결할때 사용하고 크로스 케이블은 컴퓨터 간의 직접 랜 케이블로 연결할떄 사용한다.

데이터를 보낼 떄는 두 케이블 모두 1번 과 2번을 사용한다.

양쪽 컴퓨터에서 1번과 2번으로 데이터를 전송하면 데이터가 충돌한다 그래서 크로스 케이블은 일부러 중간에 전선을 교차시켜서 송신 측과 수신 측을 올바르게 연결되도록 하고 있다.

리피터와 허브의 구조

물리 계층에서 동작하는 네트워크 장비인 리피터와 허브가 있다.

리피터란?

리피터는 일그러진 전기 신호를 복원하고 증폭하는 기능을 가진 네트워크 중계 장비이다.

통신하는 상대방이 멀리 있을때 리피터를 사이에 넣는다

하지만 다른 네트워크 장비가 리피터 기능을 지원하기 때문에 리피터는 사용하지 않는다.

허브란?

허브는 포트를 여러 개 가지고 있고 리피터 허브라고도 불린다.

리티퍼는 일대일 통신만 가능하지만 허브는 포트를 여러 개 가지고 있어서 컴퓨터 여러 대와도 통신할 수 있다.

허브는 리피터와 마찬가지로 전기신호를 정형하고 증폭하는 기능을 한다.

허브는 컴퓨터 여러 대를 서로 연결하는 장치이다. 그래서 직접 연결하지 않아도 통신할 수 있다.

어떤 특정 포트로부터 데이터를 받는다면 해당 포트를 제외한 나머지 모든 포트로 받은 데이터를 전송하는 특징이 있다.

컴퓨터1에서 컴퓨터2로 데이터를 전송하면 컴퓨터2만 데이터를 받는게 맞지만 실제로 허브를 사용하면 컴퓨터3,4,5 에도 데이터가 전송된다.

이처럼 허브가 스스로 판단하지 않고, 전기 신호를 모든 포트로 보내서 더미 허브라는 이름으로 불리기도 한다.

불필요한 데이터가 전송되서 비효율적이라서 그 대책으로 나온게 스위치라는 네트워크 장비이다.