[모두의 네트워크] 3장 - 물리 계층: 데이터를 전기 신호로 변환하기

9. 물리 계층의 역할과 랜 카드의 구조

전기 신호

※ OSI 모델의 물리 계층

• 응용 계층
• 전송 계층
• 네트워크 계층
• 데이터 링크 계층
• 물리 계층

--> 0과 1만으로 이루어진 비트열을 전기 신호로 변환하려면 물리 계층의 기술이 필요하다.
 
▶ 전기 신호

• 아날로그 신호
• 디지털 신호

1. 데이터 송신 측: 0과 1의 집합을 전기 신호로 변환한다.
2. 전기 신호로 전송한다.
3. 데이터 수신 측: 전기 신호를 0과 1의 집합으로 복원한다.

 

랜 카드

: 0과 1의 정보는 컴퓨터 내부에 있는 랜 카드로 전송되고, 랜 카드는 0과 1을 전기 신호로 변환한다.
 

Lesson 9 정리

• 전기 신호에는 아날로그 신호, 디지털 신호가 있다.
• 아날로그 신호: 전화 회선, 라디오 방송에 사용되는 신호
• 네트워크를 통해 상대방에게 데이터를 전송할 때 0과 1의 비트열은 전기 신호로 변환되어 전송된다. 상대방이 받은 전기 신호는 다시 0과 1의 비트열로 복원된다.

 

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10. 케이블의 종류와 구조

※ 네트워크의 전송 매체
: 데이터가 흐르는 물리적인 선로

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

 

트위스트 페어 케이블(twisted pair cable) = 랜 케이블(LAN cable, 랜 선)

▶ UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블
: 구리 선 여덟 개를 두 개씩 꼬아 만든 네 쌍의 전선, 실드(shield)로 보호되어 있지 않다.

• 실드(shield): 금속 호일이나 금속의 매듭과 같은 것으로, 외부에서 발생하는 노이즈(noise)를 막는 역할을 함.
• 노이즈(noise) --> 전기 신호의 형태가 왜곡됨.

 
▶ STP(Shielded Twisted Pair) 케이블
: 두 개씩 꼬아 만든 선을 실드로 보호한 케이블
 

다이렉트 케이블(direct cable), 크로스 케이블(cross cable)

: 랜 케이블(LAN cable)의 종류
▶ 다이렉트 케이블(direct cable)

: 구리 선 여덟 개를 같은 순서로 커넥터에 연결한 케이블
--> 데이터 충돌 발생 가능

• 컴퓨터와 스위치를 연결할 때 사용한다.

 
▶ 크로스 케이블(cross cable)

: 구리 선 여덟 개 중 한쪽 커넥터의 1번, 2번에 연결되는 구리 선을 다른 쪽 커넥터의 3번, 6번에 연결한 케이블
--> 충돌을 방지하기 위해 일부러 중간에 전선을 교차시켜서 송신 측과 수신 측이 올바르게 연결되도록 한다.

• 컴퓨터 간에 직접 랜 케이블(LAN cable)로 연결할 때 사용한다.

 

Lesson 10 정리

• 트위스트 페어 케이블(Twisted Pair Cable)에는 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블, STP(Shielded Twisted Pair) 케이블이 있다.
• UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블은 실드로 보호되어 있지 않아 노이즈의 영향을 쉽게 받는다.
• STP(Shielded Twisted Pair) 케이블은 실드로 보호되어 있어 노이즈의 영향을 매우 적게 받는다.
• 트위스트 페어 케이블(Twisted Pair Cable)은 일반적으로 랜 케이블(LAN cable)이라고 부른다.
• 랜 케이블(LAN cable)은 통신 규격에 따라 몇 가지 분류로 나눌 수 있다.
• 랜 케이블(LAN cable)의 양쪽 끝에는 RJ-45라는 커넥터가 있다.
• 랜 케이블(LAN cable)에는 다이렉트 케이블(direct cable), 크로스 케이블(cross cable)이 있다.

 

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11. 리피터와 허브의 구조

리피터(repeater)

: 전기 신호를 정형(일그러진 전기 신호를 복원)하고 증폭하는 기능을 가진 네트워크 중계 장비

• But, 요즘은 다른 네트워크 장비가 리피터(repeater) 기능을 지원하기 때문에 리피터를 쓸 필요가 없음.

 

허브(hub)

컴퓨터 여러 대를 연결하는 허브

• 포트(실제로 통신하는 통로)를 여러 개 가지고 있고, 리피터 허브(repeater hub)라고도 부른다.
• 리피터(repeater)와 마찬가지로, 전기 신호를 정형하고 증폭하는 기능을 한다. 컴퓨터에서 보낸 전기 신호가 허브에 도착하는 동안 노이즈의 영향으로 파형이 변경될 때가 있다. 그럴 때 허브가 파형을 정상으로 되돌리는 기능을 한다.
• 리피터는 일대일 통신만 가능하지만, 허브는 포트를 여러 개 가지고 있어서 컴퓨터 여러 대와도 통신할 수 있다. 허브를 이용하면 직접 컴퓨터끼리 연결하지 않아도 통신할 수 있다.
  하지만, 허브는 어떤 특정 포트로부터 데이터를 받는다면 해당 포트를 제외한 나머지 모든 포트로도 받은 데이터를 전송하는 특징이 있다. 허브는 스스로 판단하지 않고, 전기 신호를 모든 포트로 보내서 더미 허브(dummy hub)라고도 불린다. 그리고 그 대책으로 나온 게 스위치(switch)라고 하는 네트워크 장비이다.

 

auto MDIX(auto Medium-Dependent Interface crossover)

: 다이렉트 케이블(direct cable)과 크로스 케이블(cross cable)을 자동으로 판단하는 기능

• MDI(Media Dependent Interface): 컴퓨터나 라우터(router)의 인터페이스
• MDI-X(Media Dependent Interface crossover): 스위치(switch)나 허브(hub)의 인터페이스

--> MDI와 MID-X를 연결할 때는 다이렉트 케이블(direct cable)을 사용하고, MDI끼리나 MDI-X끼리 서로 연결할 때는 크로스 케이블(cross cable)을 사용한다.
--> 하지만 최근에는 케이블 배선 실수로 인한 통신 문제를 해결하기 위해 MDI와 MDI-X 차이를 자동으로 판단하여 연결 신호를 전환하는 기능을 가진 스위치(switch)나 허브(hub)를 많이 사용한다. 따라서 컴퓨터와 허브를 연결하거나, 허브 간을 연결한다면, 케이블의 차이를 고려하지 않아도 된다.
 

Lesson 11 정리

• 리피터(repeater)는 네트워크를 중계하기 위한 장비다.
• 허브(hub)는 리피터 허브(repeater hub)라고도 부른다.
• 허브(hub)는 전기 신호를 정형하고 증폭하는 기능을 한다.
• 리피터(repeater)와 허브(hub)는 받은 데이터를 보내는 대상뿐만 아니라 모든 포트에 전송한다.
• 허브(hub)는 스스로 판단할 수 없기 때문에 더비 허브(dummy hub)라고도 부른다.