3장: 물리 계층, 데이터를 전기 신호로 변환하는 단계

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3장: 물리 계층: 데이터를 전기 신호로 변환하기

이 장에서는 OSI 모델의 1계층인 물리 계층에 대해 알아봅니다.

• 이 장의 목표
  • 전기 신호를 이해한다.
  • 랜 케이블을 이해한다.
  • 리피터를 이해한다.
  • 허브를 이해한다.

물리 계층의 역할과 랜 카드의 구조

전기 신호란?

OSI 7계층에서 설명했듯이 다른 컴퓨터로 정보를 보내기 위해선 0과 1로만 이루어진 비트열을 전기 신호로 변환해야 한다. 이는 제일 아래 계층인 물리 계층에서 이루어진다.

전기 신호에는 아날로그 신호와 디지털 신호가 있다. 아날로그 신호는 연속적인 값을 가지며, 디지털 신호는 0과 1로 이루어진 이산적인 값을 가진다. 아날로그는 전화나 라디오 방송에서 사용되며, 디지털은 컴퓨터 네트워크에서 사용된다.

랜 카드란?

0과 1로 된 데이터를 전기 신호로 변환하려면 랜 카드가 필요하다. 랜 카드는 컴퓨터와 네트워크를 연결하는 장치로, 컴퓨터의 내부에 설치되어 있다.

케이블의 종류와 도구

트위스트 페어 케이블이란?

네트워크의 전송 매체는 크게 유선과 무선이 있다. 유선에는 트위스트 페어 케이블과 광케이블 등이 있고, 무선에는 라디오파, 마이크로파, 적외선 등이 있다.

트위스트 페어 케이블의 종류에는 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블과 STP(Shielded Twisted Pair) 케이블이 있다. UTP 케이블은 외부의 전자파로부터 보호받지 못하고, STP 케이블은 외부의 전자파로부터 보호받는다. 이러한 케이블을 일반적으로 랜 케이블이라고 한다.

다이렉트 케이블과 크로스 케이블이란?

랜 케이블의 종류에는 다이렉트 케이블과 크로스 케이블이 있다. 다이렉트 케이블은 컴퓨터와 스위치, 허브 등을 연결할 때 사용하고, 크로스 케이블은 컴퓨터와 컴퓨터, 스위치와 스위치, 허브와 허브를 연결할 때 사용한다.

두 선 모두 구리선을 사용한다.(송신과 수신만)

리피터와 허브의 구조

리피터란?

리피터란 전기 신호를 정형(일그러진 전시 신호를 복원)하고 증폭하는 기능을 가진 네트워크 중계 장비다. 통신하는 상대방이 멀다면 전기 신호가 약해지기 때문에 리피터를 사용한다. 요즘은 대부분 다른 네트워크 장비가 기능을 지원하기 때문에 리피터를 사용하지 않는다.

허브란?

리피터 말고도 물리 계층에서 동작하는 네트워크 장비가 있다. 바로 허브다. 허브는 여러 대의 컴퓨터를 연결하여 네트워크를 구성하는 장비다. 허브는 리피터와 같이 전기 신호를 증폭하지만, 여러 대의 컴퓨터를 연결할 수 있다.

허브의 특성 상 데이터를 받는다면 해당 포트를 제외한 나머지 포트로도 받은 데이터를 전송하는 특징이 있다. 전기 신호를 모든 포트로 보내서 더미 허브라는 이름으로 불린다.

이러한 단점을 극복하고자 나온 스위치라는 네트워크 장비가 있다.

용어 정리

• 물리 계층(Physical Layer): OSI 7계층 중 가장 아래에 위치하며, 데이터를 전기 신호로 변환하여 네트워크 매체로 전송하는 역할을 한다.
• 전기 신호(Electrical Signal): 전기 신호는 전압이 일정 패턴으로 변하여 생기는 일련의 흐름으로 전압의 변화가 모여서 만들어진 신호다.
• 디지털 신호(Digital Signal): 0과 1로 이루어진 이산적인 값을 가지는 신호다.
• 랜 카드(LAN Card): 컴퓨터와 네트워크를 연결하는 장치로, 컴퓨터의 내부에 설치되어 있다
• 케이블(Cable): 전선을 말하며, 전달하는 신호나 사용되는 장소에 따라 차이가 있다.
• 리피터(Repeater): 전기 신호를 증폭하고 정형하는 기능을 가진 네트워크 중계 장비다.
• 허브(Hub): 여러 대의 컴퓨터를 연결하여 네트워크를 구성하는 장비다. 데이터를 받는다면 해당 포트를 제외한 나머지 포트로도 받은 데이터를 전송하는 특징이 있다.
• 노이즈(Noise): 전기 신호가 전달되는 과정에서 발생하는 외부의 방해를 말한다.