[모두의 네트워크] -03 물리 계층 : 데이터를 전기 신호로 변환하기

• 전기 신호란?

먼저 전기 신호란 무엇일까?

 

기본적으로 네트워크의 통신에서는 0과 1만 사용이 된다.

그래서 네트워크를 통해 데이터를 주고 받기 위해서는 0과 1의 비트열을 전기 신호로 변환을 해야하는데 0과 1로 이루어진 비트열을 전기 신호로 변환하려면 물리 계층의 기술이 필요하다.

 

비트열과 전기신호가 헷갈릴 수 있으니 차이를 표로 작성해보았다.

• 전기신호와 비트열

전기 신호와 비트열

이제 0과 1(비트열)을 전기신호로 변환해야하는데 변환하는 방법은 랜 카드에서 변환을 한다.

 

랜카드는 메인보드에 포함되어 있는 내장형 랜 카드와 별도의 랜 카드가 존재한다. 0과 1의 데이터가 컴퓨터 내부로 들어오면 랜카드로 전송되어 0과1을 전기신호로 변환을 하는 것이다.

 

다시 말해 비트열(0,1)이 물리 계층을 거치며 랜 카드가 전기신호로 변환을 해주는 것이다.

 

• 케이블의 종류

또한 우리가 통신을 하기 위해서는 케이블이 필요하다. 

케이블은 UTP 케이블과 STP 케이블이 있으며 각각의 특징은 다음과 같다.

둘은 모두 8개의 선을 가지고 있다.

여기서 말하는 외부 차폐는 외부에서 발생하는 노이즈를막기 위해 설치하는 일종의 금속 호일이다.

 

• 노이즈란?

노이즈는 전자기기나 전기선 등에서 발생하는 임의적인 전자기적 신호로, 통신에 사용되는 전기 신호와 섞여서 발생한다. 이러한 노이즈는 전기 신호를 왜곡시키거나 신호의 강도를 약화시켜 통신 품질을 저하시키는 원인이 된다.

 

• 정상적인 신호

• 노이즈 발생 신호

• LAN 케이블

위에서 설명한 UTP, STP케이블을 모두 랜 케이블이라고 부르며 랜 케이블의 종류에는 다이렉트 케이블과 크로스 케이블이 존재한다.

 

다이렉트 케이블은 8개의 선 중 통신을 같은 라인의 선으로 진행하며 크로스 케이블은 다른 라인의 선으로 통신을 진행한다.

이제 물리 계층에서 동작하는 네트워크 장비를 살펴보겠다.

 

• 리피터(repeater)

리피터는 전기 신호가 일그러졌다면 복원하고 증폭하는 기능을 가지고 있다.

 

근데 요즘에는 잘 안쓴다. 다른 네트워크 장비가 지원하기 때문이다.

 

• 허브(Hub)

허브와 리피터의 가장 큰 차이는 리피터는 일대일 통신만 가능하지만 허브는 포트를 여러 개 가지고 있어서 여러 대와도 통신할 수 있다.

 

허브는 전기 신호를 정형하고 증폭하는 기능을 한다.

 

하지만 허브는 특정 포트로부터 데이터를 받는다면 해당 포트를 제외한 나머지 모든 포트로도 받은 데이터를 전송하는 특징이 있다. 예를 들어 컴퓨터 1에서 2로만 보내는 것이 아니라 5번까지 연결이 되어있다면 3~5에게는 불필요한 데이터가 전송된다.

 

이러한 단점을 해결하고자 스위치(Switch라)는 장비가 등장했다. 이는 추후에 소개할 예정이다.