[3장] 물리 계층: 데이터를 전기 신호로 변환하기

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LESSON 09 물리 계층의 역할과 랜 카드의 구조

전기 신호란?

• 데이터 비트열을 전기 신호로 변환하려면 OSI 7계층 중 최하단 계층인 물리계층의 기술이 필요하다.
• 전기 신호의 종류에는 1. 아날로그 신호, 2. 디지털 신호가 있다.
  1. 아날로그 신호: 전화 회선, 라디오 방송 등에 사용
  2. 디지털 신호: 컴퓨터에서 사용하는 데이터 변환 신호

• 데이터가 전기 신호로 변환되는 과정
  1. 송신 측 컴퓨터가 만들어낸 0과 1의 비트열 데이터를 전기 신호로 변환한다.
  2. 전기 신호로 전송한다.
  3. 수신 측 컴퓨터는 수신한 전기 신호를 0과 1의 비트열 데이터로 복원한다.

랜 카드란?

• 0과 1로 이루어진 데이터 비트열을 전기 신호로 변환해 주는 장비이다.

• 물리 계층
• 컴퓨터와 네트워크 장비를 연결
• 컴퓨터와 네트워크 장비 간에 전송되는 데이터를 전기 신호로 변환하는 계층

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LESSON 10 케이블의 종류와 구조

트위스트 페어 케이블이란?

• 네트워크의 전송 매체는 데이터가 흐르는 물리적인 선로이다.
  • 유선: 트위스트 페어 케이블(일반적인 랜 케이블), 광케이블 등
  • 무선: 라디오파, 마이크로파, 적외선 등
• 이 중 일반적인 랜 케이블인 트위스트 페어 케이블은 UTP, STP 2종류가 있다.
  • UTP 케이블: Unshielded Twist Pair. 비차폐 연선
    • 구리선 8개를 2개씩 꼬아 만든 4쌍의 전선을 실드로 보호하지 않은 케이블이다.
    • 실드로 보호하지 않았기 때문에 외부의 노이즈를 막지 못한다.
    • 대신 가격이 저렴하다. (일반적으로 랜케이블에 UTP를 사용하는 이유)
  • STP 케이블: Shielded Twist Pair. 차폐 연선
    • 구리선 8개를 2개씩 꼬아 만든 4쌍의 전선을 실드로 보호한 케이블이다.
    • 외부의 노이즈를 막을 수 있다.
    • 대신 가격이 비싸다.

• 랜 케이블의 양쪽 끝에는 RJ-45 라는 커넥터가 붙어 있어, 이 커넥터를 랜 포트 등에 연결할 수 있다.

• 랜 케이블은 데이터 전송 품질에 따라 분류할 수 있다.

분류	규격	속도
Cat3	10BASE-T	10Mbps
Cat5	100BASE-TX	100Mbps
Cat5e	1000BASE-T	1000Mbps
Cat6	1000BASE-TX	1000Mbps
Cat6a	10GBASE-T	10GMbps
Cat7	10GBASE-T	10GMbps

100Mbps 이하의 속도에서는 구리선 8개 중 4개만 사용한다(나머지는 접지, 예비용)
속도가 1GMbps 이상일 경우에는 8개 선을 다 사용해야 속도가 나온다고 한다.

다이렉트 케이블과 크로스 케이블이란?

• 랜 케이블은 8개의 구리선을 어떤 순서로 연결했느냐에 따라 다이렉트 케이블, 크로스 케이블 2종류로 나눌 수 있다.
• 다이렉트 케이블:
  • 구리 선 8개를 같은 순서로 커넥터에 연결한 케이블
  • 컴퓨터와 스위치를 연결할 때 사용

• 크로스 케이블:
  • 구리 선 8개 중 한쪽 커넥터의 1번, 2번에 연결되는 구리선을 다른 쪽 커넥터의 3번, 6번에 연결한 케이블
  • 컴퓨터와 컴퓨터 간에 직접 랜 케이블로 연결할 때 사용
  • 두 컴퓨터 모두 1, 2번 구리선을 사용하기 때문에, 두 컴퓨터를 연결할 때 다이렉트 케이블을 사용하면 데이터가 충돌하게 된다.

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LESSON 11 리피터와 허브의 구조

리피터

• 통신하는 상대가 멀리 있으면 신호의 세기가 약해지거나 노이즈를 받아 전기 신호가 일그러진다.
• 리피터는 일그러진 전기 신호를 정형(복원)하고 증폭하여 파형을 정상으로 만들어준다.
• 일대일 통신만 가능하다.
• 최근에는 다른 네트워크 장비가 리피터 기능을 지원하여 수요가 없어졌다.

허브

• 리피터의 기능을 대신해 줄 수 있으므로 리피터 허브라고도 불린다.
• 포트(데이터 통신하는 통로)를 여러 개 가지고 있으므로 컴퓨터 여러 대와 서로 통신해 줄 수 있다.
• 그러나 허브는 특정 포트로부터 데이터를 받으면 해당 포트를 제외한 나머지 모든 포트로도 받은 데이터를 전송하는 특징이 있다.
  즉 불필요한 데이터를 판단하지 않고 전기 신호를 무조건 모든 포트로 다 보내주므로 더미 허브라고 불리기도 한다.
• 그 비효율을 해결하기 위한 대책으로 나온 장비가 스위치 이다.