OSI 7계층 - 물리 계층이란? (물리계층에서 이뤄지는 일)

📢 들어가기 전에

이번 포스팅은 지난 포스팅에서 이어진다.

 

이번포스팅에선 OSI 7계층 중 하나인 물리계층의 개념과

그 물리 계층에서 어떤 일이 이뤄지는 지 알아본다.

 

🚗 물리 계층이란?

OSI 7계층 중 첫번째에 해당되는 계층.

🚗 물리 계층에서 이뤄지는 일

컴퓨터는 0과 1만으로 데이터를 다룬다.
지구 어딘가에 떨어진 다른 컴퓨터에 데이터가 도달하게 하기 위해선
0과 1로 이루어진 데이터를 전기 신호로 변환해야한다.

변환된 전기 신호가 물리적 경로로 목적지 컴퓨터에 도달하고 나면,
다시 0과 1로 이루어진 데이터로 변환된다.

 

이 행위들이 바로 물리계층에서 이루어진다.

 

0과 1로 이루어진 데이터를 전기 신호로 변환하는 일은,
랜 카드 에서 이뤄진다.
랜 카드는 보통 컴퓨터 메인보드에 포함되어 있다.

랜 카드

💡 참고
전기 신호는 디지털 신호와 아날로그 신호로 나뉜다.
디지털 신호 : 막대 모양
아날로그 신호 : 물결 모양(전화 회선, 라디오 방송에서 사용)

 

물리계층에서 네트워크 전송 매체를 통해 데이터가 전달된다.

🚗 전송 매체

데이터가 흐르는 물리적인 선로.
크게 유선 과 무선 으로 나뉜다.

• 유선 전송 매체
  • 트위스트 페어 케이블
  • 광 케이블
• 무선 전송 매체
  • 라디오파
  • 마이크로파
  • 적외선

🚗 트위스트 페어 케이블

twisted pair cable.
말 그대로 한 쌍의 케이블이 꼬여있는 케이블을 말한다.
일반적으로 랜 케이블(랜 선) 이라고 한다.

https://www.sundae.org/lan-cable

(랜 선의 양쪽 끝엔 RJ-45라고 불리는 커넥터가 붙어 있다. )

트위스트 페어 케이블의 종류엔 UTP 케이블과 STP 케이블이 있다.

🚗 UTP 케이블

Unshieled Twist Pair.
말 그대로 실드로 보호되어 있지 않은 꼬여있는 케이블이다.

 

이 실드로 보호되어 있지 않아 노이즈의 영향을 받기 쉽지만 저렴해서 일반적으로 많이 쓰인다.

 

UTP 케이블은 노이즈를 막기 위해 구리선 여덟 개를 두개씩 비틀어 꼬아서 만들어진 케이블이 됐다.

 

💡 실드
금속 호일이나 금속의 매듭과 같은 것으로 외부에서 발생하는 노이즈를 막는 역할을 한다.
💡 노이즈
전기 신호가 흐를 때 발생하는 것으로, 영향을 받으면 전기 신호의 형태가 외곡된다.

 

🚗 STP 케이블

Shieled Twist Pair.
말 그대로 실드로 보호된 꼬여있는 케이블이다.

 

UTP 케이블과 달리 노이즈의 영향을 매우 적게 받지만 비싸기 때문에 보편적으로 사용되진 않는다.

 

좀 전에, 트위스트 페어 케이블은 구리선 여덟 개를 두개씩 비틀어 꼬아 만들어진 케이블이라고 했다.

이 여덟 개의 구리선이 커넥터에 연결된 순서에 따라 다이렉트 케이블 과 크로스 케이블 로 나눌 수 있다.

🚗 다이렉트 케이블

 

http://forum.falinux.com/zbxe/?mid=lecture_tip&l=ru&page=6&m=1&document_srl=806236

위 그림은 랜선의 양 끝에 붙어 있는 커넥터 부분(RJ-45)이다.
다이렉트 케이블은 8개의 구리선이 서로 같은 위치에 존재하는 것을 알 수 있다.
따로 순서를 바꾸지 않고 그대로 커넥터에서 커넥터로 이어진 것이다.

 

다이렉트 케이블은 컴퓨터와 스위치를 연결할 때 사용된다.

 

💡 참고
스위치란?
스위치는 데이터링크 계층(OSI 7계층 중 2계층)에서 동작하는 장비로,
MAC 주소를 저장하고 목적지를 선택하는 기능을 한다.
자세한 것은 데이터 링크 계층 포스팅 참고

🚗 크로스 케이블

 

http://forum.falinux.com/zbxe/?mid=lecture_tip&l=ru&page=6&m=1&document_srl=806236

크로스 케이블은 다이렉트 케이블과 달리 8개 구리선의 순서가 바뀐 것을 볼 수 있다.

 

크로스 케이블은 컴퓨터 간에 직접 랜 케이블로 연결할 때 사용한다.
이유는, 양 끝 커넥터에서 송신과 수신이 둘 다 가능한데,
양 컴퓨터에서 모두 같은 구리선으로 송신이 이뤄지면 충돌이 난다.
때문에 크로스 케이블을 사용해 충돌을 예방하는 것이다.

🚗 리피터

전기 신호를 정형(일그러진 전기 신호를 복원)하고 증폭하는 기능을 가진 네트워크 중계 장비
멀리 있는 상대방과 통신할 수 있도록 파형을 정상으로 만드는 기능을 하기 때문에,
통신하는 상대방이 멀리 있을 때 리피터를 사이에 넣는다.

하지만 요즘은 다른 네트워크 장비가 리피터 기능을 지원하기 때문에 쓸 필요가 없다.

🚗 허브

리피터와 마찬가지로 전기 신호를 정형(일그러진 전기 신호를 복원)하고 증폭하는 기을 가진 네트워크 중계 장비.
이 역시 파형을 정상으로 만들 수 있다.

 

리피터와 달리 허브는 포트를 여러개 가지고 있기 때문에 여러 컴퓨터와 통신할 수 있다.

 

허브는 여러 컴퓨터를 연결했을 때,
한 컴퓨터가 다른 한 컴퓨터에 데이터 송신을 하고 싶어도 허브에 연결된 모든 컴퓨터에게 송신된다는 단점이 있다.

 

이 단점을 해결하기 위해 나온 것이 위에서도 잠깐 언급했던 스위치이다.
(스위치는 데이터 링크 계층에서 동작하는 기기이다. 자세한 것은 데이터 링크 계층 포스팅 참고)

이 때문에 허브는 목적지를 판단하지 못한다고 하여 더미(Dummy) 허브라고도 불린다.

 

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이번 포스팅에선 OSI 7계층 중 1계층인 물리 계층에 대해 알아보았다.

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