물리 계층
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OSI 7 계층에서 가장 아래에 위치한 1계층으로, 전기 신호를 보내고 받을 수 있도록 설계하는 것과 그러한 통신 매체들에 대한 정의하는 계층이다.
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데이터 링크 계층에서 만들어진 프레임(frame)으로 받은 데이터를 디지털 신호인 비트에서 아날로그 신호로 인코딩하여 네트워크 장치로 송신한다.
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또한 데이터의 송수신 과정에서 발생하는 노이즈를 제거하는 역할도 맡고 있다.
물리 계층 장비
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NIC(Network Interface Card)
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컴퓨터 간의 네트워크를 연결하는 하드웨어로, 정보 전송 시 데이터가 케이블을 통해 전송될 수 있도록 아날로그 신호로 변환하고 수신 시 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
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이더넷 카드(LAN 카드) 또는 네트워크 어댑터라고도 불린다.
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리피터
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리피터는 LAN 케이블에 흐르는 전기 신호는 전송 거리가 길수록 감쇠하는데, 전송되는 신호가 왜곡되거나 약해질 경우 원래의 형태로 재생하여 다시 전송하는 역할을 맡는다.
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지금은 다른 네트워크 장비에서 리피터 기능이 지원되기 때문에 거의 사용되지 않는다.
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허브(리피터 허브)
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허브는 리피터의 기능인 전기 신호를 재생하고 증폭하는 역할에 더해, 여러 개의 포트를 가지고 있어 여러 대의 컴퓨터와 통신할 수 있도록 만들어주는 역할을 맡는다.
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하나의 포트에서 데이터를 받으면 연결되어있는 나머지 모든 포트에 해당 데이터를 전송한다. A에서 B로만 데이터를 보내고 싶더라도 C와 D에도 데이터가 전송되는 문제가 있고, 이처럼 스스로 판단하지 않고 모든 포트로 데이터를 뿌리기 때문에 더미 허브(Dummy hub)라는 이름으로 불리기도 한다.
Signaling
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Signaling은 물리 계층 간의 통신 방식을 일컫는 개념으로, 전기와 빛, 전파 방식이 있다.
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전기
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구리선 케이블인 UTP나 전화선, 동축 케이블 등을 사용하여 통신
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가장 일반적인 통신 방식
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빛
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광섬유(Optical Fiber) 케이블을 사용하여 빛의 패턴을 신호로 사용하는 통신
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비싸지만 빛의 속도로 통신하기 때문에 매우 빠른 통신을 할 수 있다.
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전파
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Wi-fi 같은 무선 인터넷이나 블루투스, 마이크로파, 적외선 등 안테나를 통해 전파의 형태로 통신
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물리적 연결에서 자유롭지만 통신 거리가 짧다.
케이블의 종류와 구조
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네트워크에 데이터를 전송할 때 유선으로 전송하는 경우 데이터가 흐르는 물리적 선로를 케이블이라 한다.
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트위스트 페어 케이블
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UTP 케이블
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구리선 여덟 개를 두 개씩 꼬아 네 쌍의 전선으로 만든 것으로, 실드로 보호되어 있지 않고 수신 후 노이즈를 제거하는 케이블이다.
실드
전선에 얇은 금속 호일이나 금속 매듭과 같은 것으로 외부의 노이즈를 차단하는 구조
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저렴하기 때문에 많이 사용된다.
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STP 케이블
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UTP 케이블과 달리 두 개씩 꼬아 만든 전선을 실드로 감싸 노이즈의 영향을 매우 적게 받는 케이블이다.
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비싸기 때문에 보편적으로 사용되지는 않는다.
트위스트 페어 케이블에서 전선을 두 개씩 꼬아 만드는 이유는 전선에 노이즈가 섞이게 되면 이를 제거하는 과정을 거쳐야하는데, 하나의 신호는 +와 - 두 개의 신호로 이루어져있고 이 두 신호가 동일한 노이즈에 노출되어야 이를 제거할 수 있기 때문이다.
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랜 케이블과 랜 케이블 종류
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네트워크 통신에 사용되는 케이블을 지칭하는 말로, 트위스트 페어 케이블(STP, UTP)를 일반적으로 랜 케이블이라 부른다.
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랜 케이블은 통신 규격에 따라 몇 가지 분류로 나뉘는데, 랜 케이블의 양 끝에는 RJ-45라는 커넥터가 달려있다.
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랜 케이블의 종류에는 다이렉트 케이블과 크로스 케이블이 있으며, 두 가지 모두 1, 2, 3, 6번 구리선만 사용되고 나머지 4개는 사용되지 않는다.
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MDI 규격과 MDI-X 규격
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MDI 규격은 1, 2번으로 송신 3, 6번으로 수신을 하고, MDI-X 규격은 1, 2번으로 수신 3, 6번으로 송신을 한다.
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MDI 규격과 MDI-X 규격은 서로 반대의 구조로 볼 수 있는데, 양측이 MDI 규격을 사용 중이면 둘 다 1, 2번으로 송신을 하려 하기 때문에 다이렉트 케이블을 사용하면 충돌이 발생한다.
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다이렉트 케이블
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1번-1번, 2번-2번, 3번-3번, 6번-6번 끼리 연결되어 있는 구조로, 컴퓨터는 MDI 규격을 사용하고 스위치는 MDI-X 규격을 사용하기 때문에 컴퓨터와 스위치를 연결할 때 사용된다.
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크로스 케이블
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1번-3번, 2번-6번, 3번-1번, 6번-2번으로 크로스되어 연결되어 있는 구조로, 컴퓨터는 MDI 규격을 사용하기 때문에 컴퓨터 간에 직접 랜 케이블로 연결하려면 크로스 케이블을 사용해야 한다.
