Lesson 9. 물리 계층의 역할과 랜 카드의 구조
전기 신호란?
2장에서 다룬 OSI 계층에서의 물리 계층을 떠올려봅시다.
물리 계층에서는 0과 1로 이루어진 비트열을 전기 신호로 변환하여 데이터를 전송하고 수신 측에서는 전기 신호를 비트 문자열로 변경하여 데이터를 수신합니다.
이러한 전기 신호에는 아날로그 신호와 디지털 신호가 있습니다. 각 신호의 파형은 아래와 같습니다.(참고용)
이렇게 전기 신호를 비트 문자로 변환하고, 비트열을 전기 신호로 변환하는 것은 랜 카드가 담당합니다.
Lesson 10. 케이블의 종류와 구조
트위스트 페어 케이블이란?
데이터가 흐르는 물리적인 선로를 전송 매체라고 합니다. 네트워크의 전송 매체는 유선과 무선으로 나뉘어져 있습니다.
유선으로는 트위스트 페어 케이블, 광케이블 등이 있고, 무선은 라디오파, 마이크로파, 적외선 등이 있습니다.
여기서는 트위스트 페어 케이블에 대해서 조금 더 다뤄봅시다. 트위스트 페어 케이블은 UTP 케이블과 STP 케이블로 나뉩니다.
UTP 케이블
UTP 케이블은 Unshield Twist Pair 케이블의 약어입니다. 구리 선 여덟 개를 두 개씩 꼬아 만든 네 쌍의 전선으로 보호되어 있지 않은 케이블을 뜻합니다. 구리 선은 외부 노이즈가 발생할 수 있어 금속 호일이나 금속의 매듭과 같은 것으로 보호해주는데, UTP는 해당 쉴드가 없는 것을 의미하죠.
따라서 UTP 케이블은 노이즈의 영향을 받기 쉽습니다. 하지만 가격이 저렴하므로 일반적으로 우리가 자주 사용하는 케이블입니다.
또한 UTP 케이블은 전송 품질에 따라서 케이블의 종류가 분류됩니다. 아래는 해당 분류 표를 보여줍니다.
STP 케이블
Shield Twist Pair 케이블의 약어로, 구리 선 네 쌍의 전선에 실드로 보호한 케이블을 의미합니다. STP 케이블은 노이즈의 영향을 매우 적게 받는 장점이 있지만 가격이 비싸므로 보편적으로 사용되지 않습니다.
또한 우리가 흔히 아는 랜 선은 앞선 트위스트 페어 케이블을 의미하여, 랜선의 양 쪽에는 RJ-45라고 하는 커넥터가 존재합니다.
다이렉트 케이블과 크로스 케이블이란?
랜 케이블은 구리선의 연결 구조를 기준으로 다이렉트 케이블, 크로스 케이블로 나뉩니다. 해당 케이블의 종류를 다루기 전, 우리는 케이블에서 사용되는 8개의 구리 선 중에서 4개만 사용함을 알고 있어야합니다. 1, 2, 3, 6번 구리선이 사용됩니다.
요즘에는 빠른 속도를 위해 8개의 구리 선을 모두 사용하기도 합니다. 하지만 실제로 8개가 아닌 최소 1, 2, 3, 6번만 연결되어 있다면, 정상적인 기능은 작동하게 됩니다.
다이렉트 케이블
다이렉트 케이블은 구리 선 8개가 같은 순서로 커넥터에 연결된 케이블을 의미합니다. 1, 2, 3, 6번이 다른 커넥터에 같은 위치에 연결되어 있음을 알 수 있습니다.
하지만 다이렉트 케이블을 사용하게 되면 단점이 존재합니다. 만약 다이렉트 케이블로 연결된 두 컴퓨터가 동시에 데이터를 송신하려고 한다면, 데이터간의 충돌이 일어납니다.
그 이유를 보다 자세하게 알기 위해서는 MDI와 MDI-X에 대해서 알아야합니다.
MDI는 컴퓨터나 라우터의 인터페이스를 의미하고, MDI-X는 스위치나 허브의 인터페이스를 의미합니다. 일반적으로 다이렉트 케이블은 MDI와 MDI-X를 연결하기 위해 사용합니다. 하지만 만약 MDI와 MDI의 기기 간의 통신을 위해 다이렉트 케이블을 사용하게 된다면 모두 1, 2 구리선으로 데이터를 송신하므로 데이터 충돌이 일어나게 되는 것이죠.
하지만 요즘에는 auto MDIX라고 하여, 다이렉트와 크로스 케이블을 자동으로 판단하는 기능이 도입됨에 따라 우리는 실생활에서 해당 두 케이블을 구분하지 않아도 되었지만, 과거 이러한 이유때문에 다이렉트 케이블을 컴퓨터간의 통신에 사용하지 않게 된 것입니다.
이러한 데이터 충돌 문제로 인해 다이렉트 케이블은 컴퓨터와 스위치를 연결할 때 쓰이게 됩니다.
크로스 케이블
크로스 케이블은 구리 선 네 쌍을 교차하여 연결한 케이블을 의미합니다. 아래에 보이는 것처럼 1, 2번은 수신을 위해 3, 6번은 송신을 위해 쓰입니다.
크로스 케이블은 데이터의 송신 시점에 상관없이 두 컴퓨터간의 데이터 충돌이 발생하지 않습니다. 따라서 크로스 케이블은 컴퓨터 간에 랜 케이블로 연결하게 될 때 사용하게 됩니다.
Lesson 11. 리피터와 허브의 구조
리피터란?
리피터는 일그러진 전기 신호를 복원하고 증폭하는 기능을 가진 네트워크 중계 장비를 의미합니다. 리피터는 일대일 간의 컴퓨터에서 전기 신호가 대상이 됩니다.
이러한 리피터 덕분에 우리는 멀리 있는 상대방과 통신할 수 있게 되었습니다. 하지만 시대가 발전함에 따라 다양한 네트워크 장비들이 리피터의 역할을 대신해 줄 수 있으므로 잘 쓰이지 않게 됩니다.
허브란?
허브란 물리 계층에서 동작하는 네트워크 장비로써 포트를 여러개 가지고 있습니다. 리피터 허브라고도 불리며, 이름답게 리피터의 기능을 아니 그것보다 이상으로 기능을 해줍니다.
리피터는 일대일간의 컴퓨터 통신에서의 전기 신호를 증폭시켜주는 반면, 허브는 일대다의 컴퓨터 관계에서도 해당 기능을 수행할 수 있습니다. 허브에 여러 컴퓨터 랜선을 연결하여, 컴퓨터간의 통신이 가능합니다. 하지만 허브는 수신 대상의 컴퓨터를 인식하지 못합니다.
즉, A 컴퓨터가 허브로 연결된 B 컴퓨터에 데이터를 송신할 때, B 컴퓨터뿐만 아니라 해당 허브에 연결된 다른 C, D 컴퓨터들도 데이터를 수신받게 됩니다. 이러한 이유로 더미 허브라고도 불립니다.
이러한 단점을 해결하는 스위치라는 장비가 나오게 되었는데, 이는 다음 장에 소개하도록 합니다.
참고 자료
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