[네트워크] 물리 계층: 데이터를 전기 신호로 변환 | 랜 카드

네트워크에서 0과 1로 이루어진 비트열을 전기 신호로 변환하려면 OSI 계층의 물리 계층(Physical layer)의 기술이 필요합니다. OSI 물리 계층의 역할은 데이터를 전기 신호로 변환하는 역할을 담당합니다. 전기 신호는 아날로그 신호와 디지털 신호로 나뉘게 됩니다.

🔝 OSI 모델

전기 신호
전기 신호는 통신 시스템에서 데이터를 전송하거나 디지털 시스템에서 정보를 처리하는 데 사용됩니다. 네트워크에서 전기 신호의 전송으로 사진, 텍스트, 파일과 같은 데이터를 주고 받을 수 있습니다.

아날로그 신호
물결 모양의 신호를 아날로그 신호라고 하며, 전화 회선 및 라디오 방송에서 사용되는 신호입니다.

디지털 신호
막대 모양의 신호를 디지털 신호라고 하며, 이진수 0과 1에 대응 시켜 나타내는 신호입니다.

✅ 물리 계층: ‘전기 신호’ 변환 과정

물리 계층에서 데이터는 0과 1의 비트열 데이터가 ‘전기 신호’로 변환되어 네트워크를 통해 수신 측 컴퓨터에 도착합니다. 물리 계층은 데이터를 전달할 뿐 송·수신 데이터가 무엇인지, 어떤 에러가 발생하는지에 대해서는 신경 쓰지 않습니다.

✅ 물리 계층 정의 및 랜 카드

0과 1의 비트열 데이터가 전기 신호로 변환하기 위해 랜 카드가 필요합니다. 랜카드는 메인보드에 포함되어 있는 내장형 랜 카드 또는 별도의 랜 카드로 나뉘게 됩니다. (Network Interface Card(or Controller): NIC)로도 불립니다.

랜 카드로 네트워크에서 데이터를 주고 받을 수 있으며 물리 계층은 컴퓨터와 네트워크 장비를 연결하여 컴퓨터 및 네트워크 장비 간의 전송되는 데이터를 전기 신호로 변환하는 계층입니다.

✅ 케이블 종류 및 구조

네트워크의 전송 매체는 데이터가 흐르는 물리적인 선로이며, 일반적으로 유선과 무선으로 나뉘어집니다.

유선
트위스트 페어 케이블, 광케이블
무선
라디오파, 마이크로파, 적외선, 와이파이

1. 트위스트 페어 케이블(Twisted Pair Cable)

트위스트 페어 케이블은 랜 케이블(LAN, Cable, 랜선)이라고 합니다. 일반적으로 랜 케이블로 많이 부릅니다. 트위스트 페어 케이블은 실드(Shield)의 보호 여부에 따라 UTP 케이블과 STP 케이블로 나뉘게 됩니다.

UTP 케이블(Unshielded Twisted Pait Cable)
비차폐 연선이라고도 하며 구리선 여덟 개를 두 개씩 꼬아 만든 네 쌍의 전선이 실드(Shield)로 보호되지 않아 노이즈의 영향을 쉽게 받습니다.
STP 케이블(Shielded Twisted Pair Cable)
두개 씩 꼬아 만든 네 쌍의 전선이 실드(Shield)로 보호되는 케이블로 금속 호일 등으로 외부에서 발생하는 노이즈(Noise)를 막는 역할을 수행합니다.

트위스트 페어 케이블 요약
- 랜 케이블이란 용어로 더 많이 불림.
- 랜 케이블 양쪽 끝에는 RJ-45로 불리는 커텍터가 붙어 있으며, 컴퓨터 랜 포트 및 네트워크 기기에 연결

레지스터드 잭(registered jack)

2. 다이렉트 및 크로스 케이블

랜 케이블의 종류는 선의 연결 방식에 따라 다이렉트 케이블과 크로스 케이블로 나뉩니다.

다이렉트 케이블
구리 선 여덟 개를 같은 순서로 직렬 방식으로 연결된 케이블로 주로 컴퓨터와 스위치를 연결할 때 사용합니다.
크로스 케이블
구리선 여덟 개 중 1번은 3번, 2번은 6번, 3번은 1번, 6번은 2번과 같은 방식으로 송/수신을 교차해서 사용됩니다. 컴퓨터 간에 직접 랜 케이블을 연결할 때 사용됩니다. 송/수신에서 1,2,3,6 구리선을 사용하며 나머지 4개는 사용하지 않는 것이 일반적입니다.