물리 계층

물리 계층 개요

받은 데이터를 전기 신호로 변환하는 역할을 하기 때문에 실질적으로 전송 매체(케이블)과도 관련 깊은 계층.

주요 네트워크 기기는 허브와 리피터로 데이터 단위는 '비트' 단위.

 

네트워크 전송 매체

변환된 전기 신호를 전달해주는 전송 매체가 필요하고 크게는 유선케이블과 무선케이블로 나눌 수 있음.

UTP 케이블은 자주 이용되는 케이블로 일반적으로는 LAN 케이블이라 불리며,
8개의 선이 각 4쌍을 이루며 피복을 제거하면 각 선이 꼬여 있는데 노이즈를 억제하기 위해서라고 함.
UTP 케이블은 전송방식 즉 더 쉽게는 선을 연결하는 방식에 따라 다이렉트 케이블과 크로스 케이블로 나뉨.

동축 케이블은 아날로그와 디지털 신호 모두를 전송할 수 있는 매체로,
내부의 단일 전선과 이를 감싸고 있는 원통형의 외부 도체로 구성되며 그 사이에 절연체 삽입.
우수한 주파수 특성으로 높은 주파수 대역과 전송률이 장점.

광섬유 케이블은 광섬유를 이용한 통신매체로 빛을 이용하기 때문에 속도가 매우 빠르다고 할 수 있음.
광섬유 코어는 광섬유 케이블의 핵심 부분으로 빛을 전달하는 역할.
광섬유 코어 주변에는 코팅이 되어 있으며 이는 광섬유를 외부 충격이나 습기로부터 보호하기 위해 사용.
외부 케이블은 광섬유를 더욱 강력한 보호와 함께 유연하게 만들어 주며 일반적으로 PVC(Polyvinyl chloride), Teflon, 실리콘 등의 고분자로 만들어짐.
장점으로는 누화나 전기적 잡음에 영향을 받지 않아 보안성이 좋고 데이터의 전송 손실이 낮다는 점.

 

리피터와 허브

두 대의 컴퓨터가 통신한다고 가정했을 때 기기가 서로 멀리 있다면 장거리로 인한 신호 약화.
이 때 약해진 신호를 다시 복원하거나 증폭하는 역할을 하는 것이 리피터.
리피터를 이용하여서 동일한 LAN에서 거리를 연장하는 것이 가능함으로써 원거리 통신 가능.

허브는 크게 더미 허브와 스위칭 허브(스위치)로 구분 가능하며, 여러 컴퓨터들을 서로 중개해주는 역할을 하는 네트워크 장비.
더미 허브는 네트워크 전체 대역폭을 각 컴퓨터들이 분할해서 쓰는 방식이라고 할 수 있음.
네트워크를 분할해서 사용하기 때문에 속도는 느려서 소규모 네트워크에 적합.
더미 허브는 데이터를 전송하는 기능만 가지고 있다면 스위치는 각종 관리 기능과 제어 기능도 탑재.

 

네트워크 토폴로지

스타형
: 온라인 시스템의 전형적인 형태로 중앙 집중식에 일대일로 연결하는 것이 특징.
장점으로는 어느 한 곳에 장애가 발생했을 때 네트워크에 영향을 주지 않아 고속의 대규모 네트워크에 적합.
단점으로는 중앙 집중식이라 중앙 시스템 고장 시 전체 네트워크가 중단되고 설치 비용이 높다는 점.

버스형
: 네트워크 토폴로지의 가장 간단한 형태로 동축 케이블을 전송 매체로 하는 것이 특징.
장점으로는 구조가 간단하고 설치가 쉬워서 비용도 저렴하다는 점.
단점으로는 어느 한 곳에 장애가 발생 시 전체 네트워크에 영향을 줌.

링형
: 장점으로는 케이블 비용이 저렴하고 네트워크 전송 시 충돌이 없다는 점.
단점으로는 어느 한 곳에 장애가 발생할 시 전체 네트워크가 중단, 어느 한 접합부에서 재구성이나 변경의 어려움.

망형
: 단말기 사이를 그물 모양으로 연결한 형태로 연결성이 높아 공중 데이터 통신망에 적합.
장점으로는 한 곳에 장애가 발생하여도 다른 회선 사용 가능하기 때문에 신뢰성이 높음.
단점으로는 회선의 경로가 가장 길기 때문에 설치 비용이 높고 유지보수가 힘듦.