The Phyiscal Layer

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예전 Post에서 TCP-IP Model에 대해 설명을 한 적이 있습니다. TCP-IP Model은 5개의 layer로 이루어져 있는데, 오늘은 가장 아래 layer인 Physical Layer Model에 대해서 설명해보도록 하겠습니다.

Physical Layer?

Physical Layer란 여러 device에서 다른 Network로 Bit라는 정보를 보내게 됩니다. Bit는 computer가 이해할 수 있는 data 의 representation입니다. 0,1의 값을 가지고 있습니다.

구리 네트워크 케이블에 Modulation이라는 과정을 거쳐서 bit를 만들어 보내게 됩니다. Modulation이란 cable을 따라 움직이는 전하의 전압을 다르게 하는것을 의미합니다.

Computer Networking에서 이러한 Modulation을 line coding이라 부릅니다. 현대 networking에서는 10 기가비트 네트워크라는 단어가 많이 등장하는데 이는 100억개의 bit(0,1)을 각 cable마다 1초에 처리한다는 의미입니다.

Twisted Pair Cabling

twisted pair란 구리선이 꼬아져있음을 의미합니다. 꼬아져 있는 cable pair로 이루어져 있어서 twisted pair cable이라 합니다. 이렇게 cable을 꼬아두면 , 전자기간섭 , 즉 crosstalk을 줄여줍니다.
예를 들어, cat6 cable은 8개의 wire,즉 4 pair를 사용합니다. 전송기술에 따라서 몇개의 pair를 사용할 지 결정합니다.

Duplexing

근대의 네트워킹에서 cable은 duplex communication이나 simplex communication을 사용합니다.

simplex는 정보를 한 방향으로만 전송하는 communication 방식을 의미합니다.그림과 같이 한 쪽의 device가 일방적으로 수신하거나 송신하는것을 볼 수 있습니다. 대표적인 예시로는 , 라디오나 TV가 있습니다. 방송국에서 전파를 송신하고 , 청자는 그 전파를 수신하기만 합니다.

Duplex는 Client와 Server가 양방향으로 communication을 할 수 있는 방식입니다. 그렇다면 , 이것이 어떻게 가능한 것일까요?
cable은 여러개의 pair로 이루어져 있는데 ,각 pair를 한 방향으로만 미리 예약을 해두는 것입니다. 정확히 동시에 양방향 communication이 가능하다면 , 이를 full duplex라고 부릅니다.

만약에 Network에 문제가 생긴다면, Network는 link가 degrade 되고 , half-duplex communication을 한다고 보고합니다.
이 때, Network는 양방향으로 communication이 가능하지만, 한번에 한방향으로만 가능합니다.

Network Ports and panel

Twisted Pair network cable에는 끝에 Plug가 있습니다.

가장 대중적인 plug는 RJ45 plug(Registered Jack 45)가 있습니다.

저번에 설명했던, Switch에는 여러개의 port가 있는반면, Server나 Desktop에는 1 개나 2개의 port가 달려있습니다.

모든 네트워크 port는 link led, activity led라는 2개의 port를 가지고 있습니다. LinkLed는 두 Device가 잘 연결되면 전원이 켜집니다. activityLed는 data가 활발하게 전송되면 , LED가 깜빡입니다.
요즘은, 컴퓨터 네트워크가 워낙 빨라서 ,Activity Led는 실제로 traffic이 있는지 없는지 외에는 의미하지 않습니다.

가끔씩, 책상 아래에 network port가 붙어있는 경우가 있습니다. 이 포트들은 네트워크 케이블을 통해서 , 벽을 넘어가서 patch-panel에 도달하게 됩니다. patch-panel에는 많은 port들이 잇지만, 그저 port의 container일 뿐입니다. 이 patch panel로 부터 나온 cable은 switch나 router나 computer로 향하게 됩니다.