8. 물리 계층

■ 물리계층
디지털 신호를 전송 매체에 맞춰 송수신 하는 기능 지원
전송 매체의 구성에도 영향을 받음

 

■ 물리적 연결
NIC / USB / PCI Express 등 다양한 방식이 존재
OSI 7 Layer의 1 계층을 구현

 

■ NIC 

- 위의 모든 영어 이름이 NIC를 부르는 말이다.

- Layer 2(데이터 링크 레이어를 포함하기도 함)를 지원함? 소프트웨어가 포함될 경우. 지원을 한다.

 

 

■ 리피터 : 물리적인 신호를 증폭, 보정 해줌.

 

■ 허브

- 위의 그림은 멀티포트 허브다.

- 허브는 2종류다. 더미 or 그 이외에

- 물리적인 지원은 필수적으로 함. 그리고 추가적으로 최근에 소프트웨어적인 기능들이 업그레이드되고 좋아지면서 3계층 (네트워크 레이어, TCP IP 계층) 까지 지원하는 인텔리전스한 허브들이 많다.

 

■ 모뎀

- 전화선 모뎀이 기본적이다.

- 기본적으로 컴퓨터 이전에 붙는다. 즉  [ 전화선 - 모뎀 - 컴퓨터 ] 이런 순서다.

- 전화선 : 아날로그로 들어오는 신호다.

- 모뎀 : 들어온 아날로그 신호를 디지털로 전환해서 컴퓨터랑 통신함. (들어올떈 AD 컨버터, 나갈떄는 DA 컨버터)

- 즉 물리 계층을 지원함.

- 현재는 많이 사라짐

 

■ 무선 모뎀

- 그러나 무선에서는 많이 쓰임.

- 무선신호는 대부분 아날로그로 많이 보냄. 

 

■ USB

- 대표적인 물리계층 디바이스

 

■ USB

- 새로운 타입, 기능들이 만들어지고 있다. 정도로만 이해하자.

- 참고로 요즘은 C타입!

 

■ USB

- 새로운 타입, 기능들이 만들어지고 있다. 정도로만 이해하자.

 

■ PCI

- 컴퓨터 보드 내에서, 뭔가 끼워서  기능을 추가하거나 지원함.

- 즉, 하드웨어 간의 연결, 물리계층을 지원한다.

 

■ 점점 속도가 빨라지는 것이다.

■ Bit Streaming (중요!)

- 전기선에 데이터를 보낼 때, 0 과 1로 일렬로해서 쭈욱 보낸다. 이를 비트스트리밍이라고 함.

- 비트스트림을 모뎀과, DSU에 따라 보내는 형태가 다르다. modem은 아날로그로 보냄. DSU는 디지털로 보냄.

■ bit by bit :

- 비트스트리밍을 말함. 

- 즉, 비트스트리밍을 통해 들어온 데이터를 데이터링크 레이어로 올리거나, 데이터링크로부터 받은 데이터를 비트스트리밍의 형태로 송신하는 역할

 

■ symbol by symbol :

- 바이트 단위로 데이터를 주고받는 거를 관리해줄 수 있어야 한다.

 

■ 신호레벨

- 예를들면 0~5V 인지도 규격화해야한다.

 

■ Impedance

- V=I*R에서 R저항값을 말함.

- 임피던스를 서로 맞추지 않으면, 전압으로 인한 문제가 발생함.(통신할때)

- 즉, 이로인해 문제가 발생하면, 상대가 보낸 물리적 신호를 받는 상대가 이해하지 못하게 됨.

- 전압높이, 저항 값등을 서로 맞춰야만 정확하게 데이터를 주고 받을 수 있다.

 

■ 무선 통신 지원

- 무선통신도 반송주파수(ex. FM), 아날로그 bandwidth, 주파수 등을 맞춰야 한다.

- 맞춰야 정확한 데이터를 주고 받을 수 있으니까!

 

■ DSU

- 디지털전송 방식

- 하지만 모든 데이터가 0, 1 , 0 , 1 등의 식으로 보내는 것이 아니다. 상황에 따라 다른 디지털 신호 형태로 변환시켜 디지털전송방식을 취하기도 한다. 

- 서로 연결된 두 시스템 간의 디지털 신호를 받는 방식만 지키면 얼마든지 다른 형태의 신호로 보내도 통신이 된다! 

 

■ USB의 시리얼 커뮤니케이션

- 동기, 비동기 2가지가 있다.

- 여기서는 동기화 방식이다.

 

■ 정리 : 

- 통신 할 때 데이터가 전송이 시작되면, 쉬고 있던 Clock이 움직이기 시작한다.

- 이 움직임에는 규칙이 있다. 예를들면, 어 Clock이 움직이네? 데이터 전송이 시작되는구나! 라고 수신측이 알게 됨

- 여기서는 동기화 방식, 즉 데이터와 클락이 동기화되어 움직인다. 

 

■ 시리얼 커뮤니케이션 - 비동기식

- 따로 클락선이 없다. 

- 선 하나로 데이터를 주고 받을 때 쓰는 방식

 

■ Start bit 와 Stop bit

- 이 비트를 통해 데이터 보내는 것을 시작, 끝을 알림

 

■ 병렬 통신 (왼쪽)

- 왼쪽은 더 많은 선로가 있다. 

- 한꺼번에 많은 데이터 보낼 수 있다.

- 예를들면 프린터통신이다. 아래그림 참고. 이게 병렬통신이다.  프린터의 단자를 보면 구멍이 많다.

- 빠르다. 

- 다만 최근에는 직렬을 많이 씀. 왜? 직렬로도 충분히 빠르다고 함. 대표적인 직렬은 USB 통신

 

■ 패킷 스위칭

- A가 쪼갠 데이터, 즉 패킷들을 각 패킷마다 서로 다른 경로를 이용할 수 있는 것

 

■ 써킷 스위칭

- 중간에 교환기가 있다. 교환기들이 물리적으로 이어줌.

- 하나의 물리적인 선을 통해 데이터가 넘어감.

- 전화 교환기에서 많이 쓰임

 

■ Virtual Circuit

- Circuit Switching의 장점을 Packet Switching에 적용 (패킷 스위치가 써킷 스위치를 흉내낸 것이라 생각하자. )
- 논리적 통신 선로 구성

 

 

■ Virtual Circuit  정리

- 버츄얼 서킷은 데이터를 쪼개서 보냄 (왜 쪼개? 데이터가 크면 힘들다!)

- 위에서 a b c d 순서를 잘 보자. 데이터가 1번이 가면 2, 3번이 따라가고 있다.

- 즉, 1번이 간 경로를 통해 나머지 데이터가 따라오고 있다.

- 이를 통해 하나의 경로를 통해 데이터가 순차적으로 들어온다.

- 왜 같은 길로 순차적으로 보내? 넷플릭스를 생각하자. 영상이 순서대로 안오면? 뒤죽박죽으로 보면 볼 수 없으니까! 영상스트리밍을 할 때는 데이터가 순서대로 계속해서 와야한다. 

- 만약 서로 다른 길로 가면, 데이터가 도착하는 순서가 틀리게 된다.

 

■ 데이터그램

- 쪼갠 데이터를 보냄

- Virtucal circuit과는 다르게 각각 다른 길로 가는 방식이다.

- 데이터가 오는 순서가 다르다. d를 보면 1 3 2 순서대로 왔다.

 

■ 라인을 연결하는 방법

- Point to Point : 2개의 컴퓨터가 다이렉트 연결

- Multi Point  : 선 하나에 여러대가 연결

 

■ 토폴로지

- 호스트들을 연결한 방식

- 망형 : WAN

- 트리형 : LAN

- 링형 : 토큰링을 쓸 때

- 성형 : Hub 연결시 쓰임

- 버스형 : 하나씩 따서 연결한 모습

 

■ 정리

- 토폴로지 형태에 따라, 물리적인 신호를 주고받는 방식이 다르다.

- 물리계층은 피지컬하게 연결된, 어떤 서비스를 할 때, 충돌이 일어나지 않게 관리하는 것이 중요하다.

 

■ 양방향 통신 :  양쪽으로 통신 가능

- 이중 통신 : 동시에 주고받기 가능. 우리가 아는 일반적인 전화.

- 반이중 통신 : 주고받기 가능. 무전기가 대표적! 내가 얘기하면 상대방은 못함. 

 

■ 단방향 통신 : 삐삐. 라디오. 한쪽만 보내고 한쪽은 받기만 함.

 

 

 

■ Autonegotiation

- 주고받는 방식에 대해 설정을 공유. 

- 물리적으로 연결돼 있는 디바이스끼리는, 동일한 물리계층의 구체적 규약을 공유해야 한다.

- 통신속도 : 한쪽이 너무 빨리 보내면 안돼니까 서로 맞춤.

- Flow control : 물리적인 신호 오류가 생겼을 때, 신호 재전송과 같은 물리적 신호 흐름 컨트롤이라 생각하자.

 

 

■ 학습정리

1. 물리 계층 디바이스

• NIC
• USB
• PCI Express
• Network HUB 등

2. 물리 계층의 역할

• 단말 간의 비트 혹은 심벌 단위의 정보 송수신
• 전기 신호의 손실 방지
• 네트워크 구성에 적합한 통신 지원 등