물리 계층 02. 물리계층 장비와 케이블

안녕하세요 bannavi입니다^ㅅ^

오늘은 물리계층의 장비와 케이블에 대해 배워볼거에요

바로 시작하겠습니다

 

 

 

 

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물리계층 장비

 

1. 허브

허브는 전기신호를 증폭하여 포트에 연결된 PC들끼리 통신이 가능하게 한다(사실 허브도 요즘 잘 쓰이진 않아요)

 

 

2. 리피터

리피터는 현재 거의 쓰이지 않는 장비로 신호의 세기를 증폭하여 좀 더 먼거리까지 통신이 가능

포트가 많이 필요 없겠죠? 허브에 하나의 케이블을 연결하고 또다른 허브에 연결해서 허브와 허브의 통신거리를 증폭시켜주는 장비

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허브의 동작방식

 

단순 중계기의 역할로 허브에 연결된 PC1이 다른 PC2에게 데이터를 보내려 하면

허브에 연결된 모든 PC들에게 그 데이터를 전달하게 된다

 

브로드캐스팅 통신 1 -> ALL(한명이 1대 다에게, 모두에게 전달을 한다)

허브가 가운데 있고 PC가 5대 물려있다

 

아래는 PC1이 PC2에 전달할때의 예

 

브로드캐스팅 종류에는 1대 다가 있고, 유니캐스팅이라는 통신이 있습니다

 

유니캐스팅 통신은 1대1 통신입니다.

 

멀티캐스트 통신은 1대 다가 아니라, 특정 몇명 하고만 하는 통신입니다.(1:두명, 1:세명 이런식으로 그룹핑을 해서 이용)

 

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물리계층 장비

 

CSMA/CD(carrier sense multiple access/collision detection)

송신 노드는 데이터를 전송하고, 다음 채널에서 다른 노드의 데이터 충돌발생을 계속 감지

충돌 발생 시에는 모든 노드에게 충돌 발생을 통지하고 재전송을 시도

 

1. Carrier Sensing : 데이터를 보내기 전에 다른 노드에서 데이터를 보내는 중인지 확인

2. Multiple Access : 데이터를 보내는곳이 없다면 전송 시작

3. Collision Detection : 동 시간대에 데이터를 보내게 되면 충돌이 일어나고 정지

그 이후 특정 시간이 지나면 다시 첫번째 단계로 반복

 

Half Duplex : 반이중 전송방식

 

 

전송방식 : 

1. Simplex : 단방향 통신으로 수신측은 송신측에 응답 불가

2. Half Duplex : 반이중 전송방식으로 양방향 통신이나 송수신 시간은 정해짐, 무전기

3. Full Duplex : 현재 이더넷 통신의 대부분은 다 Full Duplex. 전이중 전송방식으로 동시 양방향 통신이 가능, 전화기

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케이블과 커넥터

 

종류 :

전송 장치에 신호를 전달하는 통로, 주요 케이블로 TP, 동축, Fiber등이 있다.

 

 

twisted pair의 한종류인 UTP

TP(Twisted Pair)

총 8가닥의 선으로 구성되며 두개의 선을 서로 꼬아놓는다

선을 꼬은 이유는 자기장 간섭을 최소화하여 성능(속도와 거리)을 향상

UTP는 꼬아는 놨지만 내부에 뭔가 감싸져있거나 하진 않는다.

오잉 그럼 감싸져 있는건뭔데?

STP

입니다.

 

비용과 실효성면에서 UTP가 더 좋기에 UTP가 더 광범위하게 쓰인다고 하네요

 

아래 그림은 커넥터로 케이블의 양 끝단에 쓰이는것입니다

RJ-45라고 한다네요

 

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케이블과 커넥터

 

동축(Coaxial)

선 중앙에 심선이 있으며 그 주위를 절연물과 외부 도체로 감싸고 있다.

전화 또는 회선망 등 광범위하게 사용

 

동축케이블

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광(Fiber)

전기신호의 자기장이 없는 빛으로 통신하기 때문에 장거리 고속 통신이 가능

2개의 모드 (Single, Multi)와 주요 커넥터 타입(LC, SC)이 있다.

 

Single이냐 Multi냐에 따라 케이블 색이 다르다. 최근 장비들은 LC를 쓰고 있다.

 

Fiber

 

 

광 트랜시버

광통신에 사용되는 네트워크 인터페이스 모듈 커넥터로 SFP, GBIC이 있다

 

SFP(Small Form-factor Pluggable transceiver), GBIC(Gigabit Interface Connector)

 

 

길게 통신할 때 Single을 사용

단거리 통신은 Multi를 사용

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단위와 성능

# bit와 Byte

 

bit

2진수는 Binary 0, 1로 이루어지며 True, False 등 신호를 표현

 

1Byte = 8bit

bit는 일반적으로 회선 Speed, Byte는 Data Size에 쓰인다

 

100Mbps 속도 = 100 Mega bit per second, SSD 50GB = 50 Giga Byte

 

100Mbps는 8로 나누면 12.5Mega Byte

 

Kilo, Mega, Giga, Tera

 

전산학에서는 2진수 기반이기 때문에 2의 10승은 1024로 표현

 

1024k = 1M, 1024M = 1G, 1024G = 1T

 

만약 250G 하드디스크를 샀는데 용량이 230밖에 안돼. 이런건 다 위와 같은 차이 때문에 일어나는 일임

 

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단위와 성능

Performance

 

Bandwidth(대역폭)

주어진 시간대에 네트워크를 통해 이동할 수 있는 정보의 양(한정되어있는 통로)

 

Throughput(처리량)

단위 시간당 디지털 데이터 전송으로 처리하는 양

 

대역폭이 8차선 도로라면 처리량은 그 도로를 달리는 자동차의 숫자(양)와 같다

 

BackPlane
네트워크 장비가 최대로 처리할 수 있는 데이터 용량

 

CPS(Connections Per Second)

초당 커넥션 연결수, L4

 

CC(Concurent Connections) : 최대 수용 가능한 커넥션

 

TPS(Transactions Per Seconds) : 초당 트랜잭션 연결 수, L7, 주로 HTTP 성능

 

 

그럼 이러한 것들이 실제 업무에서 어떻게 쓰일까요?

 

 

예시1)

데이터가 커지면 Throughput(처리량)은 커질수밖에 없다. 데이터가 작아지면 처리량은 당연히 작아진다.

왜냐하면 방화벽이라는 장벽은 데이터를 검사해야합니다 근데 조그마한 애들도 여러개 갯수가 되면 돌에 걸리겠죠.

 

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Wrap up

 

1. 물리계층의 대표적 장비로는 허브와 리피터가 있다

2. 허브는 브로드캐스팅 통신과 CSMA/CD 방식을 사용하며 Half Duplex 모드이다

3. 주로 사용되는 케이블의 종류는 Coaxial, TP, Fiber

4. 데이터 단위는 bit & Byte 가 있으며 Kilo, Mega, Giga, Tera로 표현

5. 장비의 Capacity(용량)은 Bandwidth, Throughput, Backplane으로 설명