낮은 엔트로피 사회

충돌을 피하기 위해 사람들은 이런 생각을 하게 된다. 

PC1과 PC2에서 데이터가 허브로 동시에 들어왔을 때 PC1의 데이터는 바로 보내고 PC2의 데이터는 메모리에 보관했다가 PC1 데이터가 전송되고 보내면 되겠다! 

기존 허브는 들어온 데이터를 브로드캐스팅하는 기능만 있었지만, 위 아이디어 구현을 위해서는 메모리와 이를 처리하는 프로세서가 필요해진다. 

여기서 또 아이디어가 떠오른다. 메모리와 프로세서를 넣는다면 모든 포트로 브로드캐스팅할 이유가 없네?

맞아! 목적지 MAC 주소를 보고 해당 MAC주소에만 데이터를 전송하면 네트워크의 혼잡도가 낮아질 거야! 

이런 아이디어로 허브에 메모리와 CPU를 추가해 새로 만들어낸 것이 브리지(Bridge)이다.

브리지는 허브에서 생긴 콜리전 도메인을 나눌 수 있다. 

브리지에 PC가 4대 연결되어 있다면, 

허브였다면 허브와 연결된 모든 PC가 콜리전 도메인 이므로 모든 PC로 데이터를 브로드캐스팅하겠지만 

브리지는 PC1이 보낸 데이터에서 목적지 MAC주소가 PC4것을 확인하고 메모리에 있는 MAC주소 테이블을 참고해 PC4에만 데이터를 전송한다. 

PC2와 PC3은 불필요한 데이터를 받지 않아서 네트워크 트래픽이 적어진다. 

또한 충돌도 발생하지 않아서 CSMA/CD방식을 쓰지 않아서 전이중통신이 가능해진다. 

허브에 연결된 컴퓨터들은 같은 콜리전 도메인이지만스위치는 포트마다 콜리전 도메인이 존재한다. 

즉 콜리전 도메인을 나누는 역할을 한다!

콜리전 도메인이 나눠져 충돌이 발생하지 않기 때문에 CSMA/CD를 쓰지 않아도 되서 전이중통신이 가능해진다.

CSMA/CD는 어떻게 태어나게 됐을까. 

이더넷 초기에 가장 먼저 표준으로 나온 케이블은 10BASE5라는 동축 케이블이다. 

1983년도에 발표됐다. 

이때는 UTP케이블과 허브가 없었는데 어떻게 여러 대의 컴퓨터가 통신했을까?

바로 하나의 동축케이블에 버스형으로 연결해 사용했다. 

동축케이블이 하나인데 어떻게 다른 컴퓨터까지 선을 연결했을까? 

바로 BNC T Connector를 사용했다. 

이 커넥터에 동축케이블들을 연결해서 사용함. 

동축케이블은 하나의 선으로 전기신호를 보내 통신하므로 두 대 이상의 컴퓨터가 동시에 신호를 보내 통신하면 충돌이 발생해 데이터가 손상된다. 

CSMA/CD는 충돌을 방지하기 위해 만들어진 프로토콜이다. 

Carrier Sense Multi Access / Collision Detection의 약자이다. 

Carrier는 반도체 내에서 전류의 흐름을 발생시키는 녀석이다.

Carrier Sense라는 말은 전선에 Carrier를 감지하는 것이다. 

동축케이블 내 Carrier가 많다면 전류가 흐르고 있다고 판단하는 것이다. 

Multi Access라는 말은 두 대 이상의 컴퓨터가 동축케이블에 접근하는 것을 말한다. 

마지막으로 Collision Detection은 두 대 이상의 컴퓨터가 접근해 충돌이 발생한 것을 탐지하는 걸 말한다. 

PC1, PC2, PC3이 있다고 가정했을 때, 

Carrier Sense를 해서 데이터가 전송되는지 확인한다. 

PC1, PC3이 둘이 Carrier Sense를 했다고 가정, 

둘다 데이터가 전송되지 않은 것을 확인한 후 PC2에 데이터를 전송한다. Multi Access를 한것..! 

하지만 데이터가 전송되다가 충돌한다. 

이때 충돌을 감지하는걸 Collision Detection이라고 한다. 

그러면 충돌을 감지한 컴퓨터는 데이터 전송을 중지하고 연결된 모든 컴퓨터에 충돌이 났다는 Jamming 신호를 전달한다. 

데이터를 전송하고자 하는 컴퓨터는 랜덤한 시간동안 기다렸다가 재전송한다. 

PC1이 2초, PC3이 3초를 기다렸다가 재전송한다고 가정하면, 

PC1이 2초 기다리고 재전송하고 PC3이 3초 기다렸다 재전송하므로 충돌이 발생하지 않는다. 

이후에도 충돌이 발생하면 랜덤한 시간동안 기다렸다가 재전송하지만 15번 반복되면 더 이상 전송하지 않고 전송을 포기한다. 

이는 하나의 컴퓨터에서 고장이나 악의적인 목적으로 계속 데이터를 보낼 때 모든 컴퓨터가 통신이 불가능해지는 것을 막기 위한 것이다. 

이렇게 CSMA/CD로 동축케이블 하나를 이용해 모든 컴퓨터가 안전한 반이중 통신이 가능해졌다. 

예전엔 utp로 반이중통신망 가능했다고함. IEEE 802.3x에서야 전이중 통신이 가능해짐! 

현재는 전이중통신을 사용하기 때문에 CSMA/CD는 거의 사용하지 않는 고대 유물이다. 

cf) CSMA/CA 는 Carrier Sense Multiple Access with Collition Avoidence의 약자로 

IEEE 802.11 무선 LAN에서 사용하는 프로토콜이다. 

무선 네트워크에서는 충돌을 감지하기 힘들기 때문에 CSMA/CD 대신 CSMA/CA를 사용한다.

CSMA/CA는 노드가 충돌을 감지하기 위해서는 신호를 전송하는 동시에 신호를 수신한다. 

충돌이 발생하지 않는다면 노드는 자신이 보낸 신호만을 수신하지만, 충돌이 생긴다면 노드는 자신이 송신한 신호와 다른 노드가 송신한 신호인 두 개의 신호를 수신하게 된다. 

https://corona-world.tistory.com/42

참고

물리계층에선느 물리 신호(전압, 빛, 전파) 전달을 담당 했다면 

데이터링크 계층에서는 기기에 MAC 주소를 부여해 원하는 기기에만 데이터를 전달할 수 있도록 한다. 

이 외에도 매체 공유, 비공유 기술, 스위칭 등(실제 전송은 물리 계층에 의존)

현재 데이터링크 계층에서 가장 많이 사용하고 있는 프로토콜은 이더넷이다. 

(이 외에 Token Ring, FDDI 등이 있지만 이더넷이 주류!)

이더넷(Ethernet)

이더넷은 구조가 간단하고 장비가 저렴해 데이터링크 계층을 대표한다. 

초기 이더넷은 동축 케이블을 이용해 통신했다. 

IEEE 802.3 위원회에 의해서 상세하게 만들어 졌는데 문서를 보면 동축 케이블을 어떻게 만들어야 하고 처리해야 하는지 상세하게 나와있다. 

초기 이더넷은 동축케이블을 사용하는 버스형 네트워크 였다. 

이런 구조는 송수신을 동시에 하면 충돌이 발생하기 때문에 CSMA/CD 라는 프로토콜이 만들어졌고, 반이중통신으로 안전하게 통신할 수 있었다. 

하지만 속도가 느려한계가 있었다. 그래서 그 이후 UTP케이블, 광케이블이 등장했다. 

IEEE802.3 위원회는 전송속도와 케이블에 따라서 다시 세분화 되는데 종류는 이것들 외에도 여러가지가 더 있다. 

IEEE802.3, 802.3a, 802.3i, 802.3u, 802.3x 등등 

케이블 제조업체들은 케이블을 만들때 IEEE 802.3을 참조해서 상세스펙에 맞춰서 만들게 되고 이것을 표준을 지킨 케이블이라고 말한다. 

덕분에 우리는 제조업체를 신경쓰지 않고 케이블만 구매해 통신을 할 수 있다. 

데이터링크 계층은 네트워크 계층에서 전달되는 패킷에 데이터링크의 약속을 나타내는 헤더를 덧붙인다. 

<이더넷 헤더>

헤더는 IEEE 802.3에 정의되어 있다. 

데이터는 왼쪽부터 오른쪽으로 전송된다. 

1. Preamble, SFD 

프리앰블과 SFD(Start Frame Delimiter)라는 필드가 있다.

이 필드는 랜카드에게 이더넷 프레임이 시작된다는 것을 알리는 역할을 한다. 

총 8바이트, 즉 68비트로 구성되어 있다.(프리앰블 7byte, SFD 1byte)

2. Destination Address, Source Address  

목적지 및 출발지 MAC 주소를 저장하는 필드

수신처 MAC 주소와 송신처 MAC 주소가 나온다. 

각각 6바이트, 즉 48비트로 구성되어 있다. 

만약 수신처의 MAC 주소가 모두 1(FF-FF-FF-FF-FF-FF)로 되어있다면 이 데이터를 브로드캐스트 하라는 뜻이다.

LENGTH/TYPE 필드에는 상위계층의 프로토콜 타입이나 현재 프레임의 데이터의 길이가 저장된다. 

2바이트로 구성되어 있는데 이 값이 1500이하라면 데이터의 길이를, 1500보다 크다면 상위 프로토콜의 타입을 나타낸다. 

데이터필드는 46~1500바이트까지 올 수 있고 네트워크 계층에서 전달받은 패킷을 나타낸다. 

데이터 크기가 너무 작다면 PAD 필드에 데이터를 덧붙여 적절한 크기로 만든다. 

마지막으로  FCS(Frame Check Sequence)필드는 이 프레임이 손상됐는지 체크하기 위한 필드이다. 

4바이트 크기이며, 

수신측에서는 FCS를 체크해서 데이터가 손상되었다고 판단하면 이 프레임 전체를 버린다. 

이더넷 프레임의 크기는 Data 필드에 따라서 64~ 1518byte가 된다. 

참고로 

전기전자공학자협회 웹사이트에 가입하고 IEEE 802.3: Ethernet -> 802.3-2022 IEEE Standard for Ethernet 의 PDF파일을 다운로드하면 Ethernet의 모든 규격이 아주 자세하게 나와있다고한다.(7000페이지 이상ㄷㄷ)

이전 시간에는 거리가 멀어질 때 리피터라는 장치로 연결해 통신할 수 있다는 걸 배웠다. 

여기서 연구실에 더 많은 컴퓨터가 들어올 때는 어떻게 할까 

랜카드를 PC에 추가로 연결하면 되는거 아닐까? 

PC1 ~ PC4까지 있을 때, 

PC1은 PC2,3,4와 통신하기 위해 랜카드 3개가 필요 

앞으로 컴퓨터 몇 대를 더 연결할지도 모르는데 컴퓨터 한 대당 랜카드를 하나씩 둔다면 확장성에 문제가 생길 것이다. 

어떻게하지?! 

이런 문제점 때문에 등장한 장치가 허브이다. 

허브의 뜻: 중심 

허브는 여러 대의 컴퓨터를 연결하는 중심이 되는 장치이다. 

컴퓨터는 서로 통신하기 위해서 직접 케이블로 연결하는 것이 아니라 중간에 있는 허브에 케이블로 연결한다. 

허브에는 랜선을 꼽을 포트가 있다. 

4대의 컴퓨터가 통신을 위해 허브에 연결할 때, 

PC1이 PC4에 데이터를 전송하고 싶다면 목적지 MAC 주소를 PC4로 설정하고 연결된 허브로 데이터를 보낸다. 

데이터를 수신한 허브는 수신한 포트를 제외한 나머지 포트로 데이터를 전송한다. 

즉 브로드 캐스팅을 한다. 

허브는 이 과정에서 PC1에서 전달되는 약해진 신호를 다시 증폭까지 한다. 

즉 리피터 역할도 한다. 이때문에 허브를 멀티포트 리피터 라고도 부른다. 

MAC주소에 상관없이 단순히 물리 신호를 브로드캐스팅 하므로 물리 계층에 해당하는 장치이다. 

PC2, PC3, PC4의 랜카드는 허브에서 온 아날로그 신호를 디지털 데이터로 바꾼다. 

랜카드는 프레임의 헤더에 적힌 목적지 MAC주소를 참조해 자신의 MAC주소와 비교한다. 

PC2와 PC3은 목적지 MAC주소가 자신의 MAC주소와 일치하지 않으므로 버린다. 

PC4는 목적지 MAC 주소가 자신의  MAC 주소와 일치하므로 이 데이터를 상위 계층으로 보내 처리합니다. 

허브의 등장으로 연결할 때마다 랜카드를 추가할 필요없이 통신할 수 있게 됐다~! 

더 많은 PC를 연결하고 싶으면 더 큰 허브를 사야할까? 

10포트 짜리 허브를 사도 되고 

만약에 5포트 짜리 2개 허브가 있다면 

허브끼리 서로 연결하고, 여기에 컴퓨터를 연결하면 8대 컴퓨터가 통신이 가능해 지는 것이다. 

그럼 컴퓨터가 늘어날 때마다 허브를 추가하면 이론적으로 무한대로 연결할 수 있는것일까? 

안타깝지만 그럴 수 없다. 

동시에 신호를 보내고 싶지만, 허브는 브로드 캐스팅을 하기 때문에

충돌을 예방하기 위해 충돌이 발생하지 않을 때 전송한다. 

이를 CSMA/CD라고 한다. 

CSMA/CD는 한 순간에는 하나의 PC만 데이터를 전송한다는 것만 기억하자. 

허브는 구조상의 이유로 충돌이 발생할 수밖에 없고 충돌이 발생할 수 있는 영역을 

Collision Domain이라고 부른다. 

CSMA/CD를 사용해 반이중 통신( 송신을 하는 동안엔 수신을 할 수 없고, 수신을 하는 동안엔 송신을 할 수 없는 통신)* https://dipping.tistory.com/19

이 되어 버렸는데, 만약 PC가 추가될 때마다 허브에 PC를 연결하게 된다면 

하나의 콜리전 도메인에 많은 PC가 있게 되고, 

100대가 연결되었다면 한 순간에 하나의 PC만 데이터를 전송할 수 있으므로 통신속도가 매우 느려지게 된다. 

이것이 허브의 한계이고 데이터링크 계층에서 배울 브리지, 스위치가 등장하는 이유이다. 

<정리> 

허브는 케이블로 두 대의PC 가 직접 통신하는 방식에서 여러 대가 통신할 수 있도록 해주는 혁신적인 장치이다. 

1개의 랜카드로 여러 PC가 통신이 가능하게 된 것이다! 

신호도 증폭해줘서 리피터역할도 한다.(멀티포트 리피터)

하지만 연결된 모든 PC에 브로드캐스팅을 하므로 충돌이 발생할 수 있고 CSMA/CD로 충돌을 예방한다. 

즉 한순간에 하나의 PC만 데이터를 전송할 수 있다. (반이중 통신)

충돌이 발생할 수 있는 영역을 콜리전 도메인이라고 부르고 콜리전 도메인에 많은 컴퓨터가 연결되면 속도가 떨어진다는 단점이 있다. 

따라서 많은 PC를 연결할 수 없다. 

허브는 데이터링크 계층의 기술인 MAC 주소를 구분하지 않기 땜누에 물리 계층에 해당하는 장치이다. 

컴퓨터의 역사를 보면 운영체제와 네트워크가 어떻게 발전했는지 알 수 있다. 

값비싼 CPU를 더 활용하기 위해서 시분할, 다중사용자가 지원되는 운영체제로 발전했다. 

컴퓨터의 성능이 좋아져 활용 능력이 커졌지만 조금 아쉬운 부분이 생긴다. 

물리적으로 떨어진 다른 컴퓨터로 데이터를 이동시키고 싶지만 그게 안된다는 점이다. 

케이블이 없다면 저장매체에 데이터를 저장하고 다른 컴퓨터까지 직접 가서 저장매체를 옮겨야 한다. 

다시 본론으로, 

이전에 본 것처럼 두 컴퓨터가 케이블로 연결되어 있다면 언제든 데이터를 전송할 수 있다. 

저장장치도 필요 없고 걸어갈 필요도 없다. 

여기서 사용자는 욕심이 생긴다. 

컴퓨터를 더 멀리 떨어뜨리고 싶은 것이다.

컴퓨터 하나를 다른 건물로 이동시키고 케이블로 연결해 데이터를 전송했지만 통신이 제대로 이뤄지지 않는다. 

왜? 거리가 통신에 영향을 미친다. 

PC1에서 PC2로 신호를 전송한다면 

PC1의 랜카드에서 디지털 신호가 아날로그 신호로 변환된다. 

PC2의 랜카드는 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸는데 

UTP케이블이라 전기로 신호가 온다고 가정하고, 이 아날로그 신호의 가장 낮은 전압은 0V, 가장 높은 전압은 5V 라고 가정한다. 

전압을 보고 2V 아래면 디지털 신호 0으로 변환하고 4V 위면 디지털 신호 1로 변환한다. 

거리가 가까울 땐 문제가 생기지 않는다. 

아날로그 신호에 왜곡이 생기지 않기 때문이다. 

거리가 멀어지면 신호가 왜곡된다. 

전압이 낮아져 모든 신호가 0으로 바뀐다. 

그래서 리피터라는 것이 등장했다. 

repeat : 반복하다. 

무엇을 반복하는 것일까? 신호를 반복해준다. 

왜곡된 신호를 원래 신호로 복원시키는 역할을 한다. 

단순히 물리적인 신호를 다시 물리적인 신호로 증폭하기 때문에 물리계층에 해당하는 장치이다. 

UTP케이블은 보통 100M까지 에러없이 사용가능. 

100미터마다 리피터를 설치해주면 문제없이 통신할 수 있다. 

한국에서 미국까지 통신도 가능할까? 

이론적으로는 가능하다. 

대략 거리가 10,000KM가 조금 넘으니 리피터가 10만개 넘게 필요하다(리피터가 개당 만원이라할 때 대략 10억원 필요) 

<정리> 

아날로그 신호는 거리가 멀어지면 왜곡, 감쇄가 발생함.

왜곡, 감쇄가 발생한다는 것은 원 데이터가 손상된다는 뜻. 

따라서 일정 거리 이상이 되면 통신할 수 없음.

리피터는 케이블 사이에서 왜곡, 감쇄가 발생해 데이터가 손상되기 전에 원래 신호를 복원해 다시 전달하는 역할을 하는 물리 계층의 장비.

단순히 신호를 증폭시키는 역할을 하는 단순한 장비. 

컴퓨터 2대를 연결해보자. 

컴퓨터 2대에는 랜카드가 있다. utp케이블을 이용해 랜카드에 연결한다. 

2대의 컴퓨터에 서로 연결해도 괜찮 

두 컴퓨터가 통신하기 위해서는 같은 네트워크 대역의 IP로 설정해줘야 한다. (아직 IP를 배우지 않았기에 일단 넘어가기~)

하나의 컴퓨터는 웹 클라이언트로 하나는 웹 서버로 정한다. 

먼저 클라이언트의 웹 브라우저에 서버의 IP주소를 입력하고 Enter를 누르면 

애플리케이션계층, 트랜스포트 계층, 네트워크 계층, 데이터링크 계층을 거쳐 프레임이 만들어진다. 

프레임은 0과 1로 이루어진 디지털 데이터이다. 

이 프레임은 network interface card, 랜카드가 처리한다. 

디지털 데이터인 프레임을 아날로그 신호로 바꿔서 케이블로 연결된 서버 컴퓨터의 랜카드로 전송한다. 

서버 컴퓨터의 랜카드는 수신한 아날로그 데이터를 다시 디지털 데이터로 바꾸어 프레임을 복구하고 

프레임을 분해해서 클라이언트의 요청에 맞는 처리를 하고 다시 클라이언트에게 응답을 보낸다. 

새로만든 프레임을 클라이언트에게 보냄, 

그럼 클라이언트는 웹 브라우저를 통해 서버의 웹 사이트를 볼 수 있는 것이다. 

Cisco라는 세계 1위 네트워크 장비 제조업체에서 만든 

Cisco Packet Tracer 라는 어플리케이션을 이용해 방금 만들었던 네트워크를 구성해보고 데이터가 어떻게 전송되는지 살펴보자. 

실제로 해보면 여러번 왔다갔다 한다. 

http 요청을 하게 되면 연결을 확립하는 과정이 생긴다. 연결을 끊는 과정도 나온다. 

데이터링크에서 사용되는 기술

랜카드가 데이터링크 계층인 이유도 MAC 주소 때문이다. 

Media Accerss Control의 약자로, 각각의 기기를 구분하기 위한 용도로 만들어졌고 기기가 만들어질 때 제조사에서 고유한 MAC주소를 부여한다. 

제조사간에 MAC주소가 겹칠일은 없다. 

미국의 전지전자공학자협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) 에서 관리한다. 

MAC 주소는 48bit 즉 6바이트로 구성되어 있다. 

전기전자공학자협회는 제조사를 구분할 수 있도록 

MAC 주소의 앞 24비트에 제조사 코드를 부여한다. 

나머지 24비트를 기기 고유 값으로 사용한다. 

ipconfig /all 

입력해 MAC 주소 값을 알아낸 뒤, 

https://uic.io/ko/mac/

이 사이트에 가면 MAC 주소를 조회하여 제조사를 확인할 수 있다.

MAC주소는 유무선 랜카드 뿐만아니라 공유기(라우터), 스위치에 할당되어서 기기를 구분하는 역할을 한다. 

MAC 주소가 겹칠일은 없는데 만약  겹치더라도 같은 LAN 환경이 아니라면 겹쳐도 문제되지 않는다. 

Network Interface Card라고 불리는 하드웨어로 데이터링크 계층에 해당하는 장치이다. 

물리계층의 기능도 수행함. 

컴퓨터 메인보드(마더보드)에 내장되어있거나 추가 슬롯을 장착할 수 있다. 

랜카드는 애플리케이션 계층부터 시작해서 각 계층을 타고 내려온 최종 디지털 데이터인 프레임을 아날로그 데이터로 바꾸기도 하고 

전달받은 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 바꾸기도 한다. 

랜카드는 MAC주소(전세계에서 유일한 주소)를 갖고 있다. 

케이블을 타고 아날로그 데이터가 랜카드에 전달되면 랜카드는 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환한다. 

무선랜카드는 전파를 통해 전송되는 아날로그 데이터를 디지털데이터로 변환한다. 

디지털 데이터에서 데이터링크 헤더에 적힌 목적지 MAC 주소가 자신의 MAC 주소와 일치하는지 비교한다. 

일치하면 CPU에게 데이터가 왔다고 알려주고, 일치하지 않으면 버린다. 

랜카드는 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 바꿔주고 필요한 데이터반 받는 중요한 장치이다. 

2대 이상의 컴퓨터가 서로 통신하려면 서로를 연결하는 케이블이나 전파가 있어야 한다. 

물리적으로 데이터를 전송하는 매체라 물리 계층에 해당한다. 

케이블은 물리 계층! 

케이블은 3가지로 나뉜다. 

1. UTP 케이블

- 흔히 랜선이라고 부르는 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 케이블 

- 데스크톱이나 노트북에 유선 인터넷을 연결하는 경우 대부분 UTP 케이블을 사용한다. 

- Unshielded Twisted Pair(UTP)의 약자로 쉴드로 감싸지 않은 꼬인 구리쌍이라는 뜻이다. 

- 총 4개의 쌍에서 1개의 쌍은 송신용, 한개의 쌍은 수신용으로 사용했지만, 더 빠른 속도를 위해 나머지 쌍도 송신용, 수신용으로 사용한다. 

- 총 2개의 쌍은 송신용, 나머지 2개는 수신용이다. 총 8가닥으로 이뤄진 4쌍 

- 송수신용이 따로 구분되었기 때문에 전이중 통신이 가능한 케이블이다. 

- 가격 저렴, 성능 좋음, 배선하기 편함 

2. 동축 케이블 

- 중앙에 데이터를 전송하는 구리 선을 감싼 케이블

- 자기장 간섭이 적어 UTP케이블보다 더 멀리 전송할 수 있다. 

- 하지만 선이 하나이기 때문에 반이중 통신만 가능하다. 

- 예전엔 랜카드에 동축 케이블을 연결하는 BNC 단자가 있었지만, 이제는 보기 힘들다. 

- 중국이나 유럽에서는 아직 많이 사용한다고함

- 우리나라에서는 TV나 안테나에 사용돼서 안테나 선이라고도 부른다. 

- UTP케이블보다 설치하기 어렵고 비싸다.

3. 광케이블 

- 광케이블은 유리나 플라스틱으로 만들어진 케이블로 빛을 이용하는 케이블이다. 

- 빛을 이용하기 때문에 외부 간섭이 없어 전기를 이용하는 것보다 더 많이 더 빨리 전송 할 수 있다. 

- 전기는 데이터를 빨리 보내면 왜곡이 생기므로 전송속도의 한계가 있지만 빛은 그렇지 않음! 

- 하지만 구부림에 약하고 전기신호를 빛 신호로, 빛 신호를 전기신호로 바꾸는 트랜시버가 필요하다는 단점이 있다. 

미국에 데이터를 보낸다는 것은 물리적인 무언가를 미국으로 보낸다는 말이다.

여기서 물리적은 무언가는 어떤 것일까? 

전기 신호 아닌가? 0과1?

이게 전부는 아니다! 

네, 전기 신호로 보낼 수 있다! 하지만 이게 전부는 아니다. '전자기파'로도 보낼 수 있다. 

즉, 물리적인 무언가는 전기, 전자기파(빛, 전파)를 말한다. 

일반적으로 전기 신호는 케이블을 이용해 보낸다. 

전압을 측정해 전압이 낮으면 0. 높으면 1로 해석한다. 

(3v 보다 높으면 1, 3v보다 낮으면 0으로 해석한다)

근데 전기는 에너지 아닌가.. 신호를 보내는 방식이라고 하기엔 좀 이상해 보여..

전기는 에너지이기도 하지만 그 자체로 신호다. 

전기의 투입은 에너지 투입이자 신호의 투입이라고 말할 수 있다. 

그럼 전자기파는 뭘까요? 

무전기 같은게 이용하는 전파 아닌가? 

전파는 전자기파의 일종이다. 

전자기파는 전파보다 더 넓은 스펙트럼을 갖고 있다. 

전자기파는 진동수, 즉 주파수에 따라 구분하는데 우리가 보는 빛이라는 것은 가시광선이다. 

우리가 전파라고 말하는 것은 우리가 보지 못하는 영역의 주파수 대역대로 전자기파의 일종이다. 

전자기파를 이용한 통신은 가시광선을 이용하는 광섬유, 즉 유선 통신이 있고 

전파를 이용하는 무선 통신이 있다. 

이렇게 어떤 신호를 전송하기 위해서는 물리적인 무언가가 필수적이다. 

이런 것들은 수학, 물리학, 전자공학 등의 여러 학문 덕분에 가능해졌다. 

물리계층

전기 신호와 전자기파 신호와 같은 물리적 신호를 아날로그 신호라고 부르는데, 

전자기기가 처리하기 위해서는 디지털 신호로 바꿔줘야 한다. 

물리 계층은 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸고 목적지까지 아날로그 신호를 전달한다.

목적지에서는 받은 아날로그 신호를 다시 디지털 신호로 바꾸는 처리를 한다. 

<정리>

- 물리적인 작업(미디어 타입, 커넥터 타입, 신호표현 방법 등)을 담당하는 계층

- 아날로그 데이터(전기, 전자기파)를 전송하거나 아날로그 데이터를 디지털 데이터로, 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환을 담당. 

데이터링크 계층 

- 같은 네트워크에서 목적지를 구분하는 계층이다. 

- MAC 주소를 이용해 연결된 컴퓨터를 구분하고 정확히 전송할 수 있다. 

- 물리 계층과 아주 밀접한 관계에 있는 계층으로 정확히 분리하기 힘든 경우도 있다. (대표적으로 랜카드)