Layer 1

🗂️Layer-1 Physical

🗂️Cable & Connector

• 네트워크에서 물리적으로 장비를 연결하는 매체(media)
• 네트워크 장비나 컴퓨터들 사이에서 전기적 신호를 전송
• 네트워크 종류에 적합한 케이블을 선택해야 함
• 케이블 종류에 따라 사용되는 커넥터의 종류가 달라짐

🗂️통신 Cable 종류

• 동축 케이블(Coaxial cable)

  

• 꼬임쌍선 케이블(Twisted-Pair cable)

  

• 시리얼 케이블(Serial cable)

  

• 광 케이블(Fiber-Optic cable)

  

🗂️꼬임 쌍선(TP) 케이블

• 핀 배치에 따른 Cable 종류
  • Straight Cable

핀 배열이 다른 장비끼리 연결할 때 양쪽 수 커넥터를 똑같이 핀 배치

• Crossover Cable

핀 배열이 같은 장비끼리 연결할 때 양쪽 수 커넥터를 반대로 핀 배치

​

🗂️Serial Cable

• Serial Cable

  • 직렬 케이블
  • 예전 WAN통신에서 모뎀과 네트워크 장비를 연결하기 위해 사용 됨
  • WAN을 구성하는 장비의 연결에 사용 됨
  • Connector의 역할이 DCE 와 DTE 로 정해 져 있음
  • DCE : Clock Signal 을 보내는 장비
  • DTE : Clock Signal 을 받는 장비

🗂️Cable Type 명명 법

• Cable Type 명명 법 
  • 케이블의 종류, 속도, 신호의 종류를 알 수 있게 Type을 분류

① Bandwidth(Mbps)

• 케이블을 통해 초당 전달할 수 있는 데이터의 양  전송 속도를 측정하는 단위
• 기본 단위 : Mbps(bps : bit per second)

② Signal Type

• Baseband : Digital Signal → LAN, WAN(전용선)
• Broadband : Analog Signal → WAN(공용선)

③ Cable Type(Max Distance)

• 케이블의 종류와 단일 케이블로 연결할 수 있는 최대 연장 거리
• Number(2 or 5) → Coaxial cable(2 : 185m, 5 : 500m)
• T, Tx → Twisted-Pair cable(100m)
• F, Fx → Fiber-Optic cable(Variable)

🗂️Hub & Repeater

• Hub & Repeater 
  • 신호를 재생시켜 좀더 먼 거리까지 신호를 전달하기 위한 장비
• Repeater
  • port의 개수 : 2개
  • 한쪽 port로 전달받은 신호를 재생시켜 반대쪽 포트로 전달 함
  • 주로 거리 연장을 위해 사용 함

• Hub
  • port의 개수 : 여러 개
  • 한쪽 port로 전달받은 신호를 재생시켜 나머지 포트로 모두(flooding) 전달 함
  • 다수의 포트를 이용하여 장비의 연결을 집중시키는 집선 장비로 사용 함
  • ※ 집선 장비 : 선을 집중해서 모아 주는 장비

 

🗂️Hub 통신 방식

🗒️Hub 통신 방식 

• 모든 회선을 연결된 호스트들이 공유
• Hub에 연결된 호스트들은 회선을 사용하기 위해 경쟁하게 됨
• Hub는 Inbound Packet을 모든 포트로 Flooding함

🗒️신호 전달 방식

• Simplex

  

  • 단 방향 신호 전달 방식

  • 한 방향으로만 신호 전달 가능

  • Ex) 방송국, 일방통행 도로

• Half-Duplex

  

  • 반 이중 신호 전달 방식

  • 양쪽 전송이 가능하지만 한 순간에 한 방향으로만 신호 전달 가능

  • Hub 의 기본 신호 전달 방식

  • Ex) 무전기, 1차선 도로

• Full -Duplex

  

  • 전 이중 신호 전달 방식

  • 동시에 양 방향으로 신호 전달 가능

  • Switch 의 기본 신호 전달 방식

  • Ex) 전화기, 2차선 도로

🗂️충돌 가능 영역(collision Domain)

🗒️Hub 통신의 문제점 

• Half-Duplex 통신만 지원되므로 경쟁을 통해 매체를 이용하는 환경에서는 신호의 충돌(Collision)이 발생할 가능성이 존재 함

• Collision Domain

  • Half-Duplex 환경에서 동시에 양방향으로 Data가 전송되는 경우 충돌이 발생
  • 신호 충돌이 발생 가능한 영역을 Collision Domain이라 함
  • Hub, Repeater 등 1계층 장비는 기본 Half-Duplex 방식을 사용

🗒️해결 방법

CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)

• Collision Domain에서 매체 접근의 우선순위를 지정하여 충돌을 예방하고 충돌이 발생한 경우 해결방법을 제시하는 기법

• CSMA(Carrier Sense Multiple Access -매체 사용 감지)
  • 충돌 예방
  • 매체 감지 신호를 통해 매체 사용 가능 여부를 확인하고 신호를 전달
  • 매체 사용(busy)을 감지하면 일정한 대기 시간 후 다시 확인하고 전달 함
• CD(Collision Detection - 충돌 감지)
  • 충돌이 감지된 경우 재 충돌을 방지 
  • 충돌을 감지한 장비에서 충돌 감지 신호(JAM신호)를 전달하여 호스트에게 데이터 전송 중지를 알림
  • 충돌 감지 신호(JAM 신호)를 전달받은 모든 장비는 임의의 대기 시간 후 순서에 따라 신호를 전달 함

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