# 네트워크 - 물리 & 데이터 링크 계층

## NIC (Network Interface Controller)

* 통신 매체에는 전기, 빛, 등 다양한 신호가 흐를 수 있다.
* 호스트가 이를 제대로 이해하려면 통신 매체를 통해 전달되는 신호와 컴퓨터가 이해할 수 있는 정보 간에 변환이 이루어져야 한다.
* 이때 호스트와 유무선 통신 매체를 연결하고 이러한 변환을 담당하는 네트워크 장비가 **NIC**이다.
* NIC는 호스트를 네트워크(LAN)에 연결하기 위한 하드웨어인 것이다.

### NIC의 역할

* NIC는 통신 매체에 흐르는 신호를 호스트가 이해하는 프레임으로 변환하거나, 반대로 호스트가 이해하는 프레임을 통신 매체에 흐르는 신호로 변환한다.
* 호스트가 네트워크를 통해 송수신하는 정보는 NIC를 거치며, NIC는 네트워크와의 연결점을 담당한다는 점에서 **네트워크 인터페이스** 역할을 수행한다고도 한다.
* NIC는 MAC 주소를 통해 자기 주소와 수신지 주소를 인식한다. 그래서 자신과는 관련 없는 수신지 MAC 주소가 명시된 프레임이라면 폐기할 수 있고, FCS 필드를 토대로 오류를 검출해 잘못된 프레임을 폐기할 수도 있다.

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## 트위스티드 페어 케이블 (Twisted Pair Cable)

* 구리 선으로 전기 신호를 주고받는 통신 매체

**케이블 본체**와 **커넥터**로 이루어져 있다. 트위스티드 페어 케이블에서 주로 활용하는 커넥터를 `RJ-45`라고 부른다.

![img\_3.png](https://2900387690-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FOjEy54f4ToLNl5n9gmZs%2Fuploads%2Fgit-blob-7100a485dc8c3cf2964e08b2fd2d232fea157fca%2Fimg_3.png?alt=media)

케이블 본체 내부는 구리 선이 두 가닥씩 꼬아져 있다.

![img\_4.png](https://2900387690-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FOjEy54f4ToLNl5n9gmZs%2Fuploads%2Fgit-blob-de4174a0198284e366dbcb357a3790471bc56985%2Fimg_4.png?alt=media)

* 본체가 구리 선으로 이루어진 상태에서 전기 신호를 주고받다 보면 전기 신호를 왜곡시킬 수 있는 **노이즈**에 민감하다.
* 그래서 구리선을 구리 선 주변을 감싸 노이즈를 감소시키는 방식(**차폐**)을 사용하며, 이것에 사용된 그물 모양의 철사와 포일을 각각 **브레이드 실드** 또는 **포일 실드**라고 한다.

### 실드에 따른 트위스티드 페어 케이블 분류

기본적으로 트위스티드 페어 케이블은 실드에 따라 분류할 수 있다.

* `STP`(Shielded Twisted Pair) - 브레이드 실드로 감싼 케이블
* `FTP`(Foil Twisted Pair) - 포일 실드로 감싼 케이블
* `UTP`(Unshielded Twisted Pair) - 아무것도 감싸지 않은 케이블

실제로는 다음과 같이 더 세분화하여 나눌 수 있다.

![img\_5.png](https://2900387690-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FOjEy54f4ToLNl5n9gmZs%2Fuploads%2Fgit-blob-e19e2ce4d6874ce7a943a202b16169270583f389%2Fimg_5.png?alt=media)

* `XX`에는 케이블 외부를 감싸는 실드의 종류가 명시된다.(하나 혹은 두 개)
* `Y`에는 꼬인 구리 선 쌍을 감싸는 실드의 종류가 명시된다.
* `X`와 `Y`에는 `U, S, F`를 명시할 수 있다.
  * `U` : 실드 없음
  * `S` : 브레이드 실드
  * `F` : 포일 실드

예를 들면 다음과 같다.

* `S/FTP` 케이블
  * 케이블 위부는 브레이드 실드, 꼬인 각 구리 선 쌍은 포일 실드로 감싼 케이블
* `F/FTP` 케이블
  * 케이블 외부와 각 구리 선 쌍을 모두 포일 실드로 감싼 케이블
* `SF/FTP` 케이블
  * 케이블 외부는 브레이드 실드와 포일 실드, 각 구리 선 쌍은 포일 실드로 감싼 케이블
* `U/UTP` 케이블
  * 아무것도 감싸지 않은 케이블

### 카테고리 분류에 따른 트위스티드 페어 케이블 분류

트위스티드 페어 케이블은 카테고리에 따라서도 분류할 수 있다. 카테고리는 케이블 성능의 등급을 구분하는 역할을 한다. 높은 카테고리에 속한 케이블일수록 지원 가능한 대역폭이 높아지고, 송수신할 수 있는 데이터의 양이 많아지며, 더 빠른 전송이 가능하다.

![img\_6.png](https://2900387690-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FOjEy54f4ToLNl5n9gmZs%2Fuploads%2Fgit-blob-c16a489e10a133fea45a6c887e7b48c8fbe3cdc9%2Fimg_6.png?alt=media)

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## 광섬유 케이블

* 빛(광신호)을 이용해 정보를 주고받는 케이블
* 빛을 이용하기 때문에 전기 신호를 이용하는 케이블에 비해 속도도 빠르고, 먼 거리까지 전송이 가능하다.
* 또한 노이즈로부터 간섭받는 영향도 적어 대륙 간 네트워크 연결에도 사용된다.

광섬유 케이블은 케이블 본체와 커넥터로 이루어져 있다. 대표적인 커넥터 종류로는 LC 커넥터, SC 커넥터, FC 커넥터, ST 커넥터가 있다.

![img\_7.png](https://2900387690-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FOjEy54f4ToLNl5n9gmZs%2Fuploads%2Fgit-blob-f917a0239f31b103010e403c2c95e34a684e5ea7%2Fimg_7.png?alt=media)

광섬유 케이블 본체 내부는 광섬유로 이루어져 있다. 광섬유는 빛을 운반하는 매체이다.

![img\_8.png](https://2900387690-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FOjEy54f4ToLNl5n9gmZs%2Fuploads%2Fgit-blob-df9143fad9b1e3f7dea936f6b2f65bb849799c22%2Fimg_8.png?alt=media)

광섬유 한 가닥을 확대해보면 광섬유 중심에는 코어가 있고, 코어를 둘러싸는 클래딩이 있다. **코어(core)** 는 광섬유에서 실질적으로 빛이 흐르는 부분이고, **클래딩(cladding)** 은 빛이 코어 안에서만 흐르도록 빛을 가두는 역할을 한다.

![img\_9.png](https://2900387690-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FOjEy54f4ToLNl5n9gmZs%2Fuploads%2Fgit-blob-ef8d371d565cb2252437e5f25b6d8541a241cbb5%2Fimg_9.png?alt=media)

광섬유 케이블은 코어의 지름에 따라 싱글 모두 광섬유 케이블과 멀티 모드 광섬유 케이블로 나뉜다.

### 싱글 모드 광섬유 케이블 (SMF, Single Mode Fiber)

* 코어의 지름이 8\~10um 정도로, 멀티 모드 광섬유 케이블에 비해 작다.
* 코어의 지름이 작다면 빛이 이동할 수 있는 경로가 많지 않을 것이다. 즉, 코어의 지름이 작다는 것은 빛의 이동 경로가 하나 이상을 갖기 어렵고, 이를 "모드(mode)가 하나(single)"라고 표현한다.

![img\_10.png](https://2900387690-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FOjEy54f4ToLNl5n9gmZs%2Fuploads%2Fgit-blob-f5b034f6306025c70afafbe2f93a0914b5ae3b36%2Fimg_10.png?alt=media)

* 싱글 모드 케이블은 신호 손실이 적어 장거리 전송에 적합하며, 비용이 높다.
* 또한 파장이 긴 **장파장**의 빛을 사용한다.

![img\_11.png](https://2900387690-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FOjEy54f4ToLNl5n9gmZs%2Fuploads%2Fgit-blob-6a6f8bff68957f43eb220fe62b00c94b4c2406eb%2Fimg_11.png?alt=media)

### 멀티 모드 광섬유 케이블(MMF, Multi Mode Fiber)

* 코어의 지름이 50\~62.5um 정도로 싱글 모드보다 크다.
* 빛이 여러 경로로 이동할 수 있으며, 이를 "모드(mode)가 여러 개(multi)"라고 표현한다.

![img\_12.png](https://2900387690-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FOjEy54f4ToLNl5n9gmZs%2Fuploads%2Fgit-blob-fbc05f5ae4f58193147dfab3f1ee60c2ef8ef92c%2Fimg_12.png?alt=media)

* 멀티 모드는 싱글 모드보다 전송 시 신호 손실이 클 수 있어 장거리 전송에는 부적합하다. 비교적 근거리를 연결하는 데 주로 사용된다.
* 또한 파장이 짧은 단파장의 빛을 사용한다.

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