[ Network ] OSI 7 Layer - Physical Layer (1)

OSI 7 Layer

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0. 시작

OSI 7 계층이라는 단어를 들으면 정처기 공부할 때가 생각난다. 그때는 막 "물데네전세표응"으로 달달 외워서 시험 쳤던 기억이 난다. 그때 당시에는 시험이 목적이라 정확하게 이해는 안하고 넘어간 터라 공부하던 때에 좋은 유튜브 영상이 있어서 해당 내용을 정리해본다. 

 

OSI 7 계층을 한 마디로 요약하면 네트워크에서 통신이 이루어지는 과정을 7단계로 나눈 것이라고 한다. 통신이 이루어지는 건 좋은데 굳이 왜 7단계씩이나 나누는건지....ㅠ...이유에 대해 살펴보니 다음과 같다고 한다. Easy for troubleshooting the network problems. 이말인 즉슨 문제가 발생했을 때 결국 쉽게 찾아서 빨리 고치는 게 효율적이라서 나누었다고 한다. 근데 맞는 말인 게 코드 짤 때도 어디서 삐꾸가 났는지 빨리 찾아서 버그 잡아야 하니까..ㅎ

 

하단의 그림과 같은 7단계로 이루어져 있고 하나씩 살펴보도록 하겠다.

 

1. 물리 계층 Physical Layer 

 

Q. 서로 다른 두 대의 컴퓨터가 어떻게 통신을 하는걸까?

모든 파일과 프로그램은 0, 1의 나열이다. (Binary)

그렇다면 두 컴퓨터가 통신을 하는 것도 0과 1만 주고받을 수 있으면 되지 않을까?

 

 

다음 처럼 두 대의 컴퓨터가 전선으로 연결되어 있다고 가정해보자.

전선을 통해 1을 보낼 때는 +5V를 0을 보낼 때는 -5V의 전기를 전선으로 흘려보내면 0, 1의 전송이 가능할 것이다.

물론 실제로는 불가능한 아이디어이다.

 

한번 쯤 배웠을 Sin 함수를 방금 전 아이디어에 대입해보면 다음과 같다.

하단의 그림은 전자기파를 표현하는 함수이기도 하다.

그렇다면 해당 그림의 주파수는 과연 얼마일까?

주파수는 1초당 진동한 진동 횟수이므로 몇번 진동했는지 살펴 보면 총 4번, 즉 4Hz임을 알 수 있다.

하단의 파동은 일정한 모양을 갖고 있기 때문에 파동이 진행되는 내내 4Hz이다.

이런 전자기파는 그럼 주파수를 어떻게 구할 수 있을까?

하단의 그림과 같은 전자기파는 주파수 값이 숫자 하나로 고정되어 있지 않고 진행되는 동안 계속해서 변한다.

그렇다면 이 전자기파의 주파수 최솟값이 1Hz, 최대값이 10Hz라고 가정해보자.

전선은 모든 주파수를 통과시키지 못한다는 점도 기억하며 다음을 살펴보겠다.

 

우리는 5 ~ 8Hz 사이의 주파수만 통과시킬 수 있는 전선을 가지고 통신을 한다면?

당연히 5 ~ 8 Hz 사이의 부분만 통과하여 엉뚱한 데이터가 도착하게 된다.

 

왜 계속 전자기파 이야기를 하는걸까..?

그것은 결국 우리 컴퓨터가 앞서 통신을 하기 위해서는 0과 1을 주고받을 수 있으면 된다고 했다.

즉, 통신을 위해서 두 대의 컴퓨터는 다음과 같은 수직선과 수평성이 있는 전자기파를 주고받을 수 있으면 된다.

하지만, 수직선과 수평선이 있는 전자기파는 항상 0 ~ 무한대 Hz의 주파수 범위를 가진다.

아까전에 말했듯이 전선은 한정된 주파수 범위를 가진다.

 

그럼 이 신호를 어떻게 전송해야 할까??

위의 그림 처럼 아날로그 신호로 바꿔서 전송해야 한다.

 

그럼 다시 아까 컴퓨터의 통신이야기에 이를 접목시켜보자.

통신의 과정은 다음과 같다.

1. 0111 0101 을 아날로그 신호로 바꾼다.
2. 전선으로 보낸다.
3. 받은 아날로그 신호를 해석해서 0111 0101을 얻는다.

 

그래서 Physical Layer는 다음과 같이 정의할 수 있다.

0과 1의 나열을 아날로그 신호로 바꿔서 전선으로 보내고(Encoding),
아날로그 신호가 들어왔을 때 0과 1의 나열로 해석하여 (Decoding)
물리적으로 연결된 두 대의 컴퓨터가 0과 1의 나열을 주고받을 수 있게 해주는 모듈

 

Q. 그렇다면 Physical Layer 기술은 어느 곳에 구현되어 있을까?

PHY 칩

=> 하드웨어적으로 구현되어 있다.

 

 

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