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osi_7layer_010.Physical.md

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OSI 7 Layer - 1. Physical Layer(물리계층)

물리적으로 연결된 두 대의 컴퓨터가 0과 1의 나열을 주고 받을 수 있게 해주는 모듈이다.

그래서 이 계층은 주로 전기 신호와 물리적 매체(유선 또는 무선)를 사용하여 데이터를 전송하는 데 필요한 하드웨어적인 측면을 다룬다.

추가적으로 각 전송하려는 방식물리적 매체에 따른 제약사항들을 다양한 기술로 처리한다. 그래서 안정적이고 빠른 데이터 전송을 하도록 만든다.

이러한 물리 계층의 역할은 물리적인 매체를 사용하는 모든 네트워크에서 필수적이다.

📌 통신단위

  • 비트 (0과 1로 이루어짐)
  • 전기적으로 On / Off 상태

📌 Physical Layer의 기능

  • Encoding : 데이터를 0과 1의 아날로그 신호로 전환
  • Decoding : 전선을 통해 아날로그 신호가 들어오면 데이터로 전환.
  • 물리적 제약 사항에 대한 처리: 데이터 전송 시간, 전송 속도, 전송 거리, 신호 세기 등.

📌 세부동작

보내는 쪽

  • 1계층 Encoding : 데이터를 아날로그 신호로 전환.
    • 1계층 Encoder의 Input에 데이터를 넣어준다.
    • 1계층 Encoder의 Output에서 0과 1의 아날로그 신호를 내보낸다.
  • 아날로그 신호로 발신

받는 쪽

  • 아날로그 신호를 수신
  • 1계층 Decoding : 아날로그 신호를 데이터로 전환.
    • 1계층 Decoder의 Input에 아날로그 신호를 넣어준다.
    • 1계층 Decoder의 Output에서 데이터를 내보낸다.

스크린샷 2023-04-14 오후 2 18 08

📌 전송에 대한 더 세부적인 설명

  1. 데이터 변환
  2. 신호 증폭
  3. 신호 변환
  4. 전송
  5. 신호 복원

1. 데이터 변환 : 디지털 신호 -> 아날로그 신호(전압 신호)

전송할 데이터는 디지털 데이터로 이루어져있으므로, 아날로그 신호로 변환해야한다.

DAC(Digital to Analog Converter)를 통해 변환한다.

2. 신호 증폭 : 증폭기

변환된 아날로그 신호는 미약하기 때문에 전송중에 신호가 약해질 수 있다.

그래서 증폭기를 통해 전송하기에 충분한 강도로 증폭한다.

3. 신호 변환: 아날로그 신호(전압 신호) -> 전기 신호

아날로그 신호는 연속적으로 이루어져있어서 이를 0과 1로 표현이 가능한 전기신호로 변환한다.

4. 전송 : 전기 신호

변형된 전기 신호는 전송 매체를 동해 수신 측으로 전송된다.

전송 매체로는 유선전송에서 전선, 광섬유 케이블 등이 사용될 수 있다.

5. 신호 복원 : 전기 신호 -> 디지털 신호 -> 데이터

수신 측에서는 전기신호를 받아들이고 다시 디지털 신호로 변환하여 데이터로 복원한다.

ADC(Analog to Digital Converter)를 통해 변환한다.

📌 물리적 제약 사항에 대한 처리

운영체제에 따라 구현 방식이나 사용되는 기술이 다를 수 있다. 큰 맥락은 비슷하다.

iOS의 경우

전송 거리에 따른 신호 감쇠를 줄이기 위해 다양한 전파 강도 및 방향을 설정할 수 있는 안테나를 사용.

이를 통해 물리적인 거리에 따라 신호의 질을 조절하고, 신호 감쇠를 최소화하여 데이터 전송 속도를 유지할 수 있다.

데이터 전송 시간을 단축하기 위해 다양한 압축 기술과 캐싱 기술을 사용.

예를 들어, 이미지나 동영상과 같은 큰 파일의 경우,

iOS에서는 데이터를 작은 블록으로 나누어 전송하고, 블록의 일부분을 먼저 전송하고 나머지 부분을 추후에 전송하는 방식으로 데이터 전송 시간을 단축한다.

전송 속도와 신호 세기를 최적화하기 위해 다양한 무선 기술을 사용.

예를 들어, iOS에서는 Wi-Fi, Bluetooth, LTE, 5G 등 다양한 무선 기술을 사용하여 데이터 전송 속도와 신호 세기를 최적화한다.

이를 통해 iOS 기기에서 안정적이고 빠른 데이터 전송을 가능하게 한다.

📌 참고링크

📌 History

  • 230413 : 초안작성
  • 230414 : 전송단위, 전송에 대한 더 세부적인 설명 추가