[CCNA] Interfaces and Cables

23년 11월에 작성한 LAN Cable 글과 같이 보면 이해에 도움이 된다.

https://thdqudgns.tistory.com/130

랜선 (LAN Cable)

 

https://www.youtube.com/watch?v=ieTH5lVhNaY&list=PLxbwE86jKRgMpuZuLBivzlM8s2Dk5lXBQ&index=4

 

이더넷은 네트워크 프로토콜 및 표준의 모음이다.

서로 다른 언어를 사용하는 두 사람은 소통할 수 없다.

동일한 언어를 사용해야 서로 소통이 가능하다.

이것이 바로 이더넷 표준의 필요성이다.

그래서 네트워크 장비들의 물리적, 논리적 표준이 존재한다.

 

네트워크 속도는 초당 비트 전송 단위로 측정된다.

bit per second이므로 Kbps, Mbps, Gbps 등 bps라는 단위를 사용한다.

1kb = 1,000 bits

1Mb = 1,000,000 bits

1Gb = 1,000,000,000 bits

1Tb = 1,000,000,000,000 bits

 

이들은 모두 IEEE 802.3 표준에 정의되어 있다.

IEEE는 전기 및 전자 엔지니어 연구소다.

 

구리 이더넷 케이블에 대한 일부 IEEE 표준을 보자.

비표준 이름에서 숫자는 속도를 의미하고, BASE는 베이스밴드 신호를 의미하고, T는 Twisted pair를 의미한다.

최대 케이블 길이는 모두 100m 이다. 성능과 기술적인 이유로 정의된 길이다.

 

 

이더넷 표준에 사용되는 구리 케이블은 UTP 케이블이다.

Unshieled Twisted Pair이다. Unshieled 이기에 전선에 금속 차폐가 없어 전기 간섭에 취약하다.

Twisted Pair 방식의 비틀림은 실제로 전자기 간섭(EMI)로부터 보호하는데 도움이 된다.

 

 

4쌍의 전선을 모두 사용하는 것은 아니다.

10BASE-T, 100BASE-T는 2쌍의 전선만 사용하고

1000BASE-T, 10GBASE-T는 4쌍의 전선을 모두 사용한다.

 

2쌍의 전선을 사용하는 경우를 보자.

 

PC는 1, 2번 핀을 이용해 데이터를 보내고 스위치는 1, 2번 핀을 통해 그 데이터를 수신한다.

반대로 스위치는 3, 6번 핀을 이용해 데이터를 보내고 PC는 3, 6번 핀을 통해 데이터를 수신한다.

이를 통해 Full-Duplex 전송이 가능해진다.

 

Full-Duplex 전송은 장치와 데이터를 동시에 전송하는 것을 의미하며,

데이터를 전송하고 수신하기 위해 별도의 전선을 사용하므로 충동과 같은 문제가 발생하지 않는다.

 

 

왼쪽의 PC를 라우터로 변경해보았다.

라우터의 네트워크 인터페이스는 PC의 네트워크 인터페이스 카드와 동일한 쌍으로 데이터를 전송하고 수신한다.

1, 2번 핀으로 데이터를 송신하고 3, 6번 핀으로 수신한다.

이런 종류의 케이블을 다이렉트 케이블(Straight-through cable)이라고 한다.

 

구리 이더넷 케이블에는 양쪽 끝에 하나씩 2개의 RJ-45 커넥터가 있고

이러한 종류의 케이블은 한쪽 끝의 핀 1이 다른 쪽 끝의 핀 1에 직선으로 연결되므로 직선 케이블이라고 한다.

핀 2는 핀 2에 연결되고, 핀 3은 핀 3에 연결된다.

 

 

그렇다면 서로 동일한 네트워크 장비를 서로 연결할 때는 어떻게 통신해야 할까?

라우터-라우터, PC-PC, 스위치-스위치, PC-라우터 의 연결에서 직선 케이블을 사용한다면

서로 송신하고 수신하는 핀의 위치가 겹치게 되므로 동작하지 않을 것이다.

 

그래서 필요한 것이 크로스오버 케이블이다.

 

수신핀과 송신핀을 교차시켜줌으로서 통신할 수 있게 만들어준다.

이제 두 장치는 문제없이 서로 데이터를 보내고 받을 수 있다.

 

 

표에서 보듯이 스위치만 3, 6 핀으로 데이터를 전송하고 1, 2핀으로 데이터를 수신한다.

라우터, PC, 방화벽 장비는 1, 2 핀으로 전송하고 3, 6핀으로 수신한다.

 

그러나 요즘에는 직선 또는 교차 케이블에 대해 걱정할 필요가 없는 수준으로 발전했다.

최신 네트워킹 장치에는 Auto MDI-X라는 기능이 포함되어 있기 때문이다.

Auto MDI-X를 사용하면 장치가 데이터를 전송하는 핀을 자동으로 감지하여 데이터 송수신에 사용하는 핀을 조정한다.

그러면 정상적으로 데이터를 교환할 수 있다.

 

직선 케이블이든, 교차 케이블이든

장치가 Auto MDI-X를 지원한다면 케이블에 상관없이,

장치가 서로 같거나 다름에 상관없이 정상적으로 데이터가 송수신 된다.

 

 

1000BASE-T, 10GBASE-T는 4쌍의 전선을 모두 사용한다고 했다.

위 그림이 그 예시다.

 

또한 각 전선들이 송신이나 수신 하나만 하는 것이 아니라,

각각 송신도 하고 수신도 한다.

이것이 훨씬 더 빠른 속도로 작동할 수 있는 이유 중 하나다.

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구리 UTP 케이블의 최대 길이는 100m다.

LAN에서는 충분하지만, 그 이상은 어떨까?

위 SFP 트렌시버에는 광섬유 케이블을 연결한다.

 

 

 

멀티모드 광섬유 케이블

중앙은 유리 섬유 코어를 나타내고

파란색은 빛을 반사하는 클래딩을 나타낸다.

 

멀티모드 광섬유 케이블은 유리 섬유 코어가 싱글모드 광섬유보다 넓다.

코어가 넓기에 광파의 여러 각도가 섬유 유리 코어에 존재할 수 있다.

멀티모드 광섬유 케이블은 UTP 보다는 길지만, 싱글모드 보다는 짧다.

멀티모드 광섬유 케이블은 싱글모드 보다 저렴하다. (LED 기반의 저렴한 송신기를 사용하기 때문)

 

싱글모드 광섬유 케이블

싱글모드 광섬유 케이블의 특징은

멀티모드 광섬유 케이블의 반대다.

 

 

광섬유 케이블의 표준을 보면 멀티모드와 싱글모드의 차이가 드러난다.

오른쪽을 보면, 멀티모드의 최대 길이는 400m, 550m이다.

싱글모드는 5km, 10km, 30km이다.

 

싱글모드가 가장 비싸고, km 단위의 거리가 지원된다.

 

마지막으로 UTP와 광섬유를 비교해보자.

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*vulnerable: 취약한

*Emit (leak) a faint signal outside of the cable, which can be copied (= security risk): 

복사될 수 있는 희미한 신호를 케이블 외부로 방출(누설)합니다(= 보안 위험).