[혼자 공부하는 네트워크] Chapter 2 - 2 NIC와 케이블

NIC

NIC는 통신 매체에 흐르는 전기, 빛 등 다양한 신호를 호스트가 이해할 수 있는 정보로 변환하는 역할을 담당하는 네트워크 장비이다.

NIC는 네트워크 인터페이스 카드, 네트워크 어댑터, LAN 카드, 네트워크 카드, 이더넷 카드(이더넷 네트워크의 경우) 등 다양한 명칭으로 불린다. 카드라는 표현이 붙은 이유는 초기 NIC는 확장 카드 형태로 따로 연결하여 사용했기 때문이다.

요즘에는 USB로 연결하거나 마더보드에 내장되는 등 NIC의 형태가 다양해졌다.

NIC는 통신 매체에 흐르는 신호를 호스트가 이해하는 프레임으로 변환하는 역할을 한다. 따라서 호스트가 네트워크를 통해 송수신하는 정보는 NIC를 거치게 된다. 이처럼 NIC는 네트워크와의 연결점을 담당한다는 점에서 네트워크 인터페이스(Network Interface) 역할을 수행한다고도 한다.

NIC는 프레임이 자신에게 도달했을 때 MAC 주소가 자신과 관련이 없다면 폐기할 수 있고, FCS 필드를 토대로 오류를 검출해 잘못된 프레임을 폐기할 수 있다.

💡 NIC마다 지원되는 속도가 다르다.

트위스티드 페어 케이블

트위스티드 페어 케이블(Twisted Pair Cable)은 구리 선으로 전기 신호를 주고받는 통신 매체이다.

트위스티드 페어 케이블은 케이블 본체와 케이블의 연결부인 커넥터로 이루어져 있다. 이때 주로 사용되는 커넥터는 RJ-45라는 커넥터이다.

케이블 본체는 케이블의 이름처럼 구리선이 두 가닥씩 꼬아져있다. 그런데 구리 선으로 신호를 주고받다 보면 전자적 간섭이 생긴다는 문제가 생긴다. 이런 전기 신호를 왜곡시킬 수 있는 간섭을 노이즈(noise)라고 부른다.

이런 노이즈를 해결하기 위해 케이블을 그물 모양의 철사 또는 포일로 감싸 보호하는 경우가 많다. 그물 모양의 철사를 브레이드 실드(braided shield)라고 하며, 포일을 포일 실드(foil shield)라고 한다.

실드에 따른 트위스티드 페어 케이블의 분류

실드 종류	이름
브레이드 실드	STP(Shielded Twisted Pair)
포일 실드	FTP(Foil Twisted Pair)
실드 없음	UTP(Unshielded Twisted Pair)

• U : 실드 없음
• S : 브레이드 실드
• F : 포일 실드

케이블의 표기 명칭은 ‘XX/YTP’ 와 같은 형식으로 이름을 지을 수 있는데 XX에는 외부에 감싸는 실드의 종류가 명시되고, Y에는 구리 선 쌍을 감싸는 실드의 종류가 명시된다.

예를 들면 다음과 같다.

• S/FTP 케이블 : 외부는 브레이드 실드이고, 구리선은 포일 실드이다.
• F/FTP 케이블 : 외부는 포일 실드이고, 구리선도 포일 실드이다.
• SF/FTP 케이블 : 외부는 브레이드 실드와 포일 실드를 함께 사용했고, 구리선은 포일 실드이다.
• U/UTP 케이블 : 아무것도 감싸지 않은 케이블을 의미한다.

카테고리에 따른 트위스티드 페어 케이블의 분류

트위스티드 페어 케이블은 카테고리에 따라서도 분류할 수 있다. 카테고리는 영문표기 Category에서 앞의 세 글자만 딴 Cat이라는 표기로 줄여 표현되는 경우가 많다. 카테고리 3은 Cat3(혹은 Cat.3), 카테고리 5는 Cat5(혹은 Cat.5)처럼 표기한다.

다음 표는 현재 가장 대표적으로 활용되는 카테고리를 분류한 표이다.

특징	Cat5	Cat5e	Cat6	Cat6a	Cat7	Cat8
지원 대역폭	100MHz	100MHz	250MHz	500MHz	600MHz	2GHz
주요 대응 규격	100BASE-TX	1000BASE-T	1000BASE-TX	10GBASE-T	10GBASE-T	40GBASE-T
전송 속도	100Mbps	1Gbps	1Gbps	10Gbps	10Gbps	40Gbps

광섬유 케이블

광섬유 케이블(fiber optic cable)은 빛을 이용해 정보를 주고받는 케이블이다.

광섬유 케이블은 전기 신호를 이용하는 케이블에 비해 속도도 빠르고 먼 거리까지 전송이 가능하며, 노이즈로부터 간섭받는 영향도 적다. 그런 이유로 대륙간 네트워크 연결에도 사용된다.

광섬유 케이블도 트위스티드 페어 케이블과 마찬가지로 케이블 본체와 커넥터로 이루어져 있다. 다만 광섬유는 트위스티드 페어 케이블에 비해 활용되는 커넥터 종류가 다양하다. 대표적으로 LC, SC, FC, ST 커넥터가 있다.

광섬유 케이블 본체 내부는 광섬유로 구성되어 있다. 광섬유의 중심에는 실제로 빛이 흐르는 부분인 코어(Core)가 있고, 빛이 코어 안에서만 흐르도록 빛을 가두는 역할을 하는 클래딩(Cladding)이 코어를 감싸고 있다.

싱글 모드 광섬유 케이블

싱글 모드 광섬유 케이블과 멀티 모드 광섬유 케이블의 주된 차이점은 코어의 지름이다. 싱글 모드 광섬유 케이블의 코어 지름은 8~10 마이크로미터정도로, 멀티 모드 광섬유 케이블에 비해 작다.

코어의 지름이 작으면 빛이 이동할 수 있는 경로가 적다. 다시말해, 코어의 지름이 작으면 빛의 이동 경로가 하나보다 많기 어렵고, 이를 두고 ‘모드가 하나’라고 표현한다.

싱글 모드 케이블은 신호 손실이 적어서 장거리 전송에 적합하지만, 멀티 모드에 비해 비용이 높다는 단점이 있다.

싱글 모드 케이블은 파장이 긴 장파장의 빛을 사용한다. 대표적인 싱글 모드 광섬유 케이블 규격으로는 1000BASE-LX, 10GBASE-LR이 있다. 여기에서 L은 장(Long)파장을 의미한다.

멀티 모드 광섬유 케이블

멀티 모드 광섬유 케이블은 코어 지름이 50~62.5마이크로미터 정도로 싱글모드보다 크다. 그러므로 빛이 여러 경로로 이동할 수 있다. 이를 두고 ‘모드가 여러 개’라고 표현한다.

멀티 모드는 싱글 모드보다 신호 손실이 클 수 있기에 장거리 전송에는 부적합하다. 실제로 싱글 모드 케이블은 수십 킬로미터까지 전송이 가능한데 비해, 멀티 모드 케이블은 일반적으로 수백 미터, 길어야 수 킬로미터 정도만 전송이 가능하다.

멀티 모드 케이블은 싱글 모드에 비해 단파장의 빛을 사용한다. 대표적인 멀티 모드 케이블 규격으로는 1000BASE-SX, 10GBASE-SR이 있다. 여기에서 S는 단(Short)파장을 의미한다.