물리 계층

물리 계층(Physical Layer)은 OSI 7계층의 1계층으로, 위 계층이 넘긴 비트를 전기·빛·전파 신호로 바꿔 전송 매체로 내보내고 받는 쪽에서 신호를 다시 비트로 되돌리는 계층이다.

개요

물리 계층은 통신의 맨 아래에서 비트(0과 1)를 신호로 실어 나르는 일만 맡는다. 신호가 무엇을 뜻하는지, 누구에게 가는지는 모른다. 그래서 주소 개념이 없고, 오류를 찾거나 고치지도 않는다. 프레임을 만들고 흐름·오류를 제어하는 일은 바로 위의 데이터 링크 계층이 한다.

정하는 것은 연결 장치의 모양과 핀 배치(기계적 특성), 전압 수준과 신호 부호화(전기적 특성), 핀마다 하는 일(기능적 특성), 신호를 주고받는 순서(절차적 특성)다. 데이터 단위(PDU)는 비트다.

주요 기능

비트 전송 - 비트열을 매체에 맞는 신호로 바꿔(부호화·변조) 보낸다
전송 매체와 접속 규격 - 동축 케이블, 꼬임선, 광섬유, 무선과 커넥터·핀 배치를 정한다
전송 속도와 동기 - 비트 속도와 송수신 간 비트 타이밍을 맞춘다
전송 방식 - 단방향·반이중·전이중, 직렬·병렬 전송
신호 증폭·재생 - 거리가 멀어 약해진 신호를 리피터가 다시 키우고 원래 모양으로 되살린다

장비와 규격

장비 : 리피터, 허브(멀티포트 리피터), 케이블·커넥터, 모뎀, 네트워크 카드의 송수신부
규격 : RS-232C, X.21, 이더넷의 물리 규격(10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T 등)
리피터와 허브는 1계층 장비다. 프레임 안의 MAC 주소를 보지 않고 들어온 신호를 그대로 증폭해 내보낸다. MAC 주소로 걸러 보내는 브리지·L2 스위치는 2계층, IP 주소로 경로를 고르는 라우터는 3계층, 포트를 보는 L4 스위치는 4계층 장비다

다른 계층과 구분

계층	단위	주소	하는 일	장비
1. 물리 계층	비트	없음	신호 전송, 매체·커넥터 규격, 증폭·재생	리피터, 허브
2. 데이터 링크 계층	프레임	MAC 주소	프레임화, 흐름·오류 제어, 매체 접근 제어	브리지, L2 스위치
3. 네트워크 계층	패킷	IP 주소	라우팅	라우터
4. 전송 계층	세그먼트	포트 번호	종단 간 신뢰 전송	L4 스위치

"신호가 약해질 때 단순히 증폭·재생해 전송 거리를 늘리는 장비가 속하는 계층" 은 물리 계층이다. 네트워크 계층·전송 계층·응용 계층 장비는 주소나 포트, 내용을 보고 판단한다
리피터를 무한히 이을 수는 없다. 이더넷에서는 5-4-3 규칙으로 리피터 수를 제한했다

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