[네트워크 기초] 3. 전송채널 (2)

 

1️⃣ 케이블 

: 케이블에는 여러 종류가 있는데 대표적으로 동축 케이블, 광 케이블, TP 케이블이 있다. 

 

- 동축 케이블

: 동축 케이블은 BNC 케이블이라고도 부르며 내부의 단일 구리선, 이를 보호하는 외부 플라스틱, 구리망으로 된 외부 차폐막, 그리고 마지막으로 겉을 감싼 외부 절연체로 이루어진 케이블이다. 

데이터 신호는 전기적 신호 형태로 중앙 구리선을 통해 전송되며, 외부 차폐막은 잡음과 간섭으로부터 데이터 신호를 보호한다. 

덕분에 신호의 끊김이 없으며 주로 CATV(케이블 방송)에 활용된다. 

 

 

- 광 케이블

: 광 케이블은 빛을 내는 광섬유를 내부 피복과 외부 피복으로 감싼 형태의 케이블이다. 

중앙에는 케이블이 구부러지거나 변형되어 손상되지 않도록 고강도의 인장력을 가진 철심이 들어있다. 

고강도 철심을 중심으로 광섬유들이 둘러져 있는데 이러한 광섬유의 빛을 이용하여 데이터를 전송한다. 

 

광섬유의 내부를 확인해보면 내부는 유리 재질의 코어(Core)와 클래딩(Cladding)으로 이루어져있다.

코어와 클래딩이 유리재질인 이유는 빛이 직진하는 성질을 갖기 때문에 빛의 반사를 통해 데이터를 전달하기 위해서이다. 

이 중에서도 클래딩은 코어보다 빛의 굴절률이 낮은 소재를 사용하는데, 이는 빛이 굴절되어 광섬유를 투과하지 않고 전반사되어 목적지까지 도달할 수 있게 하기 위함이다. 

 

광 케이블은 빛을 이용하여 데이터를 전달하기 때문에 전기적 신호를 구리선으로 전송하는 동축 케이블보다 훨씬 빠른 전송 속도를 제공한다. 

또한 외부 자기장의 영향이 적은 빛의 특성으로 인해 가장 안정적으로 빠르게 데이터를 전송할 수 있다.

그뿐만 아니라 케이블 내에는 금속이 없기 때문에 녹과 같은 부식에 강하며, 빛을 이용해 데이터를 보내므로 도청하기도 어렵다.

하지만 보안에 강한 만큼 케이블 가격이 비싼 편이며, 설치하는 과정도 상당히 어렵다. 

 

 

- TP 케이블 (= LAN 케이블)

: 네트워크 케이블 중 우리가 일상생활에서 가장 흔히 사용하는 것이 LAN 케이블이라고 부르는 TP 케이블이다. 

TP 케이블은 'Twisted Pair Cable'의 약자로 직역하면 꼬여있는 선들을 다시 쌍으로 묶은 케이블을 말한다. 

흔히 노트북이나 PC를 인터넷으로 연결할 때 사용하는 LAN 케이블이라고 생각하면 된다. 

 

대다수의 데이터 네트워크를 구성하는 케이블은 TP 케이블이다. 

TP케이블은 '차폐(shield)'를 씌우는 방식에 따라 크게 UTP, FTP, STP 케이블로 구분된다. 

여기서 차폐란 데이터 전송 도중 신호의 왜곡을 줄이고 외부 잡음을 차단할 목적으로 케이블 겉에 덧씌우는 절연체이다.

간단히 케이블을 보호하기 위한 덮개라고 할 수 있다. 

 

UTP(Unshielded Twisted Pair) 

: UTP 케이블은 차폐가 없는 가장 기본적인 형태의 TP케이블이다. 

(기본적인 형태는 청색과 청색-흰색 패턴 선이 꼬임 한 쌍, 주황색과 주황색-흰색 패턴 선이 꼬임 한 쌍, 녹색과 녹색-흰색 패턴 선이 꼬임 한 쌍, 마지막으로 갈색과 갈색-흰색 패턴 선이 꼬임 한 쌍으로 총 4개의 꼬임선이 하나의 케이블을 이루는 구조를 말한다.)

이러한 형태가 TP케이블에 가장 기본적인 구조이고, 여기에 차폐가 없는 케이블이 바로 UTP 케이블이다. 

 

UTP 케이블은 차폐 없이 고무 피복으로만 싸여 있어서 외부 환경에 따른 통신 장애에 취약하다.

따라서 주로 외부 통신 선로 구성보다는 건물 내부 배선 목적으로 활용된다. 

외부 환경에 취약한 만큼 통신 거리는 100M이내에며 우리가 흔히  사무실, 가정에서 인터넷 연결을 위해 주로 사용하는 일반 LAN 케이블들이 대부분 여기에 해당한다. 

 

 

FTP(Foiled Twisted Pair)

: FTP 케이블은 UTP 케이블을 구성하는 4개의 꼬임선들 전체를 은박형태의 차폐로 감싸서 만든 TP 케이블이다. 

은박으로 감싼 차폐를 통해 외부 간섭으로 인한 데이터 신호의 왜곡을 막고 별도의 접지선을 통해 낙뢰 혹은 외부 전자파 신호를 대지로 흘려 보냄으로써 데이터의 손실을 최소화한다. 

외부 요인에 강한 만큼 통신 거리는 UTP 케이블보다 50m 늘어난 150m 이내이며 주로 옥외 및 공장용 통신 설비에 이용된다.

 

STP(Shielded Twisted Pair)

: STP 케이블은 내부는 꼬임선마다 차폐 처리가 되어 있고 외부는 FTP와 마찬가지로 전체를 은박형태의 차폐로 감싸는 TP 케이블이다. 

FTP 케이블처럼 접지선이 존재하여 데이터 전송 도중 발생할 수 있는 데이터 손실을 최소화한다. 

FTP 케이블과 다른점이라고 하면 내부 꼬임선을 하나하나 개별적인 차폐로 감쌌기 때문에 케이블의 두께가 두껍고 그만큼 FTP 케이블보다 더 외부 요인으로 인한 데이터 왜곡에 강한 편이다. 

FTP 케이블처럼 통신 거리는 150m이내이며 옥외 배선에 쓰인다. 

주로 정밀기기 및 공장 자동화기기의 통신 케이블로 많이 활용된다. 

 

 

 

2️⃣ LAN 케이블의 등급 - CAT 1부터 7까지

LAN 케이블은 TP 케이블이며, TP 케이블 중에서도 실내 배선을 목적으로 사용하는 UTP 케이블을 주로 LAN 케이블이라고 한다. 

LAN 케이블은 품질에 따라 CAT 1에서 7까지 나뉜다.

 

케이블은 각 등급마다 Category의 약자인 CAT 가 붙으며 숫자가 높을수록 우수한 품질을 가진다고 생각하면 된다. 

CAT 등급이 증가할수록 대역폭이 증가하고 대역폭이 증가할수록 해당 유선채널을 통해서 더 많은 데이터를 보낼 수 있다. 

 

대역폭이 크면 클수록 한 번에 신호에 실어 보낼 수 있는 데이터의 크기가 커진다고 보면 된다. 

또 한 번에 전송할 수 있는 데이터의 크기가 커진다는 말은 대역폭이 클수록 주어진 시간 동안 처리할 수 있는 데이터의 양이 늘어난다는 의미이기 때문에 데이터의 전송 속도도 그만큼 빨라진다고 할 수 있다. 

 

CAT 1 은 주로 유선 전화망에 사용할 용도로 만들어진 케이블이며, 유선 전화망외에도 RS-232, RS-422 시리얼 통신을 위한 케이블도 여기에 해당된다. 

저속의 통신을 지원하기 때문에 인터넷과 같은 고속 데이터 통신에는 적합하지 않다. 

시리얼 통신은 직렬 통신이라고도 하는데 주변 장치와 컴퓨터를 직접 케이블로 연결해 통신하는 방식을 말한다 .

시리얼 통신에는 RS-232, RS-422 와 같은 터미널 케이블을 이용하여 PC와 연결해 통신하는 것이다. 

 

CAT 2는 주로 4Mbps 데이터 전송 속도를 보장하며 토큰링 방식의 근거리 통신망(LAN)에 적용되는 LAN 케이블을 말한다. 

 

CAT 3은 10Mbps 데이터 전송 속도를 보장하며 최대 전송 거리가 100m인 LAN 케이블을 말한다. 

 

CAT 4는 주로 16Mbps 데이터 전송 속도를 보장하며 토큰링 방식의 근거리 통신망에 적용되는 LAN 케이블을 말한다. 

 

CAT 5는 10/100Mbps 의 데이터 전송 속도를 보장하며, 최대 전송거리가 100m 인 LAN 케이블을 말한다. 

이더넷에 사용되고 가장 많이 사용되는 LAN 케이블 이었는데 현재는 네트워크 유지 보수용으로 활용되고 있다. 

 

CAT 5E는 기존 CAT 5의 업그레이드 버전으로 최대 10/100/1000Mbps 의 전송속도를 보장하며 최대 전송 거리가 100m인 LAN 케이블을 말한다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 LAN 케이블이며 최대 전송 속도는 1000Mbps 즉, 1Gbps 로 기가 비트 단위의 고속 이더넷 환경에 활용된다. 

 

CAT 6는 1Gbps 의 전송속도를 보장하며 최대 전송 거리가 100m인 LAN 케이블을 말한다.

CAT 5E 와 마찬가지로 기가비트 이더넷 환경에 활용되며 CAT 5E 케이블 다음으로 많이 사용되는 케이블이다. 

CAT 5E 케이블과 가장 다른 점이라면 CAT 6 이후의 케이블의 경우 안쪽 꼬임쌍선들 사이에 내부 전기적 신호 간섭을 방지하기 위한 별도의 칸막이 역할을 하는 플라스틱 소재의 심지가 존재하는 것이다. 

 

CAT 6 케이블은 이 심지를 통해 외부 잡음을 덜 받기 때문에 동일한 전송 속도를 지원하는 CAT 5E 케이블보다 더 넓은 대역폭을 가진다. 

즉 1Gbps라는 같은 전송속도를 지원하지만 CAT 6 케이블이 CAT 5E 케이블보다 더 원활하게 통신할 수 있다.

또 CAT 6 케이블이 CAT 5E 케이블보다 내부 차폐도 더 잘 되어 있어서 안정적이고, 그만큼 케이블의 두께도 더 두껍다. 그리고 물론 가격도 더 비싸다. 

 

CAT 5E 와 CAT 6 케이블 모두 최대 전송 거리가 100m로 동일하지만 일반 가정이나 사무실 내에서 100m까지 전송해야 하는 경우는 거의 없기 때문에 CAT 6 비싼 케이블보다는 CAT 5E 케이블에 대한 수요가 더 많은 편이다. 

 

CAT 7 케이블은 최대 10Gbps 의 전송속도를 보장하며 최대 전송 거리가 100m 인 LAN 케이블을 말한다. 

CAT 7 케이블도 CAT 6 케이블과 마찬가지로 내부에 꼬임 쌍선들을 분류하기 위한 플라스틱 심지가 존재하며 꼬임쌍선들 간의 전기적 신호 간섭을 방지한다. 

 

이외에도 CAT 7 케이블은 TP 케이블 중에서도 내부 꼬임쌍선 뿐만 아니라 전체 케이블들이 차폐가 되어 있는 STP 케이블을 주로 사용하기 때문에 외부 환경에 의한 네트워크 장애에 굉장히 강하다. 하지만 10 Gbps 급의 데이터 전송 속도를 요구하는 네트워크 환경이 그렇게 많지도 않고 워낙 케이블 자체가 고가이기 때문에 CAT 7 케이블에 대한 현재 수요는 적은 편이다.

하지만 5G 네트워크로 넘어오면서 10Gbps 이상의 초고속 네트워크 시대가 열린 만큼 미래 네트워크에서는 CAT 7 케이블의 필요성은 점차 증가할 것이며 수요도 그만큼 증가할 것이다. 

 

CAT 7 케이블외에도 현존하는 케이블 중 가장 빠른 속도를 지원하는 CAT 8 케이블이 존재한다. 

 

 

3️⃣ LAN 케이블의 규격 

LAN 케이블에는 8가닥의 꼬임선들이 있으며, 꼬임선들을 배열하는 방식에 따라 두가지 규격이 존재한다. 

하나는 EIA/TIA 568A 이고, 다른 하나는 EIA/TIA 568B다.

 

먼저 EIA/TIA 568A는 데이터망과 전화망을 함께 사용하는 경우의 케이블 규격으로 주로 미국에서 사용하는 규격이다.

핀번호 1번 (녹색-흰색) 과 2번(녹색)은 데이터 전송에 활용되고, 핀번호 3번(주황색-흰색)과 핀번호 6번(주황색)은 데이터 수신에 활용된다. 

 

EIA/TIA 568B는 우리나라에서 주로 사용하는 케이블 규격으로 핀번호 1번(주황색-흰색)과 핀번호 2번(주황색)은 데이터 전송에 활용되고, 핀번호 3번(녹색-흰색)과 핀번호 6번(녹색)은 데이터 수신에 활용된다.

 

❗️ LAN 케이블의 8개 회선을 모두 사용하는가?  

100Mbps 속도의 데이터 통신인 경우에는 데이터 전송을 위한 2개의 회선과 데이터 수신을 위한 2개의 회선 이렇게 총 4개의 회선가지고도 네트워크 통신을 할 수 있지만 실제로 기가 단위의 속도를 가지는 인터넷 환경에서는 8개의 회선을 모두 사용한다.

 

 

- 다이렉트 케이블과 크로스 케이블

EIA/TIA 568A와 EIA/TIA 568B규격으로 만들 수 있는 LAN 케이블은 크게 두가지로 다이렉트 케이블과 크로스 케이블이 있다. 

 

다이렉트 케이블은 케이블의 양 끝이 동일한 선 배열을 가지는 케이블이다. 

즉, LAN케이블이 한쪽이 EIA/TIA 568B 규격으로 구성되어 있다면 반대편도 동일한 EIA/TIA 568B 규격을 가지는 것이다.

다이렉트 LAN케이블은 주로 컴퓨터를 인터넷에 연결하기 위해 컴퓨터와 유무선 공유기 사이를 연결할 때 일반적으로 사용하는 LAN 케이블이다. 

 

크로스 케이블은 양 끝이 서로 다른 규격으로 연결된 LAN 케이블을 말한다. 

LAN 케이블이 한쪽 끝이 EIA/TIA 568B 규격으로 연결되었다면 다른 한쪽은 EIA/TIA 568A 로 연결된 것이라고 보면 된다. 

크로스 케이블은 컴퓨터와 컴퓨터를 연결하거나 유무선공유기와 같은 네트워크 장비들을 직접 연결해줄 때 사용한다.

 

 

4️⃣ 전용 회선

많은 이용자가 공동으로 사용할 수 있는 일반 인터넷 서비스와 달리 네트워크에서 전용 회선은 통신사가 특정 고객에게 독점적으로 이용할 수 있도록 지정하는 회선이라고 할 수 있다. 이 회선이 바로 광케이블이다!

 

광 케이블은 외부 환경에 의한 신호의 간섭과 왜곡에 강하고, 일반 케이블들이 구리선을 통해 전기적 신호로 데이터를 주고받는 반면 광케이블은 빛을 통해 데이터를 주고 받기 때문에 가장 빠른 데이터 전송 속도를 보여준다. 

그만큼 구축 비용도 비싸다! 

 

그렇기 때문에 전용 회선은 개인 고객보다는 매우 빠른 네트워크 환경과 높은 보안성이 요구되는 기업 혹은 PC 방과 같은 사업장이 주 대상 고객이다.