컴퓨터가 0과 1의 전기신호로 데이터를 주고받는 방법

컴퓨터는 0과 1로 이루어져 있다

이런말을 많이 들어보았을 것이다. 

하지만 나는 컴퓨터가 이진수를 사용한다는 사실은 알고 있지만

구체적으로 어떻게 0과 1로 데이터를 주고받는지에 대해서는 모른다.

그래서 그 동작방식에 대해

나같이 하나도 모르는 사람들도 이해하기 쉽도록 아주 기초적인 수준에서부터 정리해 보았다.

 

✅ 전기 신호란 무엇인가?

무선 또는 유선으로 연결된 각 장치들 간에 데이터를 전송할 때는 기본적으로 전기 신호 라는 물리적 신호를 사용한다. 

✅ 유선에서의 전기 신호

전선 안에는 보통 구리 같은 금속 도체가 들어있으며 그 도체 안에는 자유롭게 움직일 수 있는 전자(음전하)들이 있다.

여기서 전기적 압력이 걸리면 전자들이 한 방향으로 움직이기 시작하며 이를 전류라고 한다.

이 전류가 전선을 따라 흐르면서 신호를 전달하는 것이다.

* 전자가 물리적으로 이동하는 속도는 매우 느리지만 전기장이 도체를 따라 전달되는 속도는 빛의 속도에 가까워 데이터가 빠르게 전달된다.

 

데이터를 송신 할 때, 전압의 높낮이에 따라 1(높은전압) 과 0(낮은전압)으로 구분하고

전압을 빠르게 켰다 껐다 하면서 0과 1을 연속적으로 보내 디지털 신호를 만들어 보낸다.

 

수신할 때도 마찬가지로 들어오는 신호를 모니터링해서 0과 1로 판별한다.

연속된 샘플의 결과(0과 1)가 모여 비트열(예: 01010110...)을 만들며, 

이 비트열을 8개씩 묶어 바이트(byte)로 나눈다.. 

각 바이트는 문자, 숫자, 명령어 등 미리 약속된 코드 체계(예: ASCII, UTF-8)로 해석된다.

 

전송 과정에서 신호가 변형되었을 수 있으므로 오류 검출 및 정정 알고리즘이 함께 사용된다. (예: 패리티 비트, 해밍 코드, CRC)

오류가 발견되면 간단한 오류는 복구하거나, 재전송 요청을 보낸다.

 

이렇게 데이터를 원래 보낸 파일, 메세지, 영상 등으로 다시 조립하고

애플리케이션이 이를 받아 사람이 이해할 수 있는 형태로 보여주게 된다. 

 

✅ 무선에서의 전기 신호

무선도 전체적인 흐름은 비슷하다. 

하지만 유선과의 가장 큰 차이점이라면 바로 전선이 아닌 공기중의 전자기파를 사용한다는 점이다.

 

0과 1이라는 디지털 신호를 무선 송신기(와이파이 칩)가 특정 주파수의 전자기파에 실어서 보내고 (변조)

안테나를 통해 공기 중으로 퍼져 나간 전자기파는 빛보다는 느리지만 공간을 자유롭게 이동한다. 

 

수신기는 공기 중의 전자기파를 안테나로 받아서

원래의 디지털 신호로 다시 바꾼다. (복조)