네트워크와 인터넷의 개념

이정빈·2024년 4월 7일

네트워크

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저번 학기 네트워크에 대해 공부하였는데, 네트워크에 대한 개념을 많이 까먹은 것 같아 4주 동안 네트워크를 집중적으로 공부하고 정리하기로 했다.
오늘은 첫번째 시간으로 네트워크와 인터넷의 개념에 대해 정리하려 한다.

네트워크란?

💡 네트워크는 컴퓨터나 기타 기기들이 리소스를 공유하거나 데이터를 주고받기 위해 유선 또는 무선으로 연결된 통신 체계이다.

예를 들어 프린터와 컴퓨터를 연결하여 컴퓨터에 있는 파일을 프린터로 출력할 수도 있고, 핸드폰과 컴퓨터를 연결하여 줌 미팅을 할 수도 있다. 이렇게 여러 기기들이 리소스를 공유하거나 데이터를 주고받기 위해 연결된 것이 네트워크이다.

이런 네트워크는 범위로 구분할 수 있는데 크게 보면 LAN(Local Area Network)과 WAN(Wide Area Network)이 있다.

1) LAN(Local Area Network)

LAN은 집, 회사 등 제한된 범위 내에서 컴퓨터나 기기들을 연결해서 데이터나 리소스들을 공유하는 네트워크를 말한다. LAN을 구성하는 2가지 기술이 있는데 바로 이더넷(Ethernet)과 wifi(wireless LAN)이다.
이더넷은 유선 통신을 담당하는 것이고, wifi(wireless LAN)는 무선 통신을 담당한다고 보면 된다.

2) WAN(Wide Area Network)

WAN은 여러 LAN이나 다른 종류의 네트워크들을 하나로 묶어서 멀리 떨어진 기기들도 통신이 가능하도록 만든 네트워크를 말한다. 따라서 LAN보다 더 넓은 범위를 커버하는 네트워크이다. 예를 들어 은행의 ATM이나 인터넷 등이 있다. 이것들을 생각해보면 전국을 넘어 전 세계와 연결이 되어있음을 알 수 있다. 또한 4G, 5G와 같은 기술인 wireless WAN도 WAN의 예로 들 수 있다.

인터넷이란?

💡 인터넷(Internet)이란 여러 통신망을 하나로 연결한다는 의미의 ‘인터 네트워크(inter-network)’라는 말에서 시작되었으며, 전 세계 컴퓨터들을 하나로 연결하는 거대한 컴퓨터 통신망을 말한다. 다른 말로 '네트워크들의 네트워크', '세계에서 가장 큰 WAN' 이라고 불리기도 한다.

이런 인터넷에 우리는 쉽게 접속을 할 수 있는데 그것은 바로 ISP(Internet Service Provider) 덕분이다.

ISP란 일반 사용자나 회사, 기관 등이 인터넷을 사용할 수 있도록 인터넷 연결 서비스를 제공하는 존재(업체)이다. 예를 들어 우리나라에는 KT, LG U+, SKT 등이 있다.

그런데 여기서 의문이 든다.
KT, LG U+, SKT 등 다양한 ISP가 있다면 A라는 사람은 KT를 쓰고 B라는 사람은 LG U+를 쓸 때 둘의 통화는 어떻게 가능할까? 또는 두 사람은 어떻게 카톡으로 대화를 할까❓

ISP들끼리 연결되어있기 때문이다.

사진처럼 ISP들은 연결되어있다. 또한 각 ISP는 역할과 규모에 따라 tier가 나뉜다.

티어 1 ISP

티어 1 ISP는 가장 큰 ISP로 국제 범위의 네트워크를 보유하고 있으며, 인터넷의 모든 네트워크 접근이 가능하다. 왜냐하면 티어1 ISP들은 다른 ISP와의 직접적인 연결을 가지고 있기 때문에, 그들은 다른 ISP를 통해 라우팅할 필요가 없기 때문이다.
또한 티어1 ISP들은 트래픽 전송 비용이 없다. 티어 1 ISP들 끼리는 여차피 자기들끼리 계속 트래픽이 발생하기 때문에 비용을 면제하고, 티어1과 티어2 사이에서는 티어1을 통하지 않고는 티어2들이 의미가 없어져버리기 때문에 티어1이 압도적인 지위를 이용해 트래픽 전송 비용을 발생시키지 않는다.

티어 2 ISP

티어 2 ISP는 KT, LG U+, SKT 등과 같이 국가/지방 범위의 네트워크를 보유하고 있고 우리와 같은 일반 사용자들에게 인터넷을 제공하는 ISP들이다. 이들은 인터넷의 모든 영역에 연결되기 위해 티어 1 ISP들에게 비용을 내고 트래픽을 전송한다.

티어 3 ISP

티어 3 ISP는 작은 지역 범위의 서비스를 제공한다. 티어 1, 2 ISP들에게 비용을 내고 인터넷 트래픽을 구매해서 이를 통해 서비스하며 우리나라보다는 땅이 넓은 미국에 많이 존재한다.

❓ 그렇다면 ISP들 끼리는 어떻게 연결되어 있을까? ❓

바로 라우터들을 통해 연결된다.

라우터란 목적하는 네트워크에 데이터를 보내는 장치로서, 네트워크 간의 경로를 결정하고 데이터를 전송하는 역할을 하며, 이를 통해 인터넷이나 기업 내부 네트워크 등에서 데이터를 전송할 수 있다.

따라서 A 컴퓨터에서 B 서버에 데이터를 보내려면 A 컴퓨터와 제일 가까운 라우터가 B서버로 가기 위한 라우터 주소를 알려주고 그 라우터가 다음 라우터로 알려주는 과정을 반복하여 최종 목적지인 B서버까지 연결되어야하는 것이다.

❓ 그렇다면 ISP가 제공하는 인터넷에 나의 디바이스가 연결되려면 어떻게 해야할까? ❓

먼저 IP 주소를 할당받아야한다. IP 주소란 인터넷에 연결되기 위해 필요한 인터넷 상의 주소이다.
다음으로 인터넷에 케이블 선을 통해 모뎀(modem)을 연결해야한다. 모뎀은 네트워크 통신에 필요한 신호 변환 장치이다.
이후 모뎀에 공유기(home router)를 연결해야한다. 공유기는 하나의 IP 주소로 여러 기기들이 동시에 인터넷을 사용할 수 있게 해주는 장치이다.
마지막으로 기기들을 공유기에 LAN선이나 wifi 등을 통해 연결해야한다. 이렇게 여러 기기들이 하나의 공유기에 연결되면 기기들은 같은 네트워크에 속하게 된다.

그런데 만약 LAN선을 꼽는 포트의 수가 부족할 경우 스위치(switch)를 연결해 LAN 포트 수를 늘려주어야한다. 스위치는 같은 네트워크 내의 기기들이 서로 통신할 수 있도록 하는 장치이고, 스위칭 허브나 허브라고도 불린다.

네트워크에서 데이터를 전송하는 2가지 방식

컴퓨터 네트워크에서 데이터를 전송하는 데에는 2가지 방식이 있다.

1. 회선 교환 방식

회선 교환 방식은 1대1 네트워크 연결을 위해 회선을 미리 점유해서 데이터를 전송하는 방식이다. 회선을 미리 점유하고 1대1로 데이터를 전송하기 때문에 회선을 점유하는 동안 다른 디바이스와 데이터를 주고 받을 수 없다.

회선 교환 방식의 대표적인 예시로는 전화가 있다. 전화가 회선 교환방식을 사용하는 이유는 아래와 같다.

연결이 끊어지지 않고 지속적으로 데이터를 전송해야한다.
통신에 있어서 신뢰성과 안전성이 있다.
지연이 최소화되어야한다.

2. 패킷 교환 방식

패킷 교환 방식은 데이터를 패킷이라는 작은 단위로 나누어 전송하는 방식이다. 회선을 점유하지 않기 때문에 여러 디바이스들이 동시에 다른 디바이스와 통신할 수 있다. 또한 데이터를 여러 패킷으로 나누었을 때 모든 패킷이 하나의 경로로 전송되는 것이 아니라 각각 최적의 경로로 독립적으로 전송된다.

패킷 교환 방식의 대표적인 예시로는 인터넷이 있다. 인터넷이 패킷 교환방식을 사용하는 이유는 아래와 같다.

인터넷은 다양한 종류의 데이터를 다양한 사용자에게 전송하는데, 이를 패킷으로 나누어 전송하여 효과적으로 처리할 수 있다.
여러 사용자와 동시에 통신할 수 있다.
패킷을 최적의 경로를 찾아 유연하게 다양한 경로로 전송할 수 있다.

내용에는 나오지 않았지만 알아야하는 기타 용어들이 있다.

노드(node): 네트워크를 이루는 장치들(모뎀, 컴퓨터, 스위치, 라우터 등)

종단 시스템(end system = 호스트 = host): 네트워크의 끝에 있는 노드. 클라이언트와 서버로 분류된다.

클라이언트(client): 다른 호스트의 데이터나 리소스를 요청하는 호스트

서버(server): 다른호스트에게 데이터나 리소스를 제공하는 호스트

참고: