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이 장의 목표
1장 네트워크 첫걸음은 아래와 같이 세 가지 목표가 있다.
- 네트워크가 무엇인지 이해한다.
- 패킷을 이해한다.
- 랜(LAN)가 왠(WAN)에 대해 이해한다.
LESSON 01 네트워크의 구조
네트워크(Network)는 인적 네트워크, 물류 네트워크 등 다양한 분야에서 사용할 수 있다. 이때 두 대 이상의 컴퓨터가 연결되어 서로 필요한 데이터 및 정보를 주고 받는 네트워크를 컴퓨터 네트워크 -이하 네트워크- 라 한다. 이러한 네트워크를 통해 서로 파일이나 메일을 주고받고, 웹 사이트를 열람할 수 있다. 그리고 인터넷(Internet)은 결국 이러한 네트워크들을 연결하는 거대한 네트워크를 의미한다. 위키피디아를 참고하면 아래와 같은 의미로 서술되어 있다.
인터넷(Internet)은 컴퓨터로 연결하여 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)라는 통신 프로토콜을 이용해 정보를 주고받는 컴퓨터 네트워크다.
The Internet (or internet) is the global system of interconnected computer networks that uses the Internet protocol suite (TCP/IP) to communicate between networks and devices.
이때 프로토콜(Protocol)을 이용한다는 걸 정의에서 알 수 있는데, 프로토콜은 일종의 규칙을 의미한다. 특히 웹 브라우저에서 사진과 문자를 보여 주기 위해 필요한 규칙이 있는데 바로 패킷(Packet)을 사용하는 것이다.
패킷은 컴퓨터 간에 데이터를 주고받을 때 네트워크를 통해 전송되는 데이터의 작은 조각을 의미한다. 다시 말해 네트워크를 통해 전송되는 데이터의 전송 단위라 생각하면 편하다.
패킷이라는 규칙을 사용하는 이유는 대역폭(Bandwidth) 때문이다. 대역폭은 단위 시간당 전송량을 의미한다. 한번에 너무 큰 크기의 데이터를 보내게 되면 다른 데이터가 전송되지 못하고 기다려야 하기 때문에 마치 교통 체증이 발생하는 것처럼 비효율적이라 작게 잘라서 보낸다고 생각하면 편하다.
하나의 데이터를 작게 잘라서 보내기 때문에 데이터를 전달받은 입장에서는 해당 데이터를 다시 원래대로 되돌려야 한다. 이때 전송되는 순서가 달라질 수도 있고 또 누락될 수도 있다. 디지털 데이터의 경우 송신할 때 -데이터를 보낼 때- 패킷의 순서에 맞춰 번호를 붙여 보내준다. 그러면 이를 수신하는 -데이터를 받는- 입장에서는 붙여진 순서에 따라 패킷을 조합하여 원래 데이터로 복구할 수 있다.
디지털 데이터(Digital Data)란 아래에서 설명하겠지만 쉽게 0과 1의 집합이라 생각하면 편하다. 컴퓨터는 사람의 언어를 이해할 수 없기 때문에 문자부터 하여 이미지, 영상 등의 모든 데이터를 0과 1로 해석하고 주고받는다.
LESSON 02 정보의 양을 나타내는 단위
모든 컴퓨터는 숫자 0과 1만을 다루는데 그 집합을 디지털 데이터(Digital Data)라 한다.
이때 0과 1의 정보를 나타내는 정보의 최소 단위를 비트(Bit)라 하며, 이 비트가 8개가 모여 8비트가 된 것을 바이트(Byte)라 한다. 컴퓨터는 기본적으로 바이트 단위로 데이털 읽고 쓴다.
정보의 최소 단위는 비트인데 기본적으로 데이터를 읽고 쓸 때는 바이트 단위로 행한다는 것을 헷갈려 하지 말자.
다시 말해 정보의 최소 단위는 비트이며 정보량의 단위는 바이트다.
이미지는 물론 문자 또한 이러한 0과 1, 다시 말해 2진수로 이루어져 있는데 어떤 특정 문자를 어떤 숫자에 대응시켜 놓은 표를 문자 코드(Character Code)라 한다. 문자 코드의 종류 중 대표적인 것이 바로 ASCII(American Standard Code for Information Interchange) 코드로 예를 들면 A 라는 문자를 입력하면 컴퓨터는 이를 정수 65 에 대응하여 이해하는 것이다. 이를 통해 문자를 전달받은 입장에서는 원래 값인 A 로 되돌려 사용자에게 보여줄 수 있다.
이처럼 컴퓨터가 이진법을 통해 인간의 언어를 규칙에 따라 변환하는 방식을 문자열 인코딩(Character Encoding)이라 한다. 이를 위해 사람들은 인간의 언어를 2진수 문자와 대응시킨 표를 만들었고 앞서 살펴본 ASCII 코드 외에도 EUC-KR, UTF-8 등 여러 대응표가 존재한다. 그리고 그 규칙이 종류에 따라 조금씩 다르고 대응하는 범위에 차이가 있기 때문에 인코딩에서 오류가 발생하여 가끔 문자가 페이지 상에서 깨져보이는 것이다.
결론적으로 이미지, 영상 뿐만 아니라 문자까지 모든 디지털 데이터가 패킷으로 나누어져 네트워크에 전송된다. 이때 유의할 점은 실제 네트워크에서는 비트 정보를 전기 신호로 변환하기 때문에 전기 신호가 전송되고 있다는 것인데 관련해서는 추후에 살펴보고자 한다.
LESSON 03 랜과 왠
근거리 통신망(Local Area Network, LAN)은 단어 그대로 특정 지역을 범위로 하는 네트워크를 의미한다. 주로 가정이나 작은 회사 등을 떠올리면 편하다.
이와 반대로 원거리 통신망(Wide Area Network, WAN)은 단어 그대로 넓은 범위에 구축된 네트워크를 의미한다. 근거리 통신망끼리의 연결을 위한 네트워크라 봐도 무관하다. 그렇다면 원거리에 있는 네트워크들끼리의 통신을 위해 중간에서 조정해주는 역할이 필요한데 인터넷 서비스 제공자(Internet Service Provider, ISP)가 이를 담당한다. 대표적인 국내 인터넷 서비스 제공자로는 KT, SK브로드밴드 등이 있다.
인터넷 서비스 제공자끼리도 계층(Tier)이 존재한다. 앞서 이야기한 KT 등의 국내 인터넷 서비스 제공자는 Tier-3에 속한다.
대서양 해저 케이블 등을 통해 네트워크 통신이 가능하게 인프라를 구축한 인터넷 서비스 제공자도 존재하는데 이들이 바로 최상위 계층에 속하는 Tier-1이다. 이들이 없으면 대륙 혹은 국가간의 네트워크 통신이 불가능하다. 따라서 각 계층은 상위 계층에 종속될 수밖에 없는 구조다.
쉽게 말해 서울에서 미국에 있는 사람이 올린 자료를 다운로드 받기 위해서는 우선 국내 인터넷 서비스 제공자인 Tier-3를 이용해야 하며, Tier-3는 Tier-2, Tier-2는 다시 Tier-1를 통해 미국과 서울을 연결한다. 이러한 종속을 통해서 결국 서울에서 미국에 있는 사람이 올린 자료를 다운로드 받을 수 있는 것이다.
근거리 통신망은 원거리 통신망보다 상대적으로 통신의 범위가 좁지만 그만큼 속도가 빠르며 오류가 적다. 하지만 원거리 통신망은 근거리 통신망보다 속도가 느리고 오류가 발생할 확률도 높지만 통신의 범위가 넓다.
LESSON 04 가정에서 하는 랜 구성
일반적으로 인터넷을 가정에서 개통할 때 두 가지를 결정해야 한다. 바로 인터넷 서비스 제공자와 인터넷 회선이다.
인터넷 서비스 제공자는 앞서 살펴봤던 것처럼 KT 등의 통신사를 떠올리면 되고, 인터넷 회서는 광케이블 같이 단어 그대로 어떤 선을 활용하여 인터넷을 연결할 것인지 결정하는 것이라 생각하면 된다. 선의 물질에 따라, 조금 더 과학적으로 이야기하면 전도되는 정도에 따라 속도 등이 달라지기 때문이다. 앞서 실제 네트워크가 비트 정보를 전기 신호로 변환한다는 게 이러한 측면과 연관된 이야기다.
인터넷 서비스 제공자, 인터넷 회선 말고도 장비가 하나 더 필요한데 바로 인터넷 공유기(Broadband Router)다. 영단어에서 알 수 있듯 가정에서 사용할 수 있는 라우터(Router)이며 인터넷 접속을 위해 필요한 장치다.
여기서 라우터란 네트워크 간에 패킷을 전송시켜 주는 장치다. 해당 패킷이 어디로 가야하는지 라우터는 경로를 찾아서 전달해주는 중간 다리 역할을 하며 이를 게이트웨이(Gateway) 역할을 한다고 한다. 쉽게 패킷이라는 손님을 태우고 목적지로 데려다주는 택시라 생각하면 편하다.
가정에서의 연결 방식은 크게 유선과 무선으로 나누는데 랜 케이블 등을 활용하여 직접 연결한 방식을 유선 랜, 와이파이 등을 활용한 방식을 무선 랜이라 한다.
LESSON 05 회사에서 하는 랜 구성
가정에서의 근거리 통신망 구축할 때와 회사에서 근거리 통신망을 구축할 때의 가장 큰 차이점은 바로 DMZ(DiMilitarized Zone)의 여부다. DMZ는 외부에 공개하기 위한 네트워크를 의미하며 그 종류에는 웹 사이트를 보여주기 위한 웹 서버, 메일을 주고받기 위한 메일 서버, 도메인 이름을 통해 회사의 서버에 접속하기 위한 DNS 서버 등이 있다. 가정에서는 보통 외부에 공개해야 할 이유가 딱히 없기 때문에 구축은 할 수 있지만 DMZ가 별도로 존재하지 않는다.
회사에서는 보통 가정보다 사용하는 컴퓨터, 프린터 등의 수가 월등히 많기 때문에 단순 라우터로만 네트워크를 구축하기 보다는 스위치(Switch)를 함께 사용한다. 따라서 각 서버나 컴퓨터와 프린터 등은 스위치를 통해 무선 랜에 연결하여 네트워크를 사용한다.
스위치 또한 라우터와 유사한 역할을 담당한다. 다시 말해 데이터가 스위치를 통해 목적지로 갈 수 있는 것이다. 라우터와 가장 큰 차이점은 라우터의 경우 네트워크 계층에 속하지만 스위치의 경우 데이터 링크 계층에 속하기 때문에 MAC 주소(Media Access Control Address)를 기반으로 작동한다는 것이다. 관련해서는 OSI 모델(Open Systems Interconnection Model)에 대한 부분으로 추후에 살펴보고자 한다.
회사는 이러한 서버를 운영하기 위해 몇 가지 선택지가 존재하는데 직접 선반을 설치하여 서버 장비실을 두고 운영하는 방식인 온프레미스(On-premise), 외부의 전용 시설을 따로 두어 관리하는 데이터 센터(Data Center), 컴퓨팅 서비스를 제공하는 업체를 이용하는 클라우드(Cloud)다. 특히 온프레미스와 클라우드는 반대되는 방법이므로 기억하면 좋다.
이 장에 등장한 용어 정리
네트워크(Network)
컴퓨터를 두 대 이상 연결하여 서로 데이터를 전송할 수 있는 통신망이다.
인터넷(Internet)
TCP/IP 프로토콜을 사용하는 세계 최대 규모의 네트워크다. 전 세계의 컴퓨터를 서로 연결하여 정보를 교환할 수 있도록 만든 하나의 거대한 컴퓨터 통신망이다.
패킷(Packet)
네트워크 통신을 할 때 사용되는 작게 분활된 데이터 조각으로 네트워크에서 전송하는 데이터의 기본 단위다.
비트(Bit)
정보의 최소 단위로 0 또는 1을 나타낸다.
바이트(Byte)
컴퓨터의 정보량 단위로 8비트를 1바이트라고 한다.
근거리 통신망(Local Area Network, LAN)
비교적 가까운 거리에 위치한 장치들을 서로 연결한 네트워크를 말한다. 집, 사무실, 학교 등의 건물과 같이 가까운 지역을 연결하는 네트워크다.
원거리 통신망(Wide Area Network, WAN)
근거리 통신망을 다시 하나로 묶는 거대한 네트워크다. 특정 도시, 국가, 대륙과 같이 매우 넓은 범위를 연결하는 네트워크를 말한다. 넓은 지역에 설치된 컴퓨터들 간의 정보와 자원을 공유하기에 적합하도록 설계한 컴퓨터 통신망이다.
인터넷 서비스 제공자(Internet Service Provider, ISP)
인터넷에 접속하는 수단을 제공하는 주체다. 일반 사용자, 기업체, 기관, 단체 등이 인터넷에 접속하여 인터넷을 이용할 수 있도록 돕는 사업자다.
서버(Server)
컴퓨터 네트워크에서 다른 컴퓨터에 서비스를 제공하기 위한 컴퓨터 또는 프로그램이다. 반대로 서버에서 보내 주는 정보 서비스를 받는 측 또는 요구하는 측의 컴퓨터 또는 프로그램은 클라이언트(Client)라고 한다.
DMZ(DeMilitarized Zone)
네트워크 구성 중에서 일반적으로 인터넷인 외부 네트워크와 인트라넷이라 불리는 내부 네트워크 사이에 위치한 중간 지대, 즉 서브넷(Subnet)을 말한다. 네트워크 보안 영역으로 외부 공격자가 내부 네트워크에 침투하는 것을 막는 역할을 한다.
서브넷은 네트워크를 논리적으로 분할한 것을 의미한다. 관련해서는 IP 주소 및 서브넷 마스크(Subnet MasK) 등에 대해서 살펴봐야 하는데 이는 추후에 살펴보고자 한다.
