🌐 인터넷

📌 알아두어야 할 용어

• 이더넷 케이블 : 원래 전화선 용도로 쓰이다가 현대에서는 주로 근거리 통신망(Local Area Network)을 구축하기 위해 사용되는 케이블이다. 가장 흔하게는 랜선이라고 불린다.
• IP(Internet Protocol) : 인터넷에 연결되어 있는 모든 장치들(컴퓨터, 서버 장비, 스마트폰 등)을 식별할 수 있도록 각각의 장비에게 부여되는 고유 주소이다.
• 클라이언트 : 데이터나 서비스를 요청하는 역할을 하는 컴퓨터나 장치를 의미한다. 예를 들어, 우리가 웹 브라우저(Chrome, Edge 등)를 사용하여 웹사이트에 접속하거나, 스마트폰으로 이메일을 확인할 때, 이 브라우저나 스마트폰은 클라이언트 역할을 한다.
• 서버 : 클라이언트의 요청에 응답하여 데이터를 제공하는 역할을 하는 컴퓨터나 장치를 의미한다. 서버는 항상 네트워크에 연결되어 있어 클라이언트가 요청할 때 데이터를 처리하고 응답한다.

🔍 인터넷이 뭐에요?

인터넷이란? 여러 통신망을 하나로 연결한다는 의미의 인터 네트워크(inter-network)라는 말에서 시작되었으며, 전 세계 컴퓨터들을 하나로 연결하는 거대한 통신망을 의미한다. 이러한 인터넷은 클라이언트와 서버로 구성되며, TCP/IP라는 기본 프로토콜을 통해 제공되고 있다. 즉, 인터넷이란 수많은 클라이언트 컴퓨터와 서버 컴퓨터, 그리고 이들로 구성된 네트워크들의 집합체인 것이다.

✨ 인터넷의 특징

1. 인터넷은 서로 동시에 참여할 수 있는 쌍방향 통신을 제공한다.
2. 컴퓨터는 저장이 가능하므로 메시지를 보내는 사람과 받는 사람 모두 시간에 제약을 받지 않고 컴퓨터가 네트워크에 연결만 되어 있다면 언제든지 메시지를 주고받을 수 있다.
3. 초기 인터넷에서는 텍스트로만 통신이 가능했지만 현재에는 이미지, 음성, 동영상 등 다양한 포맷으로 통신이 가능하다.
4. 인터넷은 직업이나 사회적 지위, 직책, 인종, 나이 등을 서로 알 수 없는 익명성을 제공한다.

📡 인터넷의 작동원리

인터넷은 어떻게 연결이 되어있는가?

예를 들어, 두 개의 컴퓨터가 통신이 필요할 때, 우리는 다른 컴퓨터와 물리적으로 이더넷 케이블 또는 무선(WIFI, Bluetooth 등)으로 연결되어 있어야 한다.

하지만 현대에서의 네트워크는 두 대의 컴퓨터만 쓰는 것이 아닌 수많은 컴퓨터들이 연결되어 있다. 이러한 수많은 컴퓨터들을 이더넷 케이블 및 무선으로 일대일로 연결을 하게 되면 수많은 케이블이 필요하게 되어 비효율적이다.

이 문제를 해결하기 위해 네트워크의 각 컴퓨터는 라우터라는 특수한 장치에 연결하는 방법을 사용하는데 이렇게 라우터를 사용하게 되면 아래의 그림처럼 10개의 케이블만 사용하게 되어 더 효율적이게 된다. 여기서 라우터란 둘 이상의 패킷 전환 네트워크 또는 서브 네트워크를 연결하는 장치이며 라우터는 데이터 패킷을 의도한 IP 주소로 전달하여 이러한 네트워크 간의 트래픽을 관리하고, 여러 장치가 동일한 인터넷 연결을 사용할 수 있도록 하는 등, 두 가지 주요 기능을 제공하는 역할을 한다. 라우터를 항공 교통관제사로, 네트워크로 전송되는 데이터 패킷을 다른 공항으로 향하는 비행기로 생각하면 비유가 쉬울 것이다.

또한 컴퓨터와 컴퓨터끼리 연결이 가능하듯이 라우터와 라우터끼리도 연결이 가능하다. 이러한 방식으로 네트워크를 무한히 확장할 수 있는 것이다.

하지만 이 방식을 우리가 인터넷이라고 부르는 것에 매우 가깝지만, 한 가지 놓치고 있는 것이 있다. 우리가 오늘날의 인터넷으로 이웃과 근처에 사는 친구 혹은 가족들하고만 인터넷으로 소통을 하는 것이 아니고 전 세계 사람들과 소통을 하는 것인데 이렇게 멀리 살고 있는 사람들과도 인터넷으로 연결되기 위해서는 아주 먼 곳까지 유선 케이블을 연결을 할 수는 없으니 집집마다 있는 전화선을 통해 장거리 네트워크를 연결하기로 했다. 이러한 전화선을 이용해 네트워크와 전화 시설을 연결하기 위하여 모뎀이라는 특수한 장비를 사용한다. 이 장치는 우리 네트워크의 정보를 전화 시설에서 처리할 수 있는 정보로 바꾸며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

다음으로 모뎀을 통해 전화 시설에 연결이 되면 장거리로 데이터를 주고받기 위해 네트워크를 인터넷 서비스 제공 업체 (Internet Service Provider, ISP) 에 연결한다. ISP는 모두 함께 연결되는 몇몇 특수한 라우터를 관리하고 다른 ISP의 라우터에도 액세스할 수 있는 회사이다. 우리나라에는 SKT, KT, LG 등이 있다. 이렇게 우리 네트워크의 메시지는 ISP 네트워크의 네트워크를 통해 대상 네트워크로 전달된다. 따라서 인터넷은 이러한 전체 네트워크 인프라로 구성된다.

그렇다면 인터넷을 통해 어떻게 데이터를 주고 받는가?

인터넷에서 데이터를 주고받는 과정은 DNS 요청부터 데이터 패킷 전송까지 여러 단계를 거칩니다. 각 단계에서 어떤 일이 일어나는지 살펴보겠습니다. 만약 우리가 구글에 접속을 한다고 가정을 해보자 URL로 www.google.com을 입력하게 되면 다음과 과정을 거쳐서 데이터를 주고받게 된다.

1️⃣ 도메인 이름을 IP로 변환 (DNS 요청)

이 단계를 설명하기 전에 DNS에 대해서 알 필요가 있는데 간단하게 설명하자면 DNS(Domain Name System) 란 우리가 웹사이트에 접속을 하려고 할 때 그 서버의 IP 주소를 알아야 하는데 예를 들어, 192.xxxx.xxxx로 이루어진 IP 주소를 입력하여 접속을 하려고 하면 이를 기억하고 있어야 하는데 이러한 IP 주소를 사람들이 외우기 쉽지 않기 때문에 이를 사람이 읽고 기억하기 쉬운 이름으로 특정 웹사이트에 접속할 수 있도록 해주는 것이다.

즉, 여기서 우리가 입력한 www.google.com은 사람이 읽기 쉽도록 만든 도메인 주소이다. 이렇게 구글 도메인 주소를 입력을 하여 접속을 시도하면 브라우저는 DNS 서버를 통해 입력한 URL의 IP 주소를 찾는다.

2️⃣ 데이터 패킷 생성

우리가 입력한 도메인의 IP 주소를 확인한 뒤, 브라우저는 해당 서버에 데이터를 요청하기 위해 요청 메시지(Request Message) 를 만든다. 이 요청 메시지는 인터넷을 통해 전달될 수 있는 작은 조각들로 나뉘며, 이를 데이터 패킷(Packet) 이라고 한다. 한마디로, 인터넷에서는 용량이 큰 요청을 한 번에 보내는 대신, 작은 조각들로 나누어 전송한다고 보면 된다.

이렇게 하면 네트워크의 효율성을 높이고, 전송 중 일부 데이터가 손실되더라도 전체 데이터의 복구가 가능하다. 데이터 패킷은 헤더와 페이로드 그리고 트레일러 세 부분으로 구성된다. 헤더에는 패킷 길이, 프로토콜, 보낸/받는 사람의 IP 주소 등이 포함된다. 페이로드는 패킷의 본문에 해당하며 실제 테이터를 담고 있는 부분이다.

쉽게 말해, 페이로드는 인터넷에서 실질적으로 주고받고 싶은 데이터를 담고 있는 부분이다. 트레일러는 데이터 전송이 완료된 후 패킷의 끝부분에 추가되는 정보로, 주로 오류검사에 사용된다.

3️⃣ 데이터 전송 (라우터와 네트워크 공유)

생성된 패킷은 사용자의 집을 떠나서 ISP로 도달하게 되고 이러한 ISP 네트워크에서 라우터가 패킷을 목적지로 보내기 위해 최적의 경로를 선택하고 전송한다. 전송하게 되면 패킷은 여러 네트워크를 거치며 구글의 서버가 있는 데이터 센터로 이동한다. 먼 거리로 전송을 할 때에는 경우에 따라 해저 광케이블이나 위성을 통해 대륙 간 이동이 이루어지는데 오늘날 대부분 해저 광케이블을 통해서 주로 대륙 간 데이터 전송이 이루어진다.

4️⃣ 구글 서버에서 데이터 처리 및 응답 생성

패킷이 구글 서버에 도착하면, 서버는 이를 확인하고 처리한다. 패킷의 헤더와 페이로드, 트레일러를 분석하여 어떤 데이터를 요청했는지 파악한다. 파악한 후 요청에 맞는 응답 데이터를 필요한 경우 데이터베이스 조회나 내부 연산을 통해 응답 데이터를 생성한다. 요청과 마찬가지로 데이터를 데이터 패킷으로 나누어서 생성한다.

5️⃣ 응답 데이터 전송

구글 서버가 준비한 응답 데이터 패킷은 네트워크를 통해 요청과 같은 방법으로 다시 사용자에게 전송된다. 이 과정에서도 패킷은 여러 네트워크를 거친다.

6️⃣ 사용자의 브라우저에서 데이터 조립 및 렌더링

사용자에게 전송된 응답 데이터를 바탕으로 브라우저는 응답받은 데이터 패킷을 재구성해 원래의 데이터를 복원한다. 복원한 다음 데이터를 화면에 렌더링(rendering) 하여 사용자게 구글 메인 페이지를 볼 수 있도록 한다.

📊 요약

1. 사용자가 www.google.com 입력 → 브라우저가 DNS 요청으로 IP 주소를 얻음.
2. 데이터 요청 메시지를 생성해 패킷으로 나눔.
3. 패킷이 네트워크를 통해 서버로 전송.
4. 서버에서 요청 처리 후 응답 데이터 생성.
5. 응답 데이터가 네트워크를 통해 다시 사용자에게 전송.
6. 브라우저가 데이터를 재구성해 화면에 표시.

참고
인터넷 개념 - https://www.tcpschool.com/webbasic/intro
인터넷 작동원리(1) -https://developer.mozilla.org/ko/docs/Learn_web_development/Howto/Web_mechanics/How_does_the_Internet_work
인터넷 작동원리(2) - https://gyunny.tistory.com/2
패킷 - https://jdcyber.tistory.com/12