[네트워크] 컴퓨터 네트워크란?

컴퓨터 네트워크의 개념

컴퓨터 네트워크란?

컴퓨터 네트워크는 통신 및 데이터 교환을 용이하게 하기 위해 함께 연결된 컴퓨터, 서버, 라우터, 스위치 및 기타 네트워킹 장비와 같은 상호 연결된 장치의 모음입니다.
이러한 장치는 유선 또는 무선 연결을 통해 연결되어 정보와 리소스를 공유할 수 있습니다.

가장 널리 사용되는 컴퓨터 네트워크는 상호 연결된 네트워크의 글로벌 네트워크인 인터넷입니다.
인터넷은 사용자가 전 세계 웹사이트의 정보와 서비스에 액세스할 수 있도록 WWW(World Wide Web)를 비롯한 다양한 프로토콜을 사용합니다.
WWW는 인터넷을 통해 액세스되는 상호 연결된 하이퍼텍스트 문서 시스템으로, 사용자가 하이퍼링크를 사용하여 웹 페이지 사이를 탐색할 수 있습니다.

요약하면 컴퓨터 네트워크는 통신 및 데이터 교환을 허용하는 연결된 장치의 시스템이며 인터넷과 WWW는 현대 컴퓨터 네트워크의 핵심 구성 요소입니다.

네트워크의 목적

1. 프로그램이나 데이터를 공유하여 사용할 수 있습니다.
독립적으로 사용하는 컴퓨터(Stand-alone 방식)에서 작성된 데이터를 전송하려면 플래시 메모리 등의 이동식 저장매체를 사용해야 합니다.
하지만 네트워크를 구성하게 되면 데이터를 쉽게 전송하거나 다운로드 받을 수 있습니다.
따라서 멀리 떨어져 있어도 네트워크로 연결이 되어있으면 쉽게 데이터를 공유할 수 있는 것입니다.

2. 프린터 또는 스캐너 등의 주변장치를 공유하여 사용할 수 있습니다.
사무실에 있는 모든 컴퓨터마다 프린터를 구매하여 직접 연결하게 되면 엄청난 비용이 소모될 것입니다.
따라서 한 대의 프린터를 네트워크에 연결하여 여러 컴퓨터에서 공유하여 사용함으로써 업무의 효율성을 높일 수 있습니다.
예를 들어, 학교 어디서든 컴퓨터를 교내 네트워크에 연결하면 교내 네트워크의 연결된 모든 프린터를 사용할 수 있는 것입니다.

3. 인터넷 회선을 공유하여 여러 대의 컴퓨터가 편리하게 인터넷을 사용할 수 있습니다.
전용선을 사용하는 학교에서 실습실에 네트워크로 연결된 여러 대의 컴퓨터가 동시에 인터넷을 사용할 수 잇습니다.

4. 데이터를 쉽게 백업할 수 있습니다.
컴퓨터에서 중요한 데이터를 네트워크에 연결된 공유 저장장치(클라우드 등)에 저장해 두면, 바이러스나 컴퓨터 고장 등으로 인하여 컴퓨터에 있는 데이터가 손상이 되더라도 쉽게 복원할 수 있습니다.
또한 요즘 백업서버 중 좋은 백업서버는 파일을 덮어쓰지 않고 시간대별로 저장해 둡니다.
따라서 어느 시점으로 복원하는 것도 가능한 것입니다.

정리하자면 인터넷에서 네트워크의 목적은 쉽고 간편하며 빠른, 자원(정보) 공유입니다.

네트워크의 장단점

장점

• 네트워크 데이터 통신을 통해 방대한 자료를 공유할 수 있다.
• 사진, 음악, 영상 등의 디지털 미디어를 볼 수 있다.
• 프로세스 분배를 통한 성능 향상

단점

• 바이러스나, 악성코드로인한 해킹으로 개인정보 유출 피해, 보안상의 문제
• 데이터 변조가 가능

네트워크의 종류

• WAN(Wide Area Network) : 광대역 네트워크
  지역 간 또는 대륙간의 넓은 지역의 컴퓨터를 연결. 인터넷은 전 세계 수십억 대의 컴퓨터를 연결하는 가장 큰 WAN.

• MAN(Metropolitan Area Network) : 대도시 영역 네트워크
  일반적으로 도시 및 정부기관이 소유, 관리함

• LAN(Local Area Network) : 근거리 영역 네트워크
  상대적으로 짧은 거리에 있는 컴퓨터를 연결. 예를 들어 사무실 , 학원, 병원의 모든 컴퓨터 연결 가능

• PAN(Personal Area Network) : 가장 작은 규모의 네트워크, 개인 네트워크
  약 5m 전후의 인접 통신. 예를 들어 아이폰과 맥에서 정보를 공유하는 형태

추가적인 네트워크 종류로는 WLAN, CAN, SAN, GAN, VPN, ISDN, Intranet, Extranet 등등으로 분류됩니다.

네트워크의 회선구성 방식

회선 구성 방식은 컴퓨터와 여러대의 단말기들을 연결하는 방식을 말합니다.

• 포인트 투 포인트(Point-To-Point) 방식
  중앙 컴퓨터와 단말기를 일대일로 연결하여 언제든지 데이터 전송이 가능

• 멀티 드롭(Multi-Drop) 방식
  멀티 포인트(Multi-Point) 방식이라고도 하며 다수의 단말기들을 한 개의 통신 회선에 연결

• 회선 다중 방식
  여러 대의 단말기들을 다중화 장치를 통해 중앙 컴퓨터와 연결하는 방식

네트워크의 데이터 교환 방식

• 회선 교환 방식
  통신을 원하는 두 지점을 교환기를 이용하여 물리적으로 접속시키는 방법
  (ex: 음성 전화망)

• 공간 분할 교환 방식
  기계식 접점과 전자교환기의 전자식 접정 등을 이용하여 교환을 수행하는 방식.
  (ex: 음성 전화용 교환기)

• 시분할 교환 방식
  전자부품이 갖는 고속성과 디지털 교환 기술을 사용하여 다수의 디지털 신호를 시분할적으로 동작시켜 다중화하는 방식

네트워크 통신 방식

• 유니 캐스트
  네트워크에 다수의 대상이 있을 때 그중 특정 대상이랑만 1:1 통신하는 방법

• 멀티 캐스트
  네트워크에 다수의 대상이 있을 때, 그중 특정 대상들이랑만 1:N 통신하는 방법

• 브로드 캐스트
  네트워크에 다수의 대상이 있을 때, 그 모든 대상과 통신하는 방법

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네트워크와 관련된 핵심 개념

라우터
라우터는 LAN(Local Area Network) 내의 여러 장치를 연결하거나 LAN을 인터넷에 연결하는 것과 같이 서로 다른 네트워크 간에 데이터 패킷을 전달하는 네트워킹 장치입니다.
라우터는 라우팅 테이블과 프로토콜을 사용하여 데이터 패킷이 목적지에 도달하는 가장 효율적인 경로를 결정합니다.

호스트
컴퓨터 네트워킹에서 호스트는 네트워크에 연결되어 있고 컴퓨터, 서버 또는 기타 네트워크 지원 장치와 같이 데이터를 보내거나 받을 수 있는 모든 장치를 의미합니다.

클라이언트
클라이언트-서버 모델에서 클라이언트는 서버에 서비스 또는 리소스를 요청하는 장치 또는 소프트웨어 응용 프로그램입니다.
클라이언트는 데스크톱 컴퓨터, 랩톱, 스마트폰 또는 네트워크를 통해 서비스에 액세스하는 기타 장치일 수 있습니다.

서버
서버는 호스팅 웹 사이트, 이메일 서버 또는 파일 서버와 같은 네트워크의 다른 장치에 서비스 또는 리소스를 제공하는 컴퓨터 또는 소프트웨어 응용 프로그램입니다.
서버는 클라이언트의 여러 요청을 처리하도록 설계되었으며 대량의 데이터를 저장하고 관리할 수 있습니다.

IP 주소
인터넷 프로토콜 주소의 줄임말인 IP 주소는 네트워크에 연결된 각 장치에 할당된 숫자 식별자입니다.
IP 주소는 네트워크에서 장치를 식별하고 찾는 데 사용되어 데이터 패킷을 보내고 받을 수 있습니다.

스위치
스위치는 근거리 통신망(LAN) 내의 장치를 연결하고 장치 간에 데이터 패킷을 전달하는 네트워킹 장치입니다.
스위치는 MAC 주소를 사용하여 데이터 패킷을 식별하고 적절한 대상 장치로 전달하여 네트워크 통신의 효율성을 향상시킵니다.

스위칭
스위칭은 네트워크 내의 장치 간에 데이터 패킷을 전달하는 프로세스를 말합니다.
네트워크 내에서 데이터 패킷이 전달되는 방식을 결정하는 이더넷 스위칭, VLAN 스위칭 및 라우팅을 비롯한 다양한 유형의 스위칭이 있습니다.

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데이터를 주고받는 방식

회선교환(Circuit Switching) 방식

회선교환 방식은 회선 독점을 통한 통신방식이라고 볼 수 있습니다.
회선교환 방식의 가장 큰 특징은 전용선 할당에 있습니다.

📌image : 회선교환 방식

전송할 데이터가 있다고 하면 위와 같이 전송을 위한 전용선을 할당하고 해당 선로로 모든 데이터를 전송합니다.

위 그림과 같이 송수신을 연결하는 전용선을 설정하고 전송을 하는게 핵심입니다.

회선교환의 특징

• 회선교환은 통신 회선을 설정하여 데이터를 교환하는 방식
• 회선 교환방식으로 음성 전화 시스템에 사용됨
• 송신자의 모든 데이터는 동일한 경로로 전송됨
• 안정적인 통신이 가능함
• Point-To-Point 방식으로 연결됨
• 통신중 중간경로에 문제가 발생할 경우 전체 연결이 끊어짐 (새로운 경로를 통한 새로운 회선할당 필요)

회선교환의 장점

• 대용량 + 고속 데이터 처리에 우수
• 고정적인 대역폭을 사용
• 연속적인 데이터 처리에 우수

회선교환의 단점

• 회선 이용 효율이 떯어짐 (대역폭 낭비)
• 통신과정에서 회선문제시 회선할당부터 다시해야함
• 통신비용이 고가임

패킷교환(Packet switching) 방식

패킷교환은 회선교환과 다르게 전용선의 개념이 없습니다.

패킷교환은 전송하려는 데이터를 패킷이라는 단위로 나눠 네트워크망으로 뿌려주게 됩니다.

이때 패킷에는 해당 데이터가 어떤 데이터의 몇번째 데이터인지의 정보와 최종 목적지에 대한 정보가 들어있습니다.

위의 정보를 라우터가 보고 패킷을 최적경로를 향해 전달하게 됩니다.

이때 최적경로는 단순하게 거리만을 계산하는 것이아니라, 망의 혼잡도(대역폭 사용율), 연결상태, 기타 설정등에 따라 그때그때 변경될 수 있기 때문에 경로는 수시로 변경될 수 있습니다.

따라서 특정한 데이터가 100개의 패킷으로 분해되어 전송된다면, 100개의 패킷들은 라우터에의해 서로다른 경로로 전송될 수 있고, 최종적으로 목적지에 100개의 패킷이 전달되면 패킷의 순서를 통해 다시 원래의 데이터로 합쳐지는 방식입니다.

📌image : 패킷교환 방식

위의 그림과 같이 3개의 패킷이 [왼쪽]에서 [오른쪽]으로 전송될 때, 각각의 패킷은 서로 다른 경로로 전송될 수 있습니다.

또한 이러한 특성 때문에 전송되는 패킷은 순서와 다르게 수신될 수 있습니다.

패킷교환의 특징

• 전송되는 패킷은 여러 경로를 이용가능(패킷별로 최적의 경로 선택)
• 송신 패킷의 순서와, 수신 패킷의 순서가 다를 수 있음
• 전송 속도 및 흐름 제어가 가능
• 에러 탐지가 가능(패킷정보를 통해)
• 일반적인 인터넷 망에서 사용됨

패킷교환의 장점

• 회선의 이용률이 높음
• 에러 및 장애에 강함
  (라우터 고장시 다른 경로를 즉각적으로 이용, 애러에 대해 특정 패킷만 재전송 가능)
• 인터넷 뿐만 아닌 다양한 통신망에서 사용가능(전화도 가능)

패킷교환의 단점

• 경로 탐색과정에서 지연이 발생됨
• 전송량 증가에 따라 지연율이 급격하게 상승
• 패킷헤더 추가로 인한 오버헤드 발생이 가능함

회선교환 방식과 패킷교환 방식 차이점

구분	회선 교환 방식	패킷 교환 방식
전용 전송로	있음	없음
전송 단위	연속적인 데이터	패킷
전송 경로	동일한 전송 경로	가상 회선 방식 : 전체 패킷에 대해 동일한 전송경로 데이터그램 방식 : 각 패킷마다 임의의 전송 경로
전송 데이터와 수신 데이터의 순서	일치	가상 회선 방식 : 일치 데이터그램 방식 : 불일치
적합한 전송 형태	연속적 전송	일시적 전송
오버헤드	연결 설정 후 불필요	각 패킷마다 필요

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참고자료