[네트워크] 네트워크의 거시적 구조

windowook·2024년 6월 17일

🌱 네트워크의 기본 구조

호스트

네트워크의 가장자리에 위치한 노드는 네트워크를 통해 흐르는 정보를 최초로 생성 및 송신하고,
최종적으로 수신합니다. 이때 가장자리 노드에 해당하는 것들이 네트워크에서 호스트라고 불립니다.
서버 컴퓨터, PC, 스마트폰 모든 것들이 호스트입니다.

호스트의 대표적인 역할은 두 가지가 있습니다.

서버 : ‘어떠한 서비스’를 제공하는 호스트.
여기서 ‘어떠한 서비스’란 파일이 될 수도 있고 웹페이지가 될 수도 있습니다.
서버라는 용어는 serve = 제공하다라는 의미에서 나왔습니다.
클라이언트 : 서버에게 어떠한 서비스를 요청하고 서버의 응답을 제공받는 호스트.

단 서버와 클라이언트는 완전히 배타적인 개념을 의미하지는 않습니다.
서버 역할을 수행할 수 있는 노드와 클라이언트 역할을 수행할 수 있는 노드가 나뉘어져서 존재하지만
둘을 모두 수행할 수 있는 노드도 존재합니다.

네트워크 장비

가장자리 노드 말고 네트워크 가장자리에 위치하지 않은 노드, 호스트 간 주고받을 정보가 중간에 거치는 노드입니다.
이를 중간 노드라고 함. 중간 노드에는 이더넷 허브, 스위치, 라우터, 공유기 등이 속합니다.
이것들을 네트워크 장비라고 부르기도 합니다.

그래서 이 네트워크 장비는 호스트 간 주고받는 정보와 원하는 수신지까지 안정적이고 안전하게 전송합니다.
서버와 클라이언트 간 개념과 마찬가지로, 호스트와 네트워크 장비 또한 완전히 배타적인 개념이 아닙니다.

통신 매체

호스트와 네트워크 장비는 유무선 매체를 통해 연결되어 있어야 합니다.
그래서 각 노드를 연결하는 간선을 통신 매체라고 합니다. 통신 매체는 크게 유선과 무선으로 나뉩니다.

메세지

통신 매체로 연결된 노드가 주고받는 정보를 메세지라고 합니다.
메세지는 웹페이지가 될 수도, 파일이 될 수도, 메일이 될 수도 있습니다.

🌱 네트워크의 범위

LAN

Local Area Network
근거리 통신망을 의미. 가정, 기업, 학교처럼 한정된 공간에서의 네트워크를 LAN이라고 합니다.

WAN

Wide Area Network
원거리 통신망을 의미합니다. 인터넷이 WAN에 속합니다.
서로 다른 LAN에 속한 호스트끼리 메세지를 주고받아야 할 때 WAN이 필요하니다.

WAN은 ISP(Internet Service Provider)라는 인터넷 서비스 업체가 구축하고 관리합니다.
ISP는 사용자에게 WAN에 연결 가능한 회선을 임대하는 등 WAN과 관련된 다양한 서비스를 제공합니다.
인터넷을 사용하기 위하여 ISP와 계약했기 때문에, 우리가 인터넷 사용 요금을 내는 것입니다.

인터넷이 WAN의 전부는 아닙니다.
특정 조직에서 불특정 다수에게 공개되지 않은 WAN을 구축하여 사용하기도 합니다.
회사나 군대의 인트라넷같은 사설 네트워크가 WAN을 사용하는 경우입니다.

그리고 WAN과 LAN 사이에는 다음과 같은 좀 더 세부적인 네트워크 분류가 존재합니다.

CAN(Campus)	MAN(Metropolitan)
학교 또는 회사의 여러 건물 단위로 연결되는 규모의 네트워크	도시나 대도시 단위로 연결되는 규모의 네트워크

🌱 메세지 교환 방식

회선 교환 방식

메세지 전송로인 회선을 설정하고 이를 통해 메세지를 주고 받는 방식입니다.
회선을 설정한다는 것은 두 호소트를 연결했다는 말과 같습니다.
회선 교환 네트워크에서는 호스트들이 메세지를 주고 받기 전에 두 호스트를 연결한 후
연결된 경로로 메세지를 주고 받습니다.
이러한 특성 덕분에 주어진 시간 동안 전송되는 정보의 양이 비교적 일정한 편입니다.

회선 교환 네트워크가 동작하기 위해서는 호스트 간의 회선을 적절하게 설정해야 하는데,
회선 스위치라는 회선 교환 네트워크 장비가 이 역할을 수행합니다.

회선 교환 방식의 대표적인 사례는 전화망입니다.
누군가에게 전화를 걸면 수신자가 전화를 받기 전에 송신자와 수신자 사이에 연결이 설정되어야 하고,
한 번 연결이 설정되면 연결된 전송로를 통해서만 전화가 가능합니다.
그래서 회선 교환 방식은 회선 이용률이 낮아질 수 있다는 문제 존재합니다.
메세지를 주고 받지는 않는데 회선만 점유중인 호스트들이 있다면 다른 호스트들의 메세지 통신을 막는 꼴이 됩니다.

패킷 교환 방식

패킷 교환 방식은 회선 교환 방식의 문제점을 해결한 방식입니다.
메세지를 패킷이라는 작은 단위로 쪼개어 전송합니다.
패킷은 교환 네트워크 상에서 송수신되는 메세지의 단위를 일컫습니다.
현대의 인터넷은 대부분은 패킷 교환 방식을 사용중입니다.

예시로 패킷 교환 네트워크에서 2GB 크기의 영상을 다운로드 한다면,
2GB 크기의 영화 파일이 패킷의 크기만큼 분할되어 전송됩니다.
이렇게 분할된 패킷들은 수신지에 도달한 뒤에 재조립됩니다.
이러한 방식은 메세지를 송수신하는 두 호스트가 하나의 전송 경로를 점유하지 않기 때문에
네트워크 이용 효율이 상대적으로 높습니다.

패킷이 먼 곳에 있는 나라로 이동한다면 패킷 교환 방식은 정해진 경로만으로 메세지를 송수신 하지는 않습니다. 다양한 중간 노드를 거쳐 이동하게 되는데 그 중 패킷 스위치는 패킷이 수신지까지 올바르게 도달할 수 있도록 최적의 경로를 결정하거나 패킷의 송수신지를 식별. 패킷 스위치 장비에는 라우터와 스위치가 있습니다.

패킷은 소포라는 의미처럼 택배를 배송하는 것과 같은 개념입니다.
네트워크에서 사용하는 소포인 패킷에는 이를 통해 전송하고자 하는 데이터가 있는데 그것을 페이로드라고 합니다.

페이로드는 헤더와 같이 패킷에 포함됩니다. 트레일러라는 정보가 패킷 뒤에 포함됩니다.
헤더와 트레일러 둘 다 패킷에 붙는 일종의 부가 정보이거나 제어 정보에 해당됩니다.

정리하면 페이로드는 소포 안의 물건이고 헤더나 트레일러는 택배 상자의 송장입니다.

주소

패킷의 헤더에 담기는 대표적인 정보, 주소는 송수신지를 특정하는 정보를 의미합니다.
IP 주소, MAC 주소 모두 네트워크에서 사용되는 주소입니다.

송수신지를 특정할 수 있는 주소가 있다면 송수신지 유형에 따라 다양한 방식으로 메세지 전송 가능합니다. 수신지를 특정 호스트 하나로 지정할 수도 있고, 네트워크 내 모든 호스트로 지정할 수도 있습니다.또 수신지를 자신과 동일한 그룹에 속한 호스트로 지정할 수도 있습니다. 송수신지 유형별 전송 방식은 다양한 종류가 있지만 네트워크의 기본 동작을 파악하기 위해 알아야 할 가장 중요한 전송 방식은 유니캐스트와 브로드캐스트입니다.