네트워크 (기본 개념)

 

 

 

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네트워크란 무엇일까?

 

 

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네트워크 (Network)

 

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네트워크는

두 대 이상의 컴퓨터 or 장치가 데이터를 주고받기 위해 서로 연결된 구조를 의미한다.

 

 

위 그림의 형태를 아래의 그래프로 표현할 수 있다.

 

• 노드  :  컴퓨터 or 장치와 같은 정보를 송수신하는 역할을 하며, 데이터를 생성, 처리, 전달하는 주체다.
• 엣지  :  노드들 간의 연결을 나타내며, 데이터를 전달하는 경로다.

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네트워크의 기본 구조

 

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• 호스트  :  네트워크의 가장자리에 위치하는 노드 (정보를 최초로 송신 및 최종적으로 수신)
                  (ex 컴퓨터, 스마트폰, TV 등)
• 네트워크 장비  :  호스트 외의 노드, 호스트 간 주고받을 정보를 중간에 거치는 노드
                              (ex 공유기, 스위치, 라우터, 이더넷 허브 등)
• 통신 매체  :  각 노드를 연결하는 간선 (유선으로 연결 or 무선으로 연결)
• 메시지  :  통신 매체로 연결된 노드가 주고받는 정보

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LAN, WAN, CAN, MAN

 

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LAN, WAN, CAN, MAN은

네트워크의 범위에 따라 분류하려 부르는 용어다.

 

 

LAN (Local Area Network)

가까운 지역을 연결한 근거리 통신망으로

가정집, 기업, 학교처럼 한정된 공간에서 구성된 네트워크를 의미한다.

 

근거리 네트워크로 속도가 빠르고 설치가 간편하다.

 

 

 

CAN (Campus Area Network)

어느 정도 넓은 구역에서 여러 건물을 연결하는 통신망으로

대학 캠퍼스, 병원, 군사 기지처럼 특정 구역에서 구성된 네트워크를 의미한다.

 

여러 개의 LAN을 연결하여 특정 조직의 제한된 지역에서 사용하는 네트워크로,

하나의 통합된 네트워크로 관리되어 보안과 통신이 용이하다.

 

 

 

MAN (Metropolitan Area Network)

도시 단위로 형성된 네트워크로,

도시 전체의 여러 LAN과 CAN을 연결하여 도심 지역에서 구성된 네트워크를 의미한다.

 

 

 

WAN (Wide Area Network)

국가, 대륙, 전 세계처럼 넓은 지역을 커버하는 광역 통신망으로,

다양한 네트워크들을 연결하여 전 세계의 컴퓨터가 서로 통신할 수 있도록 하는 네트워크다.

 

WAN은
ISP(Internet Service Provider)라는 인터넷 서비스 업체가 구축하고 관리한다.
ISP는 사용자에게 인터넷과 같은 WAN에 연결 가능한 회선을 임대해 주고 요금을 받는다.
(한국의 대표적인 ISP는 KT, LGU+, SK 가 있다.)

 

 

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호스트 간의 메시지 교환하는 네트워크 방식

 

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호스트들이 네트워크를 통해 정보(메시지)를 주고받는 방식에 따라

네트워크를 분류하는데 대표적으로 2가지가 존재한다.

• 회선 교환 방식 (Circuit Switching)  [ 회전 교환 네트워크 ]
• 패킷 교환 방식 (Packet Switching) [ 패킷 교환 네트워크 ]

 

 

회선 교환 방식 (Circuit Switching)

메시지(정보)를 전송하기 위한 회선(Circuit)을 설정하고

이를 통해 메시지(정보)를 주고받는 방식이다.

 

여기서 "회선을 설정"한다는 것은 "두 호스트가 연결"되었다는 것이고, "전송로를 확보"했다는 의미와 같다.

즉, 회선 교환 네트워크에서는 호스트들이 메시지(정보)를 주고받기 전에 회선을 설정하여 두 호스트를 연결한 후,

연결된 경로를 통해 메시지(정보)를 주고받게 된다.

 

통신이 시작되기 전에 송신자와 수신자 간에 고정된 통신 경로를 미리 설정하여,
데이터가 오직 그 경로를 통해서만 전달되는 방식이다.

 

 

좌측 그림처럼 네트워크가 구성되어 있는 상태에서

A -> D로 메시지(정보)를 전송하기 위해서는

우측 그림처럼 A와 D사이를 연결하는 회선(붉은 선)을 설정한 뒤에서야 해당 경로를 통해 메시지를 주고받을 수 있다.

(해당 붉은 선을 통해서만 메시지를 주고받을 수 있다.)

 

즉, 회선 교환 방식을 사용하면

두 호스트 사이에 연결을 확보한 후에 해당 경로만 통해서 메시지를 주고받는 특성 덕분에

주어진 시간 동안 전송되는 정보의 양이 비교적 일정하다는 장점이 존재한다.

(경로가 고정되어 있어 데이터 전송 도중에 경로가 변하지 않아 안정적인 전송 품질 보장)

 

다만, 설정된 회선은 해당 호스트의 통신을 위해서만 사용되기 때문에

통신이 이루어지는 동안에는 해당 경로가 다른 데이터 전송에 사용할 수 없다.

즉, 두 호스트 간의 통신이 완전히 끝나지 않는 이상 사용 중인 회선에는 다른 호스트가 사용할 수 없다.

(통신이 완전 종료되면 경로가 해제되어 사용 가능)

 

회선 교환 네트워크가 올바르게 동작하기 위해서는 호스트 간의 회선을 적절하게 설정해야 하며,
해당 역할을 수행해주는 네트워크 장비로는 "회선 스위치"가 있다.

회선 스위치는
호스트 사이에 1:1 전송로를 확보해 주는 네트워크 장비다.

 

 

 

패킷 교환 방식 (Packet Switching)

기존의 "회선 교환 방식"의 문제점을 해결한 방식으로,

메시지(정보)를 패킷(Packet)이라는 작은 단위로 쪼개서 전송하는 방식이다.

 

패킷의 구성 요소
- 페이로드 (Payload)   :   전송할 실제 데이터
- 헤더 (Header)   :   패킷에 대한 정보 (목적지까지 올바르게 전달되기 위한 메타데이터)
- 트레일러 (Trailer)  :   오류 검사를 위한 정보 (특정 상황에서만 사용함)

 

"회선 교환 방식"과는 달리

회선을 설정하지 않고 전달할 데이터를 패킷으로 나누어 여러 경로를 통해 전송하여

여러 호스트가 동시에 경로를 사용할 수 있어서 네트워크 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 해 준다.

 

현대 인터넷은 대부분 "패킷 교환 방식"을 사용한다.

 

 

과정

1. 큰 데이터를 일정한 크기의 "패킷"으로 나눠 전송 (각 패킷에는 목적지 주소, 순서 등의 정보가 포함)
2. 패킷 스위치는 해당 패킷의 정보를 확인하여 올바른 경로를 선택하여 전달
3. 목적지에 도착 (패킷이 출발한 순서대로 도착하지 않을 확률이 높음)
4. 목적지에서는 도착한 패킷의 정보에서 순서를 확인하여 올바른 순서로 재조립 (데이터 복구)

패킷이 출발한 순서대로 도착하지 않을 확률이 높은 이유
패킷들이 전송할 때 현재 네트워크 상황에 따라 최적의 경로를 통해 전송되므로
여러 패킷들은 서로 다른 경로를 통해 전송될 확률이 높아 순서대로 도착하지 않는다.

 

패킷 교환 네트워크에서는 데이터 전송할 때 정해진 경로가 없으므로
중간 노드들이 패킷의 정보를 확인하여 어디로 전송해야 최적의 경로를 통해 전송하는지 파악해서 전송하는데,
해당 역할을 하는 중간 노드를 "패킷 스위치"라고 부른다.

패킷 스위치는
패킷이 수신지까지 올바르게 도달할 수 있도록 최적의 경로를 결정하거나
패킷의 송수신지를 식별하는 역할을 수행하며,
대표적인 패킷 스위치로는 "라우터(Router)"와 "스위치(Switch)"가 있다.

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데이터 전송 방식

 

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• 유니캐스트 (Unicast)
• 브로드캐스트 (Broadcast)
• 멀티캐스트 (Multicast)
• 애니케스트 (Anycast)
• 지오캐스트 (Geocast)

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