[네트워크] 네트워크 기본 개념: 호스트, LAN/WAN, 패킷 교환 정리

네트워크

네트워크는 여러 장치가 서로 연결되어 정보를 주고받는 구조이다.

우리가 웹 페이지를 열고, 파일을 다운로드하고, 메일을 보내는 모든 과정은 네트워크를 통해 이루어진다.

 

네트워크는 크게 다음 요소들로 구성된다.

노드
링크
메시지
네트워크

 

노드(node)는 네트워크에 연결된 장치를 말한다.
컴퓨터, 스마트폰, 서버, 라우터, 스위치 등이 모두 노드가 될 수 있다.

 

링크(link)는 노드와 노드를 연결하는 통신 경로이다.
유선 케이블일 수도 있고, 무선 신호일 수도 있다.

 

메시지(message)는 노드들이 서로 주고받는 정보이다.
웹 페이지, 파일, 메일, 동영상 데이터 등이 메시지에 해당한다.

 

호스트와 네트워크 장비

네트워크의 노드는 위치와 역할에 따라 크게 호스트와 네트워크 장비로 나눌 수 있다.

호스트

호스트(host)는 네트워크의 가장자리에 위치한 노드이다.

호스트는 네트워크를 통해 주고받는 메시지를 최초로 생성해서 보내거나, 최종적으로 받아들이는 대상이다.

예를 들어 우리가 사용하는 노트북, 스마트폰, 웹 서버 등이 호스트가 될 수 있다.

 

호스트는 역할에 따라 클라이언트와 서버로 나눌 수 있다.

 

클라이언트와 서버

클라이언트(client)는 서버에 요청을 보내는 호스트이다.

 

예를 들어 웹 브라우저에서 어떤 사이트에 접속하면, 내 컴퓨터나 스마트폰은 해당 웹 서버에 웹 페이지를 요청한다.
이때 내 장치가 클라이언트이다.

 

서버(server)는 클라이언트의 요청에 응답하는 호스트이다.

 

웹 서버는 클라이언트가 요청한 웹 페이지를 보내준다.

파일 서버는 요청받은 파일을 보내고, 메일 서버는 메일 송수신을 처리한다.

 

클라이언트와 서버는 고정된 개념이라기보다 역할에 따라 구분한 개념이다.

 

어떤 컴퓨터가 한 상황에서는 클라이언트로 동작하고, 다른 상황에서는 서버로 동작할 수도 있다.

 

예를 들어 내 컴퓨터가 웹 사이트에 접속할 때는 클라이언트이다.
하지만 내 컴퓨터에서 파일 공유 프로그램을 실행해 다른 장치에 파일을 제공한다면 서버 역할을 할 수도 있다.

 

네트워크 장비

네트워크 장비는 호스트 간에 주고받는 정보가 거쳐 가는 중간 노드이다.

대표적인 네트워크 장비에는 다음과 같은 것들이 있다.

이더넷 허브
스위치
라우터
공유기

 

네트워크 장비는 메시지가 목적지까지 안정적으로 이동할 수 있도록 돕는다.

 

예를 들어 내 컴퓨터가 어떤 웹 서버에 요청을 보낼 때, 그 메시지가 서버까지 바로 가는 것은 아니다.
중간에 여러 네트워크 장비를 거치며 목적지까지 전달된다.

 

호스트와 네트워크 장비는 완전히 배타적인 개념은 아니다.

어떤 노드는 상황에 따라 호스트처럼 동작할 수도 있고, 네트워크 장비처럼 동작할 수도 있다.
서버도 어떤 상황에서는 다른 서버에 요청을 보내는 클라이언트 역할을 할 수 있다.

네트워크에서의 역할은 고정되어 있다기보다, 어떤 기능을 수행하고 있는지에 따라 달라진다.

통신 매체

통신 매체는 노드와 노드를 연결하는 링크이다.

통신 매체는 크게 유선 매체와 무선 매체로 나눌 수 있다.

 

유선 매체는 케이블을 이용해 장치들을 연결하는 방식이다.
대표적으로 랜 케이블, 광섬유 케이블 등이 있다.

 

무선 매체는 전파를 이용해 정보를 주고받는 방식이다.
와이파이, 블루투스, 이동통신망 등이 여기에 해당한다.

 

통신 매체로 연결된 노드들은 웹 페이지, 파일, 메일, 동영상 등의 메시지를 주고받는다.

 

범위에 따른 네트워크 분류

네트워크는 연결된 범위에 따라 LAN과 WAN으로 나눌 수 있다.

LAN

LAN(Local Area Network)은 가까운 지역을 연결한 근거리 통신망이다.

집, 학교, 회사, 카페처럼 비교적 좁은 범위 안에서 장치들을 연결하는 네트워크이다.

예를 들어 집에서 노트북, 스마트폰, 프린터가 같은 와이파이에 연결되어 있다면 하나의 LAN에 속한다고 볼 수 있다.

 

WAN

WAN(Wide Area Network)은 먼 지역을 연결하는 광역 통신망이다.

서로 멀리 떨어진 LAN들을 연결할 때 WAN이 필요하다.

인터넷은 대표적인 WAN이다.

 

예를 들어 내 집의 LAN에 연결된 컴퓨터가 해외에 있는 서버와 통신하려면, LAN을 넘어 더 넓은 네트워크를 거쳐야 한다.
이때 WAN이 사용된다.

 

ISP

ISP(Internet Service Provider)는 사용자에게 인터넷 접속 서비스를 제공하는 업체이다.

사용자가 인터넷에 접속하려면 인터넷 회선이 필요하다.
ISP는 사용자에게 인터넷과 같은 WAN에 연결할 수 있는 회선을 제공한다.

 

국내의 대표적인 ISP로는 KT, SK브로드밴드, LG U+ 등이 있다.

 

메시지 교환 방식에 따른 네트워크 분류

네트워크는 메시지를 교환하는 방식에 따라 회선 교환 네트워크와 패킷 교환 네트워크로 나눌 수 있다.

 

현재 인터넷에서는 주로 패킷 교환 방식이 사용된다.

회선 교환 방식

회선 교환 방식은 메시지를 주고받기 전에 두 호스트 사이의 전송로를 먼저 확보하는 방식이다.

이 전송로를 회선이라고 한다.

 

회선을 설정한다는 것은 두 호스트가 통신할 수 있도록 전송로를 예약한다는 뜻이다.

 

전화를 떠올리면 이해하기 쉽다.
전화를 걸면 통화하는 동안 두 사람 사이의 통신 경로가 확보된다. 통화가 끝날 때까지 그 회선은 두 사람의 통신을 위해 사용된다.

 

회선 교환 방식에서는 먼저 회선을 설정한 뒤, 그 회선을 통해 메시지를 주고받는다.

 

이때 회선 설정을 돕는 장비를 회선 스위치라고 한다.

회선 스위치는 호스트 사이에 일대일 전송로를 확보하는 네트워크 장비이다.

 

회선 교환 방식의 장점과 단점

회선 교환 방식의 장점은 통신 품질이 비교적 일정하다는 점이다.

두 호스트 사이에 전송로를 확보한 뒤 메시지를 주고받기 때문에, 주어진 시간 동안 전송되는 정보의 양이 비교적 안정적이다.

 

하지만 단점도 있다.

회선을 예약해두면 실제로 데이터를 보내지 않는 순간에도 그 회선을 다른 사용자가 쓰기 어렵다.

 

예를 들어 통화 중에 아무 말도 하지 않는 시간이 있어도, 그 회선은 계속 점유된다.

이런 경우 회선 이용 효율이 낮아질 수 있다.

 

패킷 교환 방식

패킷 교환 방식은 메시지를 작은 단위로 쪼개어 전송하는 방식이다.

이때 쪼개진 단위를 패킷(packet)이라고 한다.

 

예를 들어 큰 파일 하나를 통째로 보내는 것이 아니라, 여러 개의 작은 조각으로 나누어 보낸다.

 

각 패킷은 네트워크를 따라 이동하고, 수신지에 도착하면 다시 원래 메시지로 조립된다.

현재 인터넷은 주로 이 패킷 교환 방식을 사용한다.

패킷 스위치

패킷 교환 네트워크에서는 패킷이 목적지까지 잘 이동해야 한다.

이를 돕는 장비가 패킷 스위치이다.

 

패킷 스위치는 패킷의 송신지와 수신지를 확인하고, 패킷이 이동할 적절한 경로를 결정한다.

대표적인 패킷 스위치에는 라우터와 스위치가 있다.

 

 

패킷들은 모두 같은 경로로 이동할 수도 있고, 네트워크 상황에 따라 서로 다른 경로로 이동할 수도 있다.

 

수신지는 도착한 패킷들을 다시 조립해 원래 메시지를 복원한다.

 

 

패킷의 구조

패킷은 보통 실제 데이터와 부가 정보로 구성된다.

대표적으로 다음 세 부분으로 나눌 수 있다.

헤더
페이로드
트레일러

 

페이로드(payload)는 실제로 주고받고자 하는 데이터이다.

예를 들어 웹 페이지 내용, 파일 조각, 메일 내용 등이 페이로드가 될 수 있다.

 

헤더(header)는 패킷 앞부분에 붙는 부가 정보이다.

헤더에는 보통 송신지, 수신지, 순서, 오류 확인에 필요한 정보 등이 들어갈 수 있다.
택배 상자에 붙은 운송장처럼, 이 패킷이 어디서 왔고 어디로 가야 하는지 알려주는 정보라고 볼 수 있다.

 

트레일러(trailer)는 패킷 뒤쪽에 붙는 부가 정보이다.

모든 네트워크 계층에서 항상 트레일러가 붙는 것은 아니지만, 일부 프로토콜에서는 오류 검출 등을 위해 트레일러를 사용한다.

 

정리하면 다음과 같다.

헤더
패킷을 전달하고 제어하기 위한 부가 정보

페이로드
실제로 보내고 싶은 데이터

트레일러
오류 검출 등 추가 제어 정보

 

 

회선 교환과 패킷 교환 비교

회선 교환과 패킷 교환은 메시지를 주고받는 방식이 다르다.

회선 교환은 통신 전에 전송로를 먼저 확보한다.
패킷 교환은 메시지를 작은 패킷으로 나누어 전송한다.

회선 교환
통신 전에 회선을 설정함
확보된 회선을 통해 메시지를 전송함
전송 품질이 비교적 일정함
회선 이용 효율이 낮아질 수 있음

패킷 교환
메시지를 패킷 단위로 나누어 전송함
각 패킷이 네트워크를 통해 이동함
수신지에서 패킷을 재조립함
회선을 독점하지 않아 효율적임
현재 인터넷에서 주로 사용됨