[네트워크] 인터넷 연결은 어떻게 이루어지는가
이번 글에서는 그동안 다뤘던 네트워크의 개념들을 우리가 사용하는 장비들이 인터넷에 연결되는 상황을 예시로 들면서 간단하게 정리해보고자 한다.
1. 모뎀, 공유기
우리가 흔히 사용하는 티비, 노트북, 스마트폰이 인터넷에 연결되기 위해서는 IP주소가 필요하다.
우선, 인터넷에 연결되기 위해서는 랜선과 모뎀을 연결해야할 것이다. 여기서 모뎀의 역할은 컴퓨터나 라우터로부터 받은 디지털 데이터(0과 1로 구성된)를 아날로그 신호로 변환하는 역할을 한다.
즉, 모뎀은 OSI 7계층 모델에서 "물리 계층"(Physical Layer)인 1계층에 속한다고 볼 수 있다.
인터넷과 다이렉트로 연결된 모뎀에 여러개의 장치들을 직접적으로 연결한다면 각각의 장치들은 개별적인 IP주소를 가져야만 할 것이다.
하지만 이전 글에서 설명한 IP주소고갈문제로 인해 여러 장치에게 개별적인 IP주소를 할당하는 것은 굉장히 비효율적일 수 밖에 없다.
이러한 문제를 해결하기 위해 공유기(home router)가 등장한다.
공유기의 역할은 이렇게 인터넷 선과 연결된 모뎀에 공유기를 연결함으로서 여러개의 장치들이 하나의 IP 주소(공인 IP)를 통해 인터넷에 연결될 수 있도록 하는 것이다. 여기서 집에 있는 여러 장치들은 사설 IP라고 불리는 주소를 가지고, 인터넷과 직접적으로 통신하는 모뎀만 고유한 공인 IP 주소를 가지는 것이다.
이것이 네트워크 주소변환, NAT 인것이다.
공유기는 OSI 7계층중 여러 계층에 걸쳐 활동하지만, 주로 3계층인 네트워크 계층의 역할을 핵심적으로 수행한다.
즉, 공유기의 이름에 걸맞듯이 네트워크 내부 또는 인터넷을 통해 데이터를 전송할 경로를 찾는 역할(라우팅 기능)과 NAT의 역할을 핵심적으로 수행한다고 볼 수 있다. 추가적으로, 공유기에 연결된 각각의 사설 IP주소를 가진 기기들은 공유기를 통해 연결되기 때문에 하나의 네트워크에 소속된다.그리고 하나의 네트워크에 소속된다는 것은 공유기에 연결된 기기들이 같은 네트워크 파트를 가지며, 호스트 파트로 구별되고, 이 기기들이 하나의 브로드캐스트 도메인을 공유한다는 것과 같은 의미라는 것이다.
2. 스위치 (허브)
이제 공유기에 연결된 장치들끼리는 문제 없이 네트워크 통신이 가능할 것이다.
그런데 만약 여기서 컴퓨터를 두대 추가로 구매했다고 하고, 유선으로 연결할려고 하는데 공유기에 남는 랜 포트가 하나 밖에 없다면, 우리는 스위치를 사용하게 된다.
여기서 스위치는 추가적인 포트를 개설하여 추가로 연결될 장치들또한 같은 네트워크에 소속되는 것이다.
즉, 스위치는 공유기와 연결되기에 주로 2계층인 데이터 링크 계층에서 작동하는 것이다.
여기까지 정리하자면 네트워크란 컴퓨터와 같은 기기들이 데이터를 주고 받기 위해 유선 혹은 무선으로 연결된 통신 체계라고 할 수 있다.
3. LAN (Local Area Network)
우리집에 공유기와 모뎀을 통해 하나의 네트워크를 구축했듯이 다른 집, 회사, 데이터 센터와 같은 곳에서도 같은 방식으로 저마다의 네트워크를 구축할 수 있을 것이다.
이렇게 하나의 물리적인 범위내에서 여러 장치들을 연결해서 데이터를 공유할 수 있도록 하는 네트워크를 LAN(Local Area Network)라고 한다.
4. WAN (Wide Area Network)
그렇다면 서로 다른 지역에 있는 장치들끼리 통신할려면 어떻게 해야할까?
그럴려면 여러 LAN이나 다른 종류의 네트워크들을 하나의 묶는 작업이 필요할 것이다. 이것이 WAN이다.
WAN은 당연하게도 LAN보다 넓은 범위를 커버하며, 이러한 WAN의 대표적인 예시는 인터넷이다.
5. ISP
즉, 인터넷은 글로벌 네트워크이며, 세계에서 가장 큰 WAN이라고도 부를 수 있는 것이다.
이러한 인터넷이라는 거대한 규모의 네트워크를 하나의 개인 혹은 기관이 이용할 수 있도록 인터넷 연결 서비스를 제공하는 조직을
ISP(Internet Service Provider)라고 부른다.
우리가 흔히 아는 KT, SKT 모두 ISP에 해당하며 다양한 ISP 조직이 있기에 인터넷은 여러 ISP 들이 연결된 형태로 구성되어 있다고 볼 수 있다.
6. 라우터
그렇다면 서로 다른 ISP끼리는 어떻게 통신하는걸까?
이는 라우터를 통해서 이루어진다.
다른 ISP 네트워크와의 연결 지점에서 라우터를 통해 데이터를 교환하며, 서로 다른 장치들 사이에서도 라우터를 통해 데이터 패킷을 목적지 주소로 전달하는 것이다.
여기서 라우터란 목적지 네트워크에 데이터를 보내는 장치를 의미하며 7계층중 3계층인 네트워크 계층에 해당된다.
인터넷에 대한 설명을 시각화하면 다음 사진과 같다.
7. 호스트
위 사진처럼 여러 노드가 연결되어 있고, 네트워크의 끝에 있는 노드를 호스트 혹은 End System이라고 부른다.
그리고 호스트의 예시는 클라이언트와 서버가 있다.
즉. 클라이언트는 다른 호스트의 데이터를 요청하는 호스트이며, 서버는 다른 호스트에게 서비스나 데이터를 제공하는 호스트를 의미한다.