[CS Network] 네트워크 기본 개념

 

안녕하세요 펭귄 교수입니다.

 

컴퓨터 네트워크는 현대 사회에서 필수적인 인프라로, 인터넷과 연결된 모든 기기들이 데이터를 주고받는 데 사용됩니다.

네트워크는 컴퓨터와 장치 간의 통신을 가능하게 하고, 다양한 서비스를 제공하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

이번에 새로 시작하게 될 강의, 컴퓨터 네트워크 입니다.

시리즈로 진행될 예정이고,  이번 글에서는 컴퓨터 네트워크의 기본 개념과 원리에 대해 알아보겠습니다.

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1. 컴퓨터 네트워크란?

컴퓨터 네트워크(Computer Network)는 여러 대의 컴퓨터와 장치들이 서로 연결되어 데이터를 공유하고 자원을 사용할 수 있는 시스템을 의미합니다. 네트워크는 다양한 크기와 형태로 존재할 수 있으며, 인터넷은 가장 큰 규모의 네트워크입니다.

네트워크의 주요 기능은 다음과 같습니다:

• 데이터 통신: 데이터를 전송하고 받는 기능.
• 리소스 공유: 프린터, 파일 등 자원을 공유하는 기능.
• 중앙 집중 관리: 데이터를 중앙에서 관리하고 백업하는 기능.

연결망

네트워크 구성 요소

네트워크는 여러 요소로 구성되어 있습니다. 기본적인 네트워크 구성 요소는 다음과 같습니다:

• 컴퓨터: 네트워크에 연결된 장치들.
• 네트워크 인터페이스 카드(NIC): 컴퓨터를 네트워크에 연결해주는 장치.
• 라우터(Router): 네트워크 간의 데이터를 전송해주는 장치.
• 스위치(Switch): 네트워크 내에서 장치 간의 데이터 전송을 관리하는 장치.
• 케이블 또는 무선 매체: 데이터를 전송하는 물리적 또는 무선 경로.

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2. 네트워크의 유형

네트워크는 그 범위와 용도에 따라 여러 유형으로 구분됩니다. 가장 일반적인 네트워크 유형은 다음과 같습니다.

2-1. LAN (Local Area Network, 근거리 통신망)

LAN은 학교, 사무실, 집 등 한정된 지역 내에서 사용되는 네트워크입니다. LAN은 소규모 네트워크로, 사용자 간의 자원 공유가 용이하고 속도가 빠르다는 장점이 있습니다. 일반적으로 이더넷 케이블을 사용하여 구성됩니다.

2-2. WAN (Wide Area Network, 광역 통신망)

WAN은 지리적으로 넓은 지역을 연결하는 네트워크입니다. 인터넷이 가장 대표적인 WAN이며, 여러 지역에 걸쳐있는 기업의 사무실들이 연결된 네트워크도 WAN의 한 예입니다. WAN은 LAN보다 느리지만, 훨씬 더 넓은 범위를 커버합니다.

2-3. PAN (Personal Area Network, 개인 통신망)

PAN은 개인이 사용하는 소규모 네트워크로, 블루투스, USB, 와이파이 등을 통해 이루어집니다. 예를 들어, 스마트폰과 노트북 간의 데이터 전송이 PAN에 속합니다.

2-4. MAN (Metropolitan Area Network, 도시권 통신망)

MAN은 한 도시 내의 여러 건물이나 회사 등을 연결하는 네트워크입니다. MAN은 여러 LAN을 연결하여 중간 정도의 네트워크를 형성합니다. 학교 캠퍼스나 여러 지점이 있는 기업에서 많이 사용됩니다.

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3. 네트워크의 동작 원리

네트워크는 데이터를 주고받는 통신 시스템으로, 두 장치 간의 데이터 흐름이 중요합니다. 네트워크에서 데이터가 전달되는 방식에는 여러 가지가 있으며, 이 중 대표적인 방식은 패킷 교환입니다.

패킷 전송

3-1. 패킷 교환(Packet Switching)

패킷 교환은 데이터를 작은 단위인 '패킷'으로 나누어 전송하는 방식입니다. 네트워크에서 데이터를 패킷으로 나누어 전송함으로써 대용량 데이터를 빠르게 전송할 수 있습니다. 패킷은 네트워크 경로를 통해 목적지에 도착한 후 재조립됩니다.

패킷 교환의 장점은 네트워크의 자원을 효율적으로 사용할 수 있다는 점이며, 이는 인터넷에서 주로 사용되는 방식입니다.

3-2. 데이터 전송 매체

네트워크는 데이터를 전달하기 위해 물리적 매체 또는 무선 매체를 사용합니다.

• 물리적 매체: 이더넷 케이블, 광섬유, 동축 케이블 등이 있습니다.
• 무선 매체: 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), LTE와 같은 무선 기술을 통해 데이터를 전달합니다.

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4. 네트워크 프로토콜

네트워크에서 컴퓨터 간에 데이터를 교환하려면 프로토콜이 필요합니다. 프로토콜은 데이터를 어떻게 교환할지에 대한 규칙을 정의한 것으로, 네트워크의 각 장치가 동일한 규칙을 따라야 데이터 전송이 가능합니다.

4-1. 주요 네트워크 프로토콜

• HTTP/HTTPS: 웹에서 데이터를 주고받는 프로토콜로, HTTPS는 보안이 강화된 버전입니다.
• FTP: 파일 전송 프로토콜로, 서버와 클라이언트 간에 파일을 주고받는 데 사용됩니다.
• SMTP: 이메일 전송에 사용되는 프로토콜입니다.
• TCP/IP: 네트워크 계층에서 데이터를 전달하고, 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하는 프로토콜입니다.

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5. 네트워크 토폴로지

네트워크의 구성 방식, 즉 장치들이 어떻게 연결되어 있는지를 네트워크 토폴로지라고 합니다. 대표적인 네트워크 토폴로지에는 버스형, 스타형, 링형, 메시형 등이 있습니다.

5-1. 버스형 토폴로지

모든 장치가 하나의 메인 케이블(버스)에 연결되어 있는 형태입니다. 이 구조는 설치가 간단하지만, 하나의 케이블에 문제가 생기면 전체 네트워크에 영향을 미칠 수 있다는 단점이 있습니다.

5-2. 스타형 토폴로지

중앙에 허브나 스위치가 있고, 각 장치가 허브에 연결되는 형태입니다. 스타형은 하나의 장치가 고장 나도 전체 네트워크에 영향을 주지 않지만, 허브가 고장 나면 전체 네트워크가 다운될 수 있습니다.

5-3. 링형 토폴로지

모든 장치가 원형으로 연결되어 데이터를 한 방향으로 전달합니다. 각각의 장치가 데이터를 전달하기 때문에, 하나의 장치가 고장 나면 전체 네트워크에 영향을 줄 수 있습니다.

5-4. 메시형 토폴로지

모든 장치가 서로 직접 연결되어 있는 형태로, 고가용성과 신뢰성을 갖춘 네트워크입니다. 설치 비용이 많이 들지만, 고장에 대한 내성이 강한 구조입니다.

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6. 네트워크의 성능

네트워크의 성능은 여러 요인에 의해 결정됩니다. 중요한 성능 요소는 대역폭, 지연 시간, 패킷 손실률, 네트워크 가용성입니다.

• 대역폭(Bandwidth): 네트워크가 데이터를 전송할 수 있는 최대 용량을 의미합니다. 대역폭이 클수록 더 많은 데이터를 전송할 수 있습니다.
• 지연 시간(Latency): 데이터가 출발지에서 목적지까지 도달하는 데 걸리는 시간을 의미합니다. 지연 시간이 짧을수록 빠른 네트워크입니다.
• 패킷 손실률(Packet Loss Rate): 네트워크에서 전송되는 데이터 패킷이 손실되는 비율입니다. 패킷 손실이 많으면 네트워크 품질이 떨어집니다.
• 가용성(Availability): 네트워크가 항상 사용할 수 있는 상태인지를 나타냅니다. 24시간 사용 가능해야 안정적인 네트워크로 평가됩니다.

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마무리

이번 글에서는 컴퓨터 네트워크의 기본 개념에 대해 알아보았습니다. 네트워크는 데이터를 주고받는 중요한 인프라이며, 다양한 구성 요소와 프로토콜을 통해 작동합니다.

 

이 글을 통해 네트워크의 기초를 이해하고, 더 복잡한 네트워크 환경을 탐구할 수 있는 기반을 마련했길 바랍니다. 앞으로의 시리즈에서는 더욱 심화된 네트워크 개념을 다룰 예정이니, 기대해 주세요!

 

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