[네트워크] 인터넷, 프로토콜, 데이터 전송 방식

✅ 컴퓨터 네트워크

아래 네트워크 개념을 컴퓨터에 접목시키면, “그물처럼 서로 엮어서 일하는 컴퓨팅 디바이스 모음” 으로 해석 가능하다.

즉, 더 길게 풀면 각 통신 장비들이 서로 연결되어 데이터를 교환하고 리소스를 공유하는 통신망이라고 할 수 있다.

 

가정에서 스마트폰, 노트북 등이 하나의 와이파이에 연결되는 것도 하나의 네트워크이고, 우리가 흔히 아는 인터넷도 네트워크이다.

 

🏷 네트워크

Net와 Work의 합성어로, “그물처럼 서로 엮어서 일하는 것”이라고 해석할 수 있다.

 

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✅ 인터넷의 구성 요소

인터넷 = 전 세계적으로 수십억 개의 컴퓨팅 장치를 연결하는 컴퓨터 네트워크

인터넷은 아래와 같은 요소들로 구성되어 있다.

인터넷 구조 그림 : 컴퓨터 네트워킹 하향식 접근

 

🏷 호스트(host) = 종단 시스템(end system)

: 컴퓨터 네트워크에 연결된 컴퓨팅 장치

• 종단 시스템은 통신 링크와 패킷 스위치의 네트워크로 연결된다.
• 서버와 클라이언트로 구분된다.
• ex) PC, TV 등 인터넷에 연결된 장치

 

🏷 통신 링크(communication link)

: 다양한 전송률(bandwidth = transmission rate)을 이용해 패킷을 전송

• 전송률의 단위는 bps(bit per second)를 사용한다.
• 다양한 물리 매체로 구성되어 있다.

 

🏷 패킷 스위치(packet switch)

: 입력 통신 링크로부터 하나의 패킷을 받아서 출력 통신 링크로 패킷을 전달

• 가장 널리 사용되는 두 가지 종류로는 라우터(router)와 링크 계층 스위치(link-layer switch)가 있다.
• 패킷이 수신지까지 올바르게 도달할 수 있도록 최적의 경로를 결정한다.

 

🏷 패킷(packet)

: 송신 종단 시스템에서 수신 종단 시스템으로 보내지는 데이터(세그먼트) + 헤더 정보 패키지

• 송신 측에서 데이터를 세그먼트(segmant) 단위로 나누고, 각 세그먼트에 헤더를 부착하여 패킷으로 전송한다.

⇒ 이때 프로토콜이라고 하는 통신규약에 기반하여 유선 또는 무선으로 데이터를 전송한다.

 

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✅ 프로토콜

프로토콜은 "네트워크 장치들이 서로 통신할 때 따르는 규칙”을 의미한다.

사람들도 소통할 때 공통의 언어가 필요하듯이, 컴퓨터들끼리도 데이터를 주고받을 때 공통의 언어가 필요하다.

 

🏷 기본 요소 3가지

프로토콜은 3가지 기본 요소 구문(Syntax), 의미(Semantics), 순서(Timing)로 이루어져 있다.

1. 구문(Syntax): 데이터의 구조, 형태, 포맷을 정의
2. 의미(Semantics): 데이터의 각 부분이 무엇을 뜻하는지 정의
3. 순서(Timing): 데이터가 언제, 어느 순서로, 얼마나 빨리 전송되는지 정의

 

🏷 계층별 대표 프로토콜

계층	프로토콜
응용(Application)	HTTP, SMTP, FTP, DNS
표현(Presentation)	ASCII, JPEG
세션(Session)	NetBIOS, RPC
전송(Transport)	TCP, UDP
네트워크(Network)	IP, ICMP
데이터 링크(Data Link)	Ethernet
물리(Physical)

 

• HTTP: 웹 페이지 전송을 위한 프로토콜
• SMTP: 이메일 전송 프로토콜
• FTP: 파일 전송을 위한 프로토콜
• DNS: 도메인 이름을 IP 주소로 변환하는 프로토콜
• ASCII: 문자 인코딩을 위한 프로토콜
• JPEG: 이미지 압축 형식에 대한 프로토콜
• NetBIOS: 로컬 네트워크 통신을 위한 프로토콜
• RPC: 원격 프로시저 호출을 위한 프로토콜
• TCP: 신뢰성 있는 데이터 전송을 위한 프로토콜
• UDP: 비신뢰성 빠른 데이터 전송을 위한 프로토콜
• IP: 데이터 패킷 주소 지정을 위한 프로토콜
• ICMP: 네트워크 오류 메시지를 전송하는 프로토콜
• Ethernet: 유선 LAN 통신을 위한 프로토콜

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✅ 컴퓨터 네트워크의 데이터 전송 방식

링크와 스위치의 네트워크를 통해 데이터를 이동시키는 두 가지 방식에는 회선 교환 방식과 패킷 교환 방식이 있다.

 

🏷 회선 교환 방식(Circuit Switching)

통신을 시작하기 전에 경로 상에서 필요한 자원(버퍼, 링크 전송률)을 미리 예약하고, 해당 경로를 통해 데이터를 전송하는 방식이다.

 

✨ 장점

• 예약된 회선으로 인해 통신이 안정적이다.
• 보장된 일정 전송률로 데이터를 보낼 수 있다.
• 다른 요인으로 데이터 손실이나 오류가 발생할 확률이 적다.
• 실시간 서비스에 유리하다.

⛔ 단점

• 회선이 예약되면 다른 통신에서 사용이 불가하므로 자원이 낭비된다.
• 회선 예약 및 유지에 대한 비용이 높을 수 있다.

📝 대표적 예 - 전화망

발신자와 수신자가 1대 1로 독점하는 방식을 사용하여 제3자가 통화에 끼어들 수 없다.

그리고 통화하는 동안에는 경로에 있는 스위치들이 해당 연결 상태를 유지해야 한다.

 

🏷 패킷 교환 방식(Packet Switching)

전송하려는 데이터를 일정 크기의 여러 패킷으로 나누어 전송하는 방식이다.

 

회선 교환 방식과 달리 필요한 자원을 예약하지 않는다.

송신 측에서 데이터를 패킷이라는 단위로 나누어 전송하고, 수신 측은 이를 받아 원래의 데이터로 재결합한다.

각 패킷에는 고유 번호, 목적지 주소, 송신 주소 등의 정보가 포함되어 있다.

 

✨ 장점

• 회선이 공유되므로 자원을 효율적으로 사용 가능하다.
• 동적인 트래픽에 유연하게 대응할 수 있다.

⛔ 단점

• 링크가 혼잡한 상태라면, 패킷은 송신 쪽 버퍼에서 기다려야 하는 지연이 발생한다.
• 일정한 시간 내에 패킷이 전달되는 것을 보장하지 않는다.

📝 대표적 예 - 인터넷

실시간 통신이 아니며, 필요할 때만 데이터를 요청하고 수신하면 된다.

 

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❓ 예상 질문

컴퓨터 네트워크는 무엇인가요?

 

컴퓨터 네트워크란 각 통신 장비들이 서로 연결되어 데이터를 교환하고 리소스를 공유하는 통신망입니다.

집에서 사용하는 스마트폰, 노트북 등이 하나의 와이파이 라우터에 연결되어 있는 작은 규모의 홈 네트워크부터,

전 세계 수십 억대의 컴퓨팅 장치를 연결하는 글로벌 네트워크까지 다양한 규모의 네트워크가 있습니다.

 

프로토콜에 대해서 설명해 주세요.

 

프로토콜은 네트워크 장치들이 서로 통신할 때 따르는 규칙을 의미합니다.

사람들도 소통할 때 각 나라의 언어가 다르다는 불편함 때문에 영어라는 공통의 언어를 정한 것처럼, 컴퓨터들끼리도 데이터를 주고받을 때 각 제조사 컴퓨터끼리 통신 방식이 달랐다는 불편함을 해결하기 위해 공통의 언어인 프로토콜을 정의했습니다.

프로토콜은 기본적으로 3가지 요소로 이루어져 있습니다. 첫째, 데이터의 구조를 정의하는 구문(Syntax). 둘째, 데이터 각 부분의 의미를 정의하는 의미(Semantics). 셋째, 데이터가 언제, 어느 순서로 전송되는지를 정의하는 타이밍(Timing)입니다.

 

컴퓨터 네트워크에서 데이터를 전송하는 방식에 대해 설명해 주세요.

 

컴퓨터 네트워크의 데이터 전송 방식에는 회선 교환 방식(Circuit Switching)과 패킷 교환 방식(Packet Switching) 두 가지가 있습니다.

 

회선 교환 방식은 통신을 시작하기 전에 경로 상에서 필요한 자원(버퍼, 링크 전송률)을 미리 예약하고, 해당 경로를 통해 데이터를 전송하는 방식입니다. 미리 자원을 예약하기 때문에 통신이 안정적이고 보장된 일정한 전송률로 데이터를 보낼 수 있습니다. 이는 실시간 서비스에 유리하여, 대표적으로 전화망에서 사용되는 방식입니다. 그러나 예약된 회선은 다른 통신에서 사용할 수 없으므로 자원이 낭비되는 단점이 있습니다.

패킷 교환 방식은 전송하려는 데이터를 일정 크기의 여러 패킷으로 나누어 전송하는 방식입니다. 회선 교환 방식과 달리 필요한 자원을 미리 예약하지 않기 때문에 자원을 효율적으로 사용할 수 있습니다. 따라서 동적인 트래픽에 유연하게 대응할 수 있지만, 링크가 혼잡한 상태에서는 패킷이 지연될 수 있어 실시간 통신에는 적합하지 않습니다.