[컴퓨터네트워크] 02. 네트워크의 구성
네트워크는 여러 장치가 매체로 연결되어 이뤄진다. 오늘은 네트워크를 이루는 장치들(스위치·라우터 등), 규모에 따른 구분(LAN·WAN), 연결 형태(토폴로지), 그리고 데이터가 실제로 오가는 전송 매체를 정리했다.
1. 네트워크 구성 요소와 규모
네트워크는 크게 PC와 애플리케이션(브라우저 등), 접속 장치(스위치·라우터), 전송 매체(유선·무선)로 이뤄진다.
여기서 두 핵심 장치를 구분하는 게 중요했다.
- 스위치: 한 네트워크 내부에서 데이터를 전달한다(네트워크의 입구).
- 라우터: 서로 다른 네트워크를 구분하고 연결한다.
기술적 의미에서 하나의 네트워크는 "라우터로 구분되는 범위"를 뜻한다. 집의 인터넷 공유기가 바로 가정용 라우터이고, 그 안의 기기들이 한 네트워크를 이룬다. KT·SK 같은 ISP(인터넷 서비스 제공자)가 이 네트워크들을 더 큰 인터넷에 연결해준다.
"네트워크의 경계가 라우터"라는 정의가 막연하던 네트워크 개념에 선을 그어줬다. 집 공유기 안이 한 네트워크라는 예가 특히 와닿았다.
규모에 따라서는 이렇게 나뉜다.
| 종류 | 설명 |
|---|---|
| LAN (Local Area Network) | 건물·특정 지역 내 근거리 네트워크 |
| WAN (Wide Area Network) | 여러 LAN을 넓은 지역에 걸쳐 연결 (예: 인터넷) |
| 인트라넷 | 인터넷 기술로 구축한 사설 네트워크 |
2. 네트워크 접속 장치
장치들은 OSI 계층 중 어느 층에서 동작하느냐로 구분된다.
| 장치 | 계층 | 설명 |
|---|---|---|
| LAN 카드(NIC) | 1계층 | 네트워크 연결 카드. 48비트 MAC 주소 보유 |
| 리피터 | 1계층 | 약해진 신호를 증폭·재생 |
| 허브 | 1계층 | 받은 데이터를 모든 포트로 재전송 |
| 스위치 | 2계층 | MAC 주소 테이블로 목적지 포트에만 전송 |
| 라우터 | 3계층 | 서로 다른 네트워크 연결, IP 기반 경로 선택(라우팅) |
| 게이트웨이 | - | 서로 다른 프로토콜 통신망 간 변환·연결 |
허브는 받은 데이터를 모든 포트로 무조건 뿌린다. 그래서 불필요한 트래픽과 충돌이 생긴다. 스위치는 어느 기기가 어느 포트에 있는지(MAC 주소 테이블)를 학습해, 목적지 포트로만 보낸다. 그만큼 효율적이고 충돌이 없어, 오늘날엔 스위치가 표준이다.
MAC 주소(Media Access Control)는 LAN 카드마다 부여된 전 세계 유일한 48비트 값이다. 상위 24비트는 제조사 코드(OUI), 하위 24비트는 제조사가 매긴 일련번호다. IP 주소가 "바뀔 수 있는 논리 주소"라면, MAC은 "기기에 박힌 물리 주소"였다. 운영체제에서 본 논리/물리 주소 분리가 네트워크에선 IP/MAC으로 나타나는 게 흥미로웠다.
3. 네트워크 토폴로지 (연결 형태)
| 형태 | 특징 | 약점 |
|---|---|---|
| 성형(Star) | 중앙 허브에 모든 노드 연결 (가장 일반적) | 중앙 장애 시 전체 마비 |
| 버스형(Bus) | 하나의 케이블에 모든 노드 연결 | 중앙 케이블 고장 시 전체 마비 |
| 링형(Ring) | 노드가 고리로 순환 연결 | 링 절단 시 전체 마비 |
| 그물형(Mesh) | 모든 노드가 직접 연결 | 비용 큼, 대신 신뢰성·보안 우수 |
각 형태는 "장애에 얼마나 강한가"와 "비용이 얼마나 드는가"의 맞교환이었다. 성형은 구성이 쉽지만 중앙이 약점이고, 그물형은 어디가 끊겨도 우회로가 있어 튼튼하지만 연결이 너무 많아 비싸다(노드 n개에 n(n-1)/2개 채널). 실제 대규모 네트워크는 이들을 섞은 혼합형이다.
4. 전송 매체
데이터가 실제로 흐르는 길이다. 얼마나 많은 데이터를 보낼 수 있는지는 대역폭(신호 주파수 범위)이 클수록 커진다.
유선
- 꼬임선(Twisted Pair): 구리선을 꼬아 간섭을 줄인 케이블. 차폐 정도에 따라 STP·FTP·UTP로 나뉘며, 저렴한 UTP가 가장 널리 쓰인다.
- 광섬유: 전기 대신 빛으로 신호를 보낸다. 매우 빠르고 장거리에 강하며 전자기 간섭을 받지 않는다.
무선
- 라디오파, 마이크로파 등. 케이블 없이 전파로 전송한다.
앞 숫자는 전송 속도(100 = 100Mbps), BASE는 베이스밴드 방식, 끝 문자는 매체를 뜻한다(T=꼬임선, F=광섬유). 즉 100BASE-TX는 "꼬임선으로 100Mbps"라는 의미다.
오늘 느낀 점
- "네트워크 = 라우터로 구분되는 범위"라는 정의 하나로, 막연하던 네트워크 개념의 경계가 분명해졌다. 집 공유기 예가 추상을 현실로 끌어내렸다.
- IP(논리 주소)와 MAC(물리 주소)의 구분이, 운영체제에서 본 논리/물리 주소 분리와 같은 발상이라는 게 보였다. 분야가 달라도 같은 사고가 반복됐다.
- 토폴로지가 전부 "장애 강건성 vs 비용"의 저울질이라는 점에서, CS 곳곳의 trade-off가 네트워크 구성에도 그대로 있었다.
한 걸음 더
- 스위치와 라우터의 차이는 "MAC으로 가느냐 IP로 가느냐"다. 스위치는 같은 네트워크 안에서 MAC 주소를 보고 전달하고, 라우터는 다른 네트워크로 갈 때 IP 주소를 보고 경로를 정한다. 그래서 인터넷처럼 수많은 네트워크를 건너는 통신은 라우터들의 릴레이로 이뤄진다.
- 광섬유가 구리선보다 압도적으로 빠르고 멀리 가는 건 빛을 쓰기 때문이다. 전기 신호는 거리가 멀어지면 약해지고 전자기 간섭을 받지만, 빛은 그렇지 않다. 그래서 대륙을 잇는 해저 케이블, 통신사 백본망이 모두 광섬유다. 우리가 쓰는 "기가 인터넷"의 토대이기도 하다.
- 옛날에 흔하던 버스형·링형 토폴로지가 지금 거의 사라지고 성형이 표준이 된 건 스위치 덕분이다. 중앙 스위치가 충돌 없이 효율적으로 데이터를 나눠주면서, 케이블 하나를 모두가 공유하던 옛 방식의 단점이 사라졌다. 기술의 발전이 네트워크 구성 방식 자체를 바꾼 사례다.