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컴퓨터 네트워킹이란 무엇인가요?
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업데이트 날짜: 2024년 7월 1일

컴퓨터 네트워킹이란 무엇인가요?

네트워킹 또는 컴퓨터 네트워킹은 데스크톱 컴퓨터, 모바일 디바이스, 라우터 또는 애플리케이션과 같은 두 개 이상의 컴퓨팅 디바이스를 연결하여 정보와 리소스의 전송 및 교환을 가능하게 하는 프로세스입니다.

네트워크 디바이스는 네트워크를 통해 데이터를 전송하거나 교환하는 방법을 설명하는 규칙인 통신 프로토콜을 사용하여 물리적 또는 무선 연결을 통해 정보를 공유합니다.

현대의 네트워킹 방식이 도입되기 전에는 엔지니어가 기기 간에 데이터를 공유하기 위해 컴퓨터를 물리적으로 이동해야 했는데, 컴퓨터가 크고 다루기 힘들었던 시절에는 불편한 작업이었습니다. 국방부는 프로세스를 단순화하기 위해(특히 공무원을 위해) 1960년대 후반에 최초로 작동하는 컴퓨터 네트워크(나중에 ARPANET으로 명명됨)를 구축하는 데 자금을 지원했습니다.

그 이후로 네트워킹 관행과 이를 구동하는 컴퓨터 시스템은 엄청나게 발전했습니다. 오늘날의 컴퓨터 네트워크는 모든 비즈니스, 엔터테인먼트 및 연구 목적을 위한 대규모 디바이스 간 통신을 용이하게 합니다. 인터넷, 온라인 검색, 이메일, 오디오 및 비디오 공유, 온라인 상거래, 라이브 스트리밍 및 소셜 미디어는 모두 컴퓨터 네트워킹의 발전으로 인해 존재합니다.

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주요 네트워킹 구성 요소 및 디바이스

더 복잡한 네트워킹 주제를 살펴보기 전에 다음과 같은 기본 네트워킹 구성 요소를 이해하는 것이 중요합니다.

  • IP 주소: IP 주소는 Internet Protocol(IP) 네트워크의 모든 네트워크 디바이스에 할당된 고유 번호로, 각 IP 주소는 디바이스의 호스트 네트워크와 네트워크에서의 위치를 식별합니다. 한 디바이스가 다른 디바이스로 데이터를 보낼 때 데이터에는 송신 디바이스와 수신 디바이스 모두의 IP 주소를 포함하는 '헤더'가 포함됩니다.
  • 노드: 노드는 데이터를 수신, 전송, 생성 또는 저장할 수 있는 네트워크 연결 지점입니다. 기본적으로 컴퓨터, 프린터, 모뎀, 브리지 또는 스위치 등 정보를 인식하고 처리하여 다른 네트워크 노드로 전송할 수 있는 모든 네트워크 디바이스를 말합니다. 각 노드는 네트워크에 액세스하려면 어떤 형태로든 식별(예: IP 또는 MAC 주소)이 필요합니다.
  • 라우터: 라우터는 데이터 '패킷'을 네트워크 간에 전송하는 물리적 또는 가상 디바이스입니다. 라우터는 패킷 내의 데이터를 분석하여 최적의 전송 경로를 결정하고 정교한 라우팅 알고리즘을 사용하여 데이터 패킷이 목적지 노드에 도달할 때까지 전달합니다.
  • 스위치: 스위치는 네트워크 디바이스를 연결하고 네트워크 상에서 노드 간 통신을 관리하여 데이터 패킷이 의도한 목적지에 도달하도록 합니다. 네트워크 간에 정보를 전송하는 라우터와 달리 스위치는 네트워크 내의 노드 간에 정보를 전송합니다.

    따라서 '스위칭'은 네트워크의 디바이스 간에 데이터가 전송되는 방식을 의미합니다. 네트워크는 다음과 같은 세 가지 주요 유형의 스위칭에 의존합니다.

    • 회로 스위칭은 네트워크의 노드 간에 전용 데이터 통신 경로를 설정하므로 다른 트래픽이 동일한 경로를 통과할 수 없습니다. 회로 스위칭은 모든 전송에서 전체 대역폭을 사용할 수 있도록 합니다.

       

    • 메시지 스위칭은 소스 노드에서 대상 노드로 전체 메시지를 전송하며, 메시지가 대상에 도달할 때까지 스위치에서 스위치로 이동합니다.

       

    • 패킷 스위칭은 데이터 전송에 대한 네트워크 리소스 부담을 줄이기 위해 데이터를 독립적인 구성 요소로 분해하는 작업입니다. 패킷 스위칭을 사용하면 전체 데이터 스트림 대신 패킷이 네트워크를 통해 최종 목적지까지 이동합니다.

       

  • 포트: 포트는 네트워크 디바이스 간의 특정 연결을 나타내며 각 포트는 숫자로 식별됩니다. IP 주소를 호텔 주소라고 한다면, 포트는 해당 호텔 내의 스위트룸 또는 객실 번호입니다. 컴퓨터는 포트 번호를 사용하여 어떤 애플리케이션, 서비스 또는 프로세스가 특정 메시지를 받아야 하는지를 결정합니다.
  • 게이트웨이: 게이트웨이는 서로 다른 두 네트워크 간의 통신을 용이하게 하는 하드웨어 디바이스입니다. 라우터, 방화벽 및 기타 게이트웨이 디바이스는 속도 변환기, 프로토콜 변환기 및 기타 기술을 사용하여 호환되지 않는 디바이스 간의 네트워크 간 통신을 가능하게 합니다.
컴퓨터 네트워크의 유형 

일반적으로 컴퓨터 네트워크는 지리적 영역에 따라 정의됩니다. 근거리 통신망(LAN)은 정의된 물리적 공간에 있는 컴퓨터를 연결하는 반면, 광역 네트워크(WAN)는 대륙 간에 컴퓨터를 연결할 수 있습니다. 그러나 네트워크는 통신에 사용하는 프로토콜, 구성 요소의 물리적 배열, 네트워크 트래픽을 관리하는 방법 및 각 환경에서 사용되는 목적에 따라 정의되기도 합니다.

여기에서는 가장 일반적이고 널리 사용되는 컴퓨터 네트워크 유형을 크게 세 가지 카테고리로 나누어 설명합니다.

지리적 영역별 네트워크 유형

이 카테고리의 네트워크 유형은 네트워크가 담당하는 지리적 영역에 따라 구분됩니다.

근거리 통신망(LAN)

LAN은 사무실 건물, 학교 또는 병원과 같이 비교적 짧은 거리에 있는 컴퓨터를 연결합니다. LAN은 일반적으로 개인이 소유하고 관리합니다.

광역 네트워크(WAN)

이름에서 알 수 있듯이 WAN은 지역이나 대륙과 같은 넓은 지리적 영역에 있는 컴퓨터를 연결합니다. WAN은 네트워크 관리를 위해 집합적 또는 분산형 소유권 모델을 사용하는 경우가 많습니다. 클라우드 네트워크는 전 세계의 퍼블릭프라이빗 클라우드 인프라에서 호스팅되고 제공되기 때문에 한 가지 예가 될 수 있습니다.

소프트웨어 정의 광역 네트워크(SD-WAN)는 SDN 원칙을 사용하여 연결이 끊긴 WAN 네트워크의 관리를 중앙 집중화하고 네트워크 성능을 최적화하는 가상화된 WAN 아키텍처입니다.

대도시 지역 네트워크(MAN)

MAN은 LAN보다는 크지만 WAN보다는 작습니다. 도시와 정부 기관들이 일반적으로 MAN을 소유하고 관리합니다.

개인 영역 네트워크(PAN)

PAN은 1명에게 서비스를 제공합니다. 사용자가 동일한 제조업체의 여러 디바이스(예: iPhone과 MacBook)를 사용하는 경우, 문자 메시지, 이메일, 사진 등의 콘텐츠를 여러 디바이스에서 공유하고 동기화하는 PAN을 설정했을 가능성이 높습니다.

전송 매체별 네트워크 유형

네트워크 노드는 유선 또는 무선 링크(연결)를 사용하여 메시지를 보내고 받을 수 있습니다.

유선 네트워크

유선 네트워크 디바이스는 구리선 및 이더넷, 연선, 동축 또는 광섬유 케이블을 포함한 물리적 전선 및 케이블로 연결됩니다. 네트워크 크기 및 속도 요구 사항은 일반적으로 케이블 선택, 네트워크 요소의 배열 및 장치 간의 물리적 거리를 결정합니다.

무선 네트워크

무선 네트워크는 안테나와 센서가 내장된 무선 디바이스 간에 적외선, 라디오 또는 전자기파 전송을 위한 케이블을 사용하지 않습니다.

통신 유형별 네트워크 유형

컴퓨팅 네트워크는 다음과 같은 다양한 전송 역학을 사용하여 데이터를 전송할 수 있습니다. 

멀티포인트 네트워크

멀티포인트 네트워크에서는 여러 디바이스가 채널 용량과 네트워크 링크를 공유합니다.

지점 간 네트워크

네트워크 디바이스는 데이터를 전송하기 위한 직접 노드 간 링크를 설정합니다.

브로드캐스트 네트워크

브로드캐스트 네트워크에서는 여러 관련 '당사자'(디바이스)가 단일 전송 장치로부터 단방향 전송을 수신할 수 있습니다. 텔레비전 방송국은 브로드캐스트 네트워크의 좋은 예입니다.

가상 사설망(VPN)

VPN은 두 네트워크 엔드포인트 간의 안전한 지점 간 연결입니다. VPN은 사용자의 신원 및 액세스 자격 증명은 물론 전송되는 모든 데이터를 해커가 액세스할 수 없도록 암호화 채널을 설정합니다.

네트워크 아키텍처

컴퓨터 네트워크 아키텍처는 설계 원칙과 통신 프로토콜을 포함하여 컴퓨터 네트워크의 이론적 프레임워크를 설정합니다.

네트워크 아키텍처의 주요 유형

  • 피어 투 피어(P2P) 아키텍처: P2P 아키텍처에서는 두 대 이상의 컴퓨터가 '피어'로 연결되며, 이는 네트워크에서 동등한 권한과 영향력을 갖는다는 뜻입니다. P2P 네트워크에는 조정을 위한 중앙 서버가 필요하지 않습니다. 대신 네트워크의 각 컴퓨터는 클라이언트(서비스에 액세스해야 하는 컴퓨터)와 서버(클라이언트에게 서비스를 제공하는 컴퓨터)의 역할을 모두 수행합니다. 네트워크의 모든 피어는 리소스의 일부를 다른 네트워크 디바이스에서 사용할 수 있도록 하여 네트워크 전체에서 스토리지, 메모리, 대역폭 및 처리 능력을 공유합니다.

 

  • 클라이언트-서버 아키텍처: 클라이언트-서버 네트워크에서는 중앙 서버(또는 서버 그룹)가 리소스를 관리하고 네트워크의 클라이언트 디바이스에 서비스를 제공하며, 이 아키텍처의 클라이언트는 리소스를 공유하지 않고 서버를 통해서만 상호 작용합니다. 클라이언트-서버 아키텍처는 여러 계층으로 구성되어 있기 때문에 계층화된 아키텍처라고 불립니다.
  • 하이브리드 아키텍처: 하이브리드 아키텍처는 P2P 및 클라이언트-서버 모델의 요소를 모두 통합합니다.
네트워크 토폴로지

아키텍처는 네트워크의 이론적 프레임워크를 나타내는 반면, 토폴로지는 아키텍처 프레임워크의 실제 구현입니다. 네트워크 토폴로지는 모든 하드웨어(라우터, 스위치, 케이블), 소프트웨어(앱 및 운영 체제), 전송 미디어(유선 또는 무선 연결)를 포함하여 네트워크상의 노드와 링크의 물리적/논리적 배열을 설명합니다.

일반적인 네트워크 토폴로지로는 버스, 링, 스타, 메시가 있습니다.

버스 네트워크 토폴로지에서는 모든 네트워크 노드가 주 케이블에 직접 연결됩니다. 링 토폴로지에서는 노드가 루프로 연결되므로 각 디바이스에는 정확히 두 개의 이웃이 있습니다. 인접한 쌍은 직접 연결되고, 인접하지 않은 쌍은 중개 노드를 통해 간접적으로 연결됩니다. 스타 네트워크 토폴로지는 모든 노드가 간접적으로 연결된 단일 중앙 허브를 특징으로 합니다.

메시 토폴로지는 노드 간 연결이 겹치는 방식으로 정의되는 조금 더 복잡한 구조입니다. 메시 네트워크에는전체 메시부분 메시의 두 가지 유형이 있습니다. 전체 메시 토폴로지에서는 모든 네트워크 노드가 다른 모든 네트워크 노드에 연결되어, 가장 높은 수준의 네트워크 탄력성을 제공합니다. 부분 메시 토폴로지에서는 일부 네트워크 노드만 연결되며, 일반적으로 데이터를 가장 자주 교환하는 노드가 연결됩니다.

전체 메시 토폴로지는 실행하는 데 비용과 시간이 많이 들 수 있어 높은 중복성이 필요한 네트워크에서 자주 사용됩니다. 반면에 부분 메시는 중복성이 적지만 비용 효율적이고 실행이 간단합니다.

하위 유형에 관계없이 메시 네트워크에는 자체 구성 및 자체 구성 기능이 있습니다. 라우팅 프로세스를 자동화하므로 네트워크는 항상 가장 빠르고 신뢰할 수 있는 데이터 경로를 찾습니다.

네트워크 통신 프로토콜

인터넷 프로토콜(IP) 제품군, 이더넷, 무선 LAN(WLAN) 또는 셀룰러 통신 표준 등 모든 컴퓨터 네트워크는 네트워크의 모든 노드가 데이터를 공유하고 수신하기 위해 따라야 하는 일련의 규칙인 통신 프로토콜을 따릅니다. 또한 프로토콜은 게이트웨이를 사용하여 호환되지 않는 디바이스(예: Linux 서버에 액세스하려는 Windows 컴퓨터)가 통신할 수 있도록 합니다.

많은 최신 네트워크는 4개의 네트워크 계층을 포함하는 TCP/IP 모델에서 실행됩니다.

 

  • 네트워크 액세스 계층. 데이터 링크 계층 또는 물리 계층이라고도 하는 TCP/IP 네트워크의 네트워크 액세스 계층에는 네트워크 매체와의 인터페이스에 필요한 네트워크 인프라(하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소)가 포함됩니다. 이더넷과 주소 확인 프로토콜(ARP)과 같은 프로토콜을 사용하여 동일한 네트워크에 있는 디바이스 간의 물리적 데이터 전송을 처리합니다.
  • 인터넷 계층. 인터넷 계층은 논리적 주소 지정, 라우팅 및 패킷 전달을 담당합니다. 주로 IP 프로토콜과 서로 다른 네트워크에서 패킷의 주소 지정 및 라우팅을 관리하는 인터넷 제어 메시지 프로토콜(ICMP)에 의존합니다.
  • 전송 계층. TCP/IP 전송 계층을 사용하면 네트워크의 상위 계층과 하위 계층 간에 데이터를 전송할 수 있습니다. TCP 및 UDP 프로토콜을 사용하여 오류 검사 및 흐름 제어를 위한 메커니즘도 제공합니다.

    TCP는 일반적으로 UDP보다 느리지만 더 안정적인 연결 기반 프로토콜입니다. UDP는 TCP보다 빠르지만 전송을 보장하지 않는 연결 없는 프로토콜입니다. UDP 프로토콜은 시간에 민감한 앱(예: 비디오 스트리밍 및 게임 플랫폼) 및 DNS 조회에 대한 패킷 전송을 용이하게 합니다.
  • 애플리케이션 계층. TCP/IP의 애플리케이션 계층은 HTTP, FTP, 우체국 프로토콜 3(POP3), SMTP, 도메인 이름 시스템(DNS) 및 SSH 프로토콜을 사용하여 네트워크 서비스를 애플리케이션에 직접 제공합니다. 또한 사용자 애플리케이션을 지원하는 모든 프로토콜을 관리합니다. 

TCP/IP가 네트워킹에 더 직접적으로 적용 가능하지만, 오픈 시스템 상호 연결(OSI) 모델(OSI 참조 모델이라고도 함)도 컴퓨터 네트워킹과 컴퓨터 과학에 상당한 영향을 미쳤습니다.

OSI는 네트워크 통신을 4개가 아닌 7개의 추상 계층으로 나누는 개념적 모델로, 엔지니어와 개발자가 네트워크 통신의 복잡성을 이해하는 데 도움이 되는 이론적 토대를 제공합니다. OSI 모델의 주요 가치는 교육적 유용성과 새로운 프로토콜을 설계하기 위한 개념적 프레임워크로서의 역할에 있으며, 이를 통해 기존 시스템 및 기술과 상호 운용할 수 있습니다.

그러나 TCP/IP 모델의 실용성과 실제 적용 가능성 덕분에 TCP/IP 모델은 현대 네트워킹의 근간이 되었습니다. 견고하고 확장 가능한 설계와 수평적 계층화 접근 방식은 수십억 개의 디바이스와 막대한 양의 데이터 트래픽을 수용하면서 인터넷의 폭발적인 성장을 주도했습니다.

컴퓨터 네트워크는 어떻게 작동하나요?

이메일을 예로 들어 데이터가 네트워크를 통해 어떻게 이동하는지 살펴보겠습니다.

사용자가 이메일을 보내려면 먼저 이메일을 작성한 다음 '보내기' 버튼을 누릅니다.  사용자가 '보내기'를 누르면 SMTP 또는 POP3 프로토콜이 발신자의 Wi-Fi를 사용하여 발신자 노드에서 네트워크 스위치를 통해 메시지를 전달합니다. 여기서 메시지는 압축되어 점점 더 작은 세그먼트(궁극적으로 비트 또는 1과 0의 문자열로 분해)로 나뉩니다.

네트워크 게이트웨이는 비트 스트림을 수신자의 네트워크로 전송하여 필요에 따라 데이터와 통신 프로토콜을 변환합니다. 비트 스트림이 수신자의 컴퓨터에 도달하면 동일한 프로토콜이 수신자 네트워크의 네트워크 스위치를 통해 이메일 데이터를 전달합니다. 이 과정에서 네트워크는 이메일이 수신자의 받은 편지함(수신자 노드)에 사람이 읽을 수 있는 형태로 도착할 때까지 원본 메시지를 재구성합니다.

컴퓨터 네트워크를 사용하는 이유는 무엇인가요?

컴퓨터 네트워크는 현대 생활의 여러 측면에 존재하는 피할 수 없는 존재입니다. 비즈니스에서 컴퓨터 네트워크에 의존하는 것은 선택 사항이 아니며 현대 기업 운영의 기본입니다.

컴퓨터 네트워크는 다음을 포함한 수많은 이점을 제공합니다.

효율적인 데이터 전송

네트워킹은 이메일, 메시징, 파일 공유, 화상 통화 및 스트리밍을 포함한 모든 형태의 디지털 커뮤니케이션을 가능하게 합니다. 네트워킹은 비즈니스 커뮤니케이션을 가능하게 하는 모든 서버, 인터페이스 및 전송 매체를 연결합니다.

더 많은 데이터 저장

네트워킹이 없으면 조직은 개별 데이터 저장소에 데이터를 저장해야 하며, 이는 빅 데이터 시대에 지속 가능하지 않습니다. 컴퓨터 네트워크는 팀이 전체 네트워크에 서비스를 제공하는 중앙 집중식 데이터 저장소를 유지하여 다른 작업을 위한 귀중한 스토리지 용량을 확보할 수 있도록 도와줍니다.

지식 공유 간소화

사용자, 네트워크 관리자, 개발자 모두 네트워킹을 통해 리소스 및 지식 공유를 간소화하는 이점을 누릴 수 있습니다. 네트워크 데이터는 더 쉽게 요청하고 가져올 수 있으므로 사용자와 클라이언트는 네트워크 디바이스에서 더 빠른 응답을 받을 수 있습니다. 또한 비즈니스 측면에서는 네트워크에 연결된 데이터를 통해 기술과 기업이 발전함에 따라 팀이 더 쉽게 협업하고 정보를 공유할 수 있습니다.

더 강력한 네트워크 보안

잘 구축된 네트워킹 솔루션은 복원력이 더 뛰어날 뿐만 아니라 기업에 사이버 보안 및 네트워크 보안을 위한 더 많은 옵션을 제공합니다. 대부분의 네트워크 제공업체는 중요한 데이터를 보호하고 악의적인 행위자가 네트워크에 접근하는 것을 막기 위해 내장형 암호화 프로토콜과 액세스 제어(다중 인증 등)를 제공합니다.

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