제2화. 네트워크의 구조와 구성 요소의 깊은 이해

제2화. 네트워크의 구조와 구성 요소의 깊은 이해

네트워크는 단순히 장치들이 인터넷에 연결된 상태를 말하는 것이 아닙니다. 실제로는 복잡하고 유기적인 구조 속에서 수많은 장치와 기술이 상호 작용하고 있죠. 이번 글에서는 네트워크의 구조를 구성하는 핵심 요소들을 하나하나 깊이 있게 살펴보겠습니다.


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1. 네트워크 계층 구조: 계층은 왜 필요한가?

컴퓨터가 서로 통신을 하려면 수많은 중간 단계가 필요합니다. 예를 들어 우리가 메신저로 "안녕"이라고 보냈을 때, 실제로는 이 간단한 메시지가 여러 단계의 처리 과정을 거쳐 데이터로 쪼개지고, 전기 신호로 바뀌고, 다시 원래의 글자로 조립되는 과정을 겪습니다.

이처럼 복잡한 통신 과정을 효과적으로 관리하기 위해 나온 것이 바로 OSI 7계층 모델입니다. 각 계층은 자신만의 역할을 하며, 상호 독립적으로 기능을 수행합니다.

계층 이름 기능

7계층 응용 계층 (Application) 사용자 인터페이스 제공 (웹, 메일 등)
6계층 표현 계층 (Presentation) 데이터 형식 변환, 암호화
5계층 세션 계층 (Session) 연결 유지 및 관리
4계층 전송 계층 (Transport) 데이터 흐름 제어, 오류 복구 (TCP, UDP)
3계층 네트워크 계층 (Network) 경로 설정, IP 주소 기반 전달
2계층 데이터링크 계층 (Data Link) MAC 주소를 통해 프레임 전송
1계층 물리 계층 (Physical) 케이블, 전파 등의 실제 신호 전송


이 모델은 현실 세계에서 100% 그대로 쓰이지는 않지만, 네트워크 구조를 이해하고 문제를 진단하는 데 있어 가장 기본적인 프레임입니다.


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2. IP 주소와 서브넷: 네트워크의 주소 체계

IP 주소는 네트워크의 주소와도 같습니다. 우편으로 편지를 보낼 때 받는 사람의 집 주소가 필요한 것처럼, 데이터를 보내기 위해서도 정확한 목적지 주소(IP)가 필요합니다.

IPv4는 192.168.0.1처럼 4개의 숫자 블록으로 구성되어 있고, 약 43억 개의 주소만 존재합니다.

IPv6는 이 부족함을 해결하기 위해 등장한 128비트 주소 방식으로, 사실상 무한대에 가까운 주소를 제공합니다.


하지만 IP 주소만으로는 네트워크를 잘 운영할 수 없습니다. 그래서 등장한 개념이 **서브넷 마스크(Subnet Mask)**입니다. 이는 하나의 네트워크 안에서 여러 장치들을 효율적으로 관리하기 위한 방법으로, IP 주소를 네트워크 주소와 호스트 주소로 나눠주는 역할을 합니다.

예시:

IP: 192.168.1.10

서브넷 마스크: 255.255.255.0
→ 이 경우 192.168.1.까지가 네트워크 주소이며, 마지막 10은 장치 고유 번호를 의미합니다.



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3. 라우터와 스위치: 데이터의 길잡이

🌐 라우터(Router)

라우터는 서로 다른 네트워크를 연결하고 데이터를 목적지까지 전달하는 장치입니다. 흔히 가정용 Wi-Fi 공유기가 라우터 역할을 하며, 인터넷과 내부 네트워크를 연결해주는 다리 역할을 하죠.

라우터는 데이터를 전달할 때 경로를 결정합니다. 이때 사용하는 기술이 바로 **라우팅 테이블(Routing Table)**이며, 최적의 경로를 찾아주는 알고리즘을 기반으로 작동합니다.

🔀 스위치(Switch)

스위치는 한 네트워크 내에서 장치들을 연결하고 데이터를 전달하는 장치입니다. 예를 들어 회사 내부에서 여러 컴퓨터를 하나의 네트워크로 묶을 때 사용하죠.

스위치는 MAC 주소를 기반으로 데이터를 전송할 대상을 판단합니다. 과거에는 허브(Hub)를 사용했지만, 스위치는 훨씬 효율적인 전송을 가능하게 해 네트워크의 성능을 크게 향상시켰습니다.


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4. 모뎀과 게이트웨이: 경계를 연결하는 장치들

📡 모뎀(Modem)

모뎀은 ‘변조(Modulation)’와 ‘복조(Demodulation)’의 약자입니다. 간단히 말하면, 전화선이나 케이블선처럼 아날로그 신호로 데이터를 주고받는 환경에서 디지털 데이터를 주고받을 수 있도록 변환하는 장치입니다.

즉, ISP(인터넷 서비스 제공자)로부터 받은 인터넷 신호를 집 안의 디지털 네트워크로 변환해주는 역할을 하죠.

🌉 게이트웨이(Gateway)

게이트웨이는 서로 다른 네트워크 환경 간의 통신을 중계해주는 장치입니다. 예를 들어, 프로토콜이 다른 네트워크를 연결할 때 이질적인 데이터를 변환해주는 일종의 ‘통역사’ 역할을 합니다.


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5. DNS와 DHCP: 주소 관리의 핵심

DNS (Domain Name System): 사람들이 기억하기 쉬운 ‘www.example.com’ 같은 도메인 이름을 실제 IP 주소로 바꿔주는 시스템입니다. 마치 전화번호부 같은 역할이죠.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): 네트워크에 연결된 장치에 자동으로 IP 주소를 할당해주는 프로토콜입니다. 수동으로 주소를 입력하지 않아도 되는 이유가 바로 이 기능 덕분입니다.



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🔚 마무리

이번 화에서는 네트워크의 주요 구성 요소들을 구조적으로 살펴보았습니다. 다음 화에서는 실제 데이터가 어떻게 패킷으로 나눠져 전송되는지, 그리고 TCP/IP가 어떤 방식으로 데이터를 안전하게 보내고 받는지를 상세하게 다뤄보겠습니다.