[Network] 2. 네트워크의 구성

1. 네트워크의 구성

네트워크 구성 요소에는 PC(컴퓨터나 서버), 네트워크 접속 장치, 네트워크 전송 매체로 구성되어 있습니다. PC에는 카카오톡, 인스타그램, 웹 브라우저와 같은 프로그램이 있으며 이와 같은 프로그램과 네트워크를 통해서 데이터를 송수신할 수 있습니다.

네트워크 접속 장치란 프로그램의 데이터를 전송하기 위한 장치입니다. 대표적으로 스위치와 라우터가 있습니다. 스위치란 하나의 네트워크 내부에서 데이터 전송을 수행하는 장치입니다. 컴퓨터를 스위치에 연결한다는 것은 네트워크에 연결한다는 의미입니다.  라우터란 서로 다른 네트워크를 구분 짓고 연결하는 장치입니다. 개인 집에서는 네트워크가 하나뿐이지만 기업에서는 많은 네트워크가 존재합니다. 이러한 작은 네트워크들을 연결하는 것이 라우터입니다.

 

 

마지막으로 네트워크 전송 매체란 컴퓨터와 네트워크 접속 장치를 연결하는 매개체를 의미합니다. 대표적으로 유선, 무선 매체가 존재합니다. 유선 매체에는 일반적으로 케이블을 말하고 무선 매체는 전파를 말합니다.

 

2. 네트워크의 형태

2.1 근거리 네트워크

근거리 네트워크(Local Area Network, LAN)는 범위가 건물 안이나 특정 지역인 네트워크로 유선 케이블, 적외선 링크, 무선 송수신기 등을 이용하여 통신합니다.

 

 

2.2 광역 네트워크

광역 네트워크(Wide Arera Network, WAN)는 2개 이상의 LAN을 넓은 지역에 걸쳐 연결한 것을 말합니다.

 

LAN과 WAN의 차이

• WAN이 LAN보다 신호가 약해지거나 오류가 발생할 확률이 더 높습니다.
• WAN이 LAN보다 속도가 느립니다.
• WAN이 LAN보다 비용이 많이 소요됩니다.

 

 

2.3 인트라넷

인트라넷(Intranet)은 인터넷에서 사용하는 회선과 여러 기반 기술을 이용하여 구축하는 사설 네트워크를 말합니다. 인트라넷을 이용하면 모든 캠퍼스에서 문서 관리, 메신저, 게시판, 전자 결재 등을 공개되지 않은 웹 페이지에서 처리할 수 있습니다. 즉, 전용 회선을 깔지 않고 가장 가까운 ISP까지만 깔고 그 사이는 인터넷을 통해서 연결하는 방식입니다.

 

3. 네트워크 접속 장치

3.1 LAN 카드

LAN 카드(Network Interface Card, NIC)는 두 대 이상의 컴퓨터로 네트워크를 구성하기 위해 외부 네트워크와 빠른 속도로 데이터를 송수신할 수 있도록 컴퓨터 내에 설치하는 확장 카드를 말합니다.

LAN 카드는 전송 매체에 접속하는 역할과 데이터 입출력 및 송수신, 프로토콜 처리 등을 담당합니다.

 

3.2 허브

허브(Hub)는 여러 개의 입력 및 출력 포트가 있는 특수한 형태의 네트워크 장치입니다. 허브를 사용하면 네트워크에 연결된 컴퓨터끼리 통신할 수 있습니다. 하지만 더미 허브는 수신되는 데이터의 의도한 대상을 식별할 수 없어서 데이터를 보내는 컴퓨터를 비롯하여 연결된 모든 컴퓨터에 데이터를 보냅니다. 허브의 종류에는 더미 허브, 스위칭 허브, 스태커블 허브, 인텔리전트 허브가 있습니다.

 

3.3 스위치

스위치(Switch)는 컴퓨터에 할당되는 대역폭을 극대화하는 장치로, 허브와 달리 근거리 통신망이 제공하는 대역폭을 컴퓨터로 모두 전송합니다. 스위치는 허브와 동일한 방식으로 작동하지만 수신하는 데이터의 수신 컴퓨터를 식별할 수 있으므로 데이터를 수신하기로 되어 있는 컴퓨터에만 데이터를 보냅니다.

 

3.4 브리지

브리지(bridge)는 2개 이상의 근거리 통신망을 연결하여 하나의 네트워크로 만드는 장치로, 수신지 주소에 따라 특정 네트워크 트래픽만 통과시킬 수 있도록 설계된 특수한 형태의 네트워크 스위치입니다.

3.5 게이트웨이

게이트웨이(gateway)는 종류가 다른 2개 이상의 네트워크를 서로 접속하여 정보를 주고받을 수 있는 장치입니다. 브리지와 달리 게이트웨이는 서로 다른 프로토콜 통신망 간에도 프로토콜을 변환하여 정보를 주고 받을 수 있습니다.

 

3.6 중계기

중계기(repeater)는 접속 시스템의 수를 증가시키거나 네트워크 전송 거리를 연장하기 위해 사용하는 장치로, 네트워크에서 신호를 수신하여 증폭한 후 다음 구간으로 재전송하는 역할을 수행합니다.

 

3.7 라우터

라우터(router)는 서로 다른 네트워크 간에 통신하는데 사용하는 장치로, 구조가 다른 망을 연결할 수 있어 근거리 통신망(LAN)과 대도시 통신망(MAN), 광역 통신망(WAN)을 연결하는데 이용됩니다.

라우터는 IP 주소를 바탕으로 데이터가 수신지까지 갈 수 있는 경로를 검사하여 효율적인 경로를 선택하는 라우팅(routing) 기능도 수행합니다.

 

라우터의 특징

• 오류 패킷의 폐기 기능과 혼잡 제이 기능 수행
• 논리 주소에 따라 네트워크 트래픽의 방향을 지정
• 둘 이상의 네트워크를 연결하는 데 사용
• 웹 페이지 요청을 수신지로 전송하는 데 결정적인 역할을 수행

 

4. 네트워크 접속 형태

4.1 성형

성형은 중앙에 위치한 메인프레임(허브)에 터미널을 연결한 메인프레임 시스템의 형태입니다. 송신 측에서 수신 측으로 데이터를 전송 시 데이터를 중앙의 허브로 보내면 허브가 주소가 가리키는 수신지로 데이터를 전송합니다.

 

장점

• 성형에서는 각 장치와 다른 장치를 연결하는 링크 하나와 I/O 포트 하나만 필요하므로 설치 비용이 저렴하고, 중앙 집중적인 구조이므로 유지, 보수나 확장이 용이합니다.
• 링크 하나 끊어져 작동하지 않을 때 그 링크만 영향을 받고 다른 링크는 영향을 받지 않습니다(안전성). 이러한 특징 덕분에 결함을 쉽게 식별하고 분리할 수 있기 때문에 허브는 링크에서 발생한 문제를 점검하여 결함이 발견된 링크를 우회하는 역할을 수행합니다.

단점

• 중앙에 있는 전송 제어 장치에 장애가 발생하면 전체 네트워크가 작동할 수 없고, 통신량이 많으면 전송이 지연됨
• 각 노드가 중앙 허브와 연결되어야 하므로 다른 접속 형태(링형, 버스형)보다 많은 케이블을 연결해야 함

4.2 버스형

버스형은 네트워크 노드와 주변장치가 파이프 등의 일자형 케이블(버스)에 연결되어 있는 형태입니다. 버스형에서는 케이블에 연결되어 있는 하나의 노드가 데이터를 전송하면 브로드캐스팅되어 나머지 노드가 수신할 수 있습니다. 연결된 다른 노드들은 데이터의 수신 측 주소가 자신이면 수신하고, 그렇지 않으면 흘려보냅니다.

 

장점

• 간단히 설치할 수 있고 케이블 비용이 적게 듬
• 케이블 장치 추가 쉬움
• 하나의 노드가 고장이 발생하여도 전체 네트워크에 영향을 미치지 않음
• 성형이나 트리형 형태보다 사용하는 케이블양이 적음

단점

• 장비 수가 많아지면 네트워크 성능이 저하됨
• 중앙 케이블이 고장나면 전체 네트워크가 고장 발생
• 버스 케이블에 결함이나 파손 발생시 모든 전송이 중단죔
• 재구성이나 결합, 분리가 어려움

 

4.3 트리형

트리형은 성형의 변형으로, 중앙에 있는 전송 제어 장치에 모든 장비를 연결하는 것이 아니라 트리 모양의 노드에 전송 제어 장치를 두고 노드를 연결하는 형태입니다.

 

장점

• 제어가 간단하여 관리나 네트워크 확장이 쉬움
• 중앙에 있는 하나의 전송 제어 장치에 많은 장비를 연결할 수 있어 각 장비 간의 데이터 전송 거리를 늘릴 수 있음
• 여러 컴퓨터를 분리하거나 우선순위를 부여할 수 있음. 예를 들어 특정한 2차 허브에 연결된 컴퓨터에 더 높은 우선순위를 부여할 수 있음

단점

• 중앙에 트래픽이 집중되어 병목 현상이 발생할 수 있으며, 중앙의 전송 제어 장치가 다운되면 전체 네트워크에 장애가 발생함

 

4.4 링형

링형은 노드가 링에 순차적으로 연결된 형태로, 모든 컴퓨터를 하나의 링으로 연결합니다.

 

장점

• 구조가 단순하여 설치와 재구성이 쉽고, 장애가 발생해도 복구 시간이 빠름
• 각 장치는 바로 이웃하는 장치에만 연결되어 있고, 장치를 추가하거나 삭제할 때는 연결선 2개만 움직이면 된다. 이때 유일한 제약은 송신 매체와 통신량에 대한 고려(링의 최대 길이와 장치 수)입니다
• 신호가 항상 순환하므로 한 장치가 특정한 시간 내에 신호를 받지 못하면 경보함
• 성형보다 케이블 비용을 많이 줄일 수 있음

단점

• 링을 제어하는 절차가 복잡함
• 새로운 장비를 연결하려면 링을 절단 후 장비를 추가해야함
• 단순 링형의 경우 링에 결함(네트워크 내 한 장치가 사용 불가능한 경우)이 생기면 전체 네트워크를 사용할 수 없음. 하지만 이러한 약점은 이중 링형이나 스위치를 사용하여 해결할 수 있음

 

4.5 그물형

그물형은 중앙에 제어하는 노드가 없고 모든 노드가 서로 전용의 점대점으로 연결되는 형태입니다.

 

장점

• 전용 링크를 통해 데이터를 전송하므로 많은 장치를 공유하는 링크에서 발생하는 통신망 문제를 해결할 수 있음
• 한 링크가 고장 나더라도 전체 시스템에는 큰 문제가 발생하지 않음.
• 일부 통신 회선에 장애가 발생하면 다른 경로를 통해 데이터를 전송하면 됨
• 모든 메시지를 전용선으로 보내기 때문에 수신자만 받을 수 있음. 이는 비밀 유지와 보안에 유리함
• 결함의 식별과 분리가 비교적 쉬움

단점

• 노드를 다른 모든 노드와 연결해야 하므로 설치와 재구성이 어려움
• 필요한 전선의 용적이 벽속이나 천장, 바닥 아래 등 전성을 수용할 공간보다 클수도 있음
• 네트워크가 복잡하고 맣은 통신 회선이 필요하기 때문에 각 링크와 연결되는 하드웨어(I/O 포트와 전선)에 많은 비용이 들 수 있음

 

4.6 혼합형

노드 수가 상대적으로 많은 실제 네트워크에서는 효율을 높이고 결함 허용 능력을 증대하기 위해 혼합형 접속 형태를 사용합니다. 즉, 네트워크 서브넷을 서로 연결하여 규모가 큰 접속 형태를 만들기 위해 여러 접속 형태를 결합할 수 있습니다.

 

 

References

네트워크 개론 3판, 진혜진 지음, 한빛아카데미