TIL 02. 네트워크 연결과 구성 요소

1. 네트워크 연결 구분

  • 규모와 관리 범위에 따라 아래와 같이 3가지로 구분된다. 현재는 대부분의 기술이 이더넷으로 통합되었고, 사용자가 전송 기술을 구분하는 것은 무의미해 관리 범위 기준으로 LAN, MAN, WAN으로 구분한다.

  1. LAN (Local Area Network)

    • 사용자 내부 네트워크

  2. MAN (Metro Area Network)

    • 한 도시 정도를 연결하고 관리하는 네트워크. 자체 인프라를 통해 네트워크를 구축한 경우를 WAN으로 구분 짓는 경우가 있다.

  3. WAN (Wide Area Network)

    • 멀리 떨어진 LAN을 연결해 주는 네트워크. 도시 단위의 네트워크를 구분할 때, 통신사가 이미 갖고 있는 인프라 기반으로 구축한 경우를 지칭한다.

2. 네트워크 회선

  • 원격지 네트워크의 연결을 위해서 WAN을 사용해야 하며, WAN에서 통신사업자와 사용자를 연결해주는 회선과 기술은 다양한 종류를 가지고 있었다. 현재는 LAN과 동일하게 이더넷이 주로 사용된다. 일반적인 이더넷 외에 특별한 용도의 음성 회선 기반의 저속 회선 기술이나, 통신사업자 간의 고속 통신 또는 가입자를 구분하고 식별할 용도로 다양한 기술이 사용된다.

1) 인터넷 회선

  • 인터넷 접속을 위해 통신사업자와 연결하는 회선. 다른 사용자와의 공유 구간이 존재하며, 그 구간에선 사용자 최대 속도를 보장하지 않도록 구축하는 것이 일반적이다.
    1. 광랜(이더넷) - 기가 ~ 100Mbps
    2. FTTH - 기가 ~ 100Mbps
    3. 동축 케이블 인터넷 - 수백 ~ 수십 Mbps
    4. xDSL(ADSL, VDSL 등) - 수십 ~ 수 Mbps

2) 전용 회선

  • 가입자와 통신사업자 간에 대역폭을 보장해 주는 서비스를 대부분 전용 회선이라 부른다. 대역폭을 보장해 주는 기술에는 여러 가지가 있지만, TDM(Time Division Multiplexing: 시분할 다중화) 같은 기술로 마치 직접 연결한 것처럼 통신 품질을 보장해 주는 특징이 있다.
  • 가입자와 접속하는 전송 기술 기반 분류
    1. 음성 전송 기술 기반 (저속)
      • 64kbps 단위로 구분되어 사용되며, 작은 기본 단위를 묶어 회선 접속 속도를 높이는 방법으로 발전되어 온 기술로 오랫동안 사용되어 왔다. 현재는 이더넷 기반의 광 전송 기술이 신뢰할 정도의 수준으로 발전해 점점 사용 빈도가 줄고 있지만, 결재 승인과 같은 전문(Clear Text) 전송을 위한 VAN(Value Added Network) 사나 대외 연결의 경우 저속 회선을 사용하는 경우가 많다. 이 기술을 사용하려면 원격지 전송 기술로 변환할 수 있는 라우터가 필요하다.
    2. 메트로 이더넷 (고속)
      • 대부분 광케이블 기반의 이더넷을 사용한다. 가입자와 통신사업자 간의 접속 기술은 이더넷을 사용하고, 통신사업자 내부에서는 이런 개별 가입자를 묶어 통신할 수 있는 다른 고속 통신 기술을 사용한다.

3) 인터넷 전용 회선

  • 인터넷 연결 회선에 대한 통신 대역폭을 보장해 주는 상품을 통칭. 인터넷 회선이 공유 구간이 존재하는 회선이라면, 인터넷 전용 회선은 통신사업자와 가입자 간의 연결 품질을 보장해 주는 전용 회선을 통칭한다.

4) VPN (Virtual Private Network)

  • 물리적으로 전용선이 아니지만, 가상으로 직접 연결한 것 같은 효과가 나도록 만들어 주는 네트워크 기술.

5) DWDM (파장 분할 다중화: Dense Wavelength Division Multiplex)

  • 먼 거리를 통신할 때 케이블 포설 비용이 매우 많이 들고 관리가 어려운 문제가 존재해 이를 극복하고자 개발되었다. WDM 기술이 나오기 전에는 하나의 광케이블에 하나의 통신만 가능했지만, WDM과 DWDM 기술은 하나의 광케이블에 다른 파장의 빛을 통해 여러 채널을 만드는 동시에 많은 데이터를 전송할 수 있다.

3. 네트워크 구성 요소

모든 구성 요소를 다 다루기엔 다소 무리가 있다고 최소한의 정보를 담는다.

1) 네트워크 인터페이스 카드 (NIC)

  • 흔히 랜 카드라고 부르는 부품의 정식 명칭이다. 컴퓨터를 네트워크에 연결하기 위한 하드웨어 장치다. 아래와 같은 주요 역할을 가진다.
  1. 직렬화 - 전기적 신호를 데이터 신호 형태로 또는 데이터 신호 형태를 전기적 신호 형태로 변환하는 작업.
  2. MAC 주소 - 네트워크 인터페이스 카드가 갖고 있는 고유 주소 값. 네트워크 패킷의 도착 주소를 MAC 주소라 알고 있으면 된다.
  3. 흐름 제어 - 패킷 기반 네트워크에서 다양한 통신이 하나의 채널을 사용하므로 이미 통신 중인 데이터 처리 때문에 새로운 데이터를 받지 못할 수 있다. 이런 현상으로 데이터 유실 방지를 위해 데이터를 받지 못할 때는 상대방에게 통신 중지를 요청할 수 있다.

2) 케이블과 커넥터

  • 트위스티드 페어, 동축, 광 케이블이 각 용도에 맞게 사용된다.
- 트위스티드 페어 케이블과 기타 규격
  • 흔히 아는 랜선이며, RJ-45 커넥터와 함께 사용한다. 쉴드를 장착한 STP/FTP 케이블, 쉴드가 없는 UTP 케이블이 있다.
CAT5 CAT5E CAT6 CAT6A CAT7(비표준) CAT8
전송 속도 100Mbps 1Gbps 1Gbps 10Gbps 10Gbps 25/40Gbps
대역폭 100MHz 100MHz 250MHz 500MHz 600MHz 1.6/2GHz
규격 100BASE-TX 1000BASE-T 1000BASE-TX 10GBASE-T 10GBASE-T 25/40GBASE-T
쉴드 UTP UTP STP/UTP FTP/UTP STP SFTP
플러그 UTP/STP
RJ-45		 UTP/STP
RJ-45		 UTP/STP
RJ-45		 UTP/STP
RJ-45		 STP
non RJ-45		 RJ-45

3) 허브

  • 케이블과 동일하게 L1 계층에서 동작하는 장비. 거리가 멀어질수록 줄어드는 전기 신호를 재생성해주고, 여러 대의 장비를 연결할 목적의 장비다. 단순히 들어온 신호를 연결된 여러 대의 장비, 즉, 연결된 모든 포트로 내보내 접속되어 있는 모든 단말이 경쟁하게 되므로 성능이 줄어드는 문제가 있고 패킷이 무한 순환해 네트워크 전체를 마비시키는 루프와 같은 다양한 장애의 원인이 되어 허브는 현재 거의 사용되지 않고 있다.

4) 스위치

  • 허브와 동일하게 여러 장비를 연결하고 통신을 중재하는 L2 계층 장비다. 허브와 내부 동작 방식은 다르지만 여러 장비를 연결하고 케이블을 한 곳으로 모아주는 역할은 동일하므로 ‘허브’라는 용어를 공통적으로 사용한다. 단, 스위치는 허브의 역할과 통신을 중재하는 2가지 역할을 모두 포함하므로 스위칭 허브로도 불린다.
  • L1에서의 허브는 단순히 전기 신호를 재생성해 출발지를 제외한 모든 포트에 전기 신호를 내보내지만, 스위치는 허브와 달리 MAC 주소를 이해할 수 있어 목적지 MAC 주소의 위치를 파악하고 목적지가 연결된 포트로만 전기 신호를 보낸다는 차이점이 있다.

5) 라우터

  • 라우터는 네트워크 주소를 확인 후, 경로를 지정해 주는 장치다. L3 계층에서 동작하면서 먼 거리로 통신할 수 있는 프로토콜로 변환한다.

6) 로드 밸런서

  • L4 계층에서 동작하는 장비다. 대표 IP는 로드 밸런서 장비가 갖고, 로드 밸런서에서 각 웹 서버로 패킷의 목적이 IP 주소를 변경해 보내주는 장치다. L4 스위치라고 부르는 네트워크 장비도 한 종류다. 또한 애플리케이션 프로토콜의 특징을 이해하고 동작하는 L7 계층 로드 밸런서를 별도로 ADC(Application Delivery Controller)라고 부른다.