[Network] 네트워크와 인터넷부터 ISP까지

이미지 출처: https://media.geeksforgeeks.org/wp-content/uploads/20230406152358/CN-(1).jpg

IP, 공유기

• IP주소는 인터넷에 연결되기 위해 인터넷 상의 주소.
• IP주소 할당이 필요하며, 모뎀과 홈 라우터로 이루어짐.
• 인터넷에 연결하기 위해서는 IP 주소 할당이 필요하다.
• 인터넷 케이블에 모뎀 연결 후, 공유기를 통해 여러 기기들이 인터넷에 연결된다.
• 공유기 (home router)는 다수의 기기들이 인터넷을 사용할 수 있도록 해주는 장치로, 한 IP주소에서 다수의 기기들이 인터넷을 사용이 가능해진다.
• 각 기기는 공유기를 통해서 서로 네트워크 통신이 가능해지며, 일부 기기는 유선망으로 연결, 일부 기기는 와이파이를 통해 무선 연결이 가능하다.

우리는 스마트 TV, 스마트폰, 프린터, 컴퓨터 등을 공유기를 통해 연결하여 '네트워크'를 형성함

• 네트워크 통신을 통해 스마트 TV로 저장된 영화를 불러올 수 있으며, 스마트폰에 저장된 영상도 스마트 TV에서 볼 수 있다.
• 프린터를 네트워크에 연결하여 컴퓨터나 스마트폰에 저장된 문서를 출력할 수 있다.
• 스위치( = Hub)를 사용하여 인터넷에 연결할 컴퓨터를 추가로 설치한 경우, 스위치와 공유기를 랜선으로 연결하고 컴퓨터들을 스위치에 연결하여 네트워크를 확장할 수 있다.

네트워크와 'Local Area Network(LAN)'의 개념

• 네트워크란, 컴퓨터나 기타 기기들이 리소스를 공유하거나 데이터를 주고받기 위해 유선 또는 무선으로 연결되는 것
• 네트워크는 집, 학교, 회사, 데이터 센터 등에서 구축 가능. 제한된 범위 내에서 컴퓨터와 기기를 연결하여 데이터와 리소스를 공유하는 'Local Area Network(LAN)'으로 줄여서 'LAN'이라고 함.
• 'Local Area Network(LAN)'은 'Ethernet'과 'Wireless LAN(와이파이)' 이렇게 두 가지 기술로 구성됨.
• 'Ethernet'은 유선 통신을, 'Wireless LAN(와이파이)'은 무선 통신을 담당하는 기술.
• 'WIFI'는 Local Area Network 에서 무선 통신을 담당하는 기술의 이름.

네트워크 종류: LAN, WAN

• 네트워크에는 Local Area Network(LAN)와 Wide Area Network(WAN)가 있다.
• WAN은 여러 LAN이나 다른 종류의 네트워크들을 하나로 묶어서 멀리 떨어진 기기들도 통신이 가능하도록 만든 네트워크이다.
  예를 들어, 은행의 ATM, wireless WAN(4G, 5G), Internet.

인터넷이란?

• 인터넷은 네트워크들의 네트워크로, 전 세계를 커버하는 가장 큰 WAN이다.
• 인터넷에 연결하기 위해서는 Internet Service Provider(ISP)가 필요하며, KT, SK브로드밴드, LG유플러스 같은 기업이 이를 제공한다.
• ISP를 통해 다른 컴퓨터와의 통신이 가능하다.

ISP 네트워크 구성과 계층화

• 인터넷 바디와 코어 부분은 각각의 ISP들이 관리하는 네트워크로 연결되어 있다.
• 따라서 가입한 ISP가 다르더라도, 여러 ISP들 끼리 통신을 하여 목적지로 연결된다.
• 각 ISP에는 Tier 라는 역할과 규모에 따라 등급이 매겨져 있다.

이미지 출처: https://www.researchgate.net/figure/Multi-level-inter-ISP-system-infrastructure_fig1_349654998

Tier 1 

• Tier 1 네트워크는 국제적인 범위를 가지며, 모든 네트워크에 접근 가능하다.
• 인터넷 백본으로서 중추 역할을 하며, 인터넷의 모든 네트워크가 연결될 수 있도록 한다.
• Tier 1 ISP는 사용자나 기업에게 직접 인터넷 서비스를 제공하지 않고, 인터넷을 커버하기 위한 핵심 역할을 한다.
• Tier 1 네트워크 간에 데이터를 주고 받을 때는 트래픽 전송 비용을 지불하지 않는다.

Tier 2

• Tier 2는 국가 혹은 넓은 지역을 커버하는 네트워크(KT, sk브로드밴드, LG 유플러스 등)를 보유하고 있다.
• Tier1 없이 Tier2 네트워크끼리 서로 연결되어 데이터를 주고 받을 수 있으며, 거대한 Tier1 ISP를 통해 데이터를 전송해야 하는 경우가 있다.
• Tier2는 Tier 1의 비용을 내고 이에 연결되어 전 세계적으로 연결된 인터넷 전체와 연결되는 역할을 한다. 망중립성과 관련된 이슈가 된 적도 있다.

Tier 3 

• Tier 3는 작은 지역을 대상으로 인터넷 연결 서비스를 제공한다.
• 일부엔 자체 네트워크가 없으며, 상위 ISP로부터 인터넷 트래픽을 구매한 후, 일반 사용자나 기업에게 인터넷 서비스를 제공한다.
• 라우터를 이용해 서로 다른 ISP의 가입자가 인터넷 연결되며, 이 라우터는 목적하는 네트워크에 데이터를 보낸다.
• 미국과 같이 넓은 지역에서는 Tier 3 ISP가 많이 존재한다.

라우터의 역할 및 데이터 이동 과정

• 데이터를 보낼 때, 데이터는 회사가 가입한 ISP에 있던 라우터를 거친 후 다른 네트워크로 오고, 다시 라우터를 통해 전송된다.
• 라우터는 데이터가 가고자 하는 목적지 IP 주소를 보고, 연결된 다른 네트워크로 목적지 IP 주소를 찾아 이동시킨다.
• 라우터는 데이터를 받고 목적지로 데이터를 전송하는 장치이다.
• 인터넷은 ISP 라우터를 거쳐, 데이터가 여러 네트워크를 지나 최종 목적지 서버로 도달한다.
• 예를 들어, 내 컴퓨터에서 어떤 서버로 데이터를 보내고 싶다면
  내가 가입한 ISP의 라우터로 데이터를 보내고 -> 내부적으로 또 다른 ISP 라우터에 네트워크로 전달하고 -> 최종적으로 서버에 도차감.
• 즉 여러 라우터를 지나고, 여러 ISP들이 관리하는 네트워크를 통과하게 된다.

컴퓨터 네트워크에서 사용되는 몇 가지 용어 정리

• 네트워크를 이루는 각기 다른 장치들을 '노드'라고 부른다. 이때 컴퓨터, 공유기, 스위치, 모뎀, 라우터 등 모든 장치를 포함한다.
• 노드 중에서 네트워크의 끝에 있는 도달 노드를 '엔드 시스템'이나 '호스트'라고 부르며, 엔드 시스템은 일반 사용자들이 사용할 수 있는 애플리케이션을 호스트한다.
• 라우터나 스위치와 같은 노드들은 네트워크 자체를 구축하기 위해 사용되는 반면, 엔드 시스템은 일반 사용자들에게 네트워크에 기반한 서비스를 제공하기 위해 사용된다.
• 클라이언트는 다른 호스트의 데이터나 리소스를 요청하는 호스트를 의미하며, 유튜브 영상 등의 데이터를 요청할 때 사용된다.
• 서버는 다른 호스트에게 데이터나 리소스를 제공하는 역할을 한다.
• 서버와 클라이언트는 요청과 응답으로 상호작용하며, 이를 이용하여 데이터를 주고받는 엔드 시스템으로 이루어져 있다.

참고 자료

https://youtu.be/oFKYzp6gGfc?si=eyEYsn3Kj-aqpePt