인터넷은 어떻게 작동하는가

인터넷이란?

- International + Network의 합성어

- 전 세계의 컴퓨터들을 연결하여 파일이나 정보 등을 주고받을 수 있는 광역 통신망

 

컴퓨터와 컴퓨터를 연결할 때는 두 컴퓨터를 선으로 연결하면 됩니다. 

두 대의 컴퓨터를 연결하기

여러대를 연결하려면 여러 선으로 연결하면 되죠. 하지만 한계가 있습니다.

여러대의 컴퓨터를 연결하기

선이 너무 많아지고 복잡해집니다. 이 문제를 해결하기 위한 도구가 라우터입니다. 라우터는 A컴퓨터가 B컴퓨터와 통신하고싶다면, A컴퓨터가 라우터에 정보를 보내고 라우터가 그 정보를 B컴퓨터에 보내줍니다.

라우터를 사용하여 여러대의 컴퓨터를 연결

컴퓨터 10대를 연결한 라우터와 또다른 컴퓨터 10대를 연결한 라우터를 연결하면 총 20대의 컴퓨터가 서로 통신할 수 있게 됩니다.

컴퓨터-라우터-라우터-컴퓨터 연결

하지만 이 방법도 한계가 있습니다. 선으로 연결해야하기 때문에 멀리있는 컴퓨터와는 통신할 수 없습니다. 이 한계는 전화선을 통해 극복하게 됩니다. 전화기 기반의 시설은 이미 전세계로 이어져있기 때문에 이것을 이용하면 컴퓨터로도 전 세계를 연결할 수 있게됩니다. 컴퓨터 네트워크와 전화 시설과 연결하기 위해서는 모뎀이라는 장비가 필요합니다. 모뎀은 컴퓨터에서 보내는 정보를 전화 시설에서 처리할 수 있는 정보로 바꾸거나 그 반대의 작업을 합니다.

모뎀과 연결하여 전화 시설을 이용

전화 시설에 연결된 네트워크를 사용하기 위해서는 인터넷 서비스 제공업체(Internet Service Provider)에 연결해야합니다. 우리나라에서는 KT, SK, LG U+ 등이 있습니다. ISP는 모두 함께 연결되는 몇몇 특수한 라우터를 관리하고 다른 ISP의 라우터에도 접근할 수 있습니다. 따라서 우리는 ISP에 메세지를 전송하고 ISP가 또다른 ISP 네트워크와 연결하며 정보를 주고받는 것이라고 할 수 있습니다. 인터넷은 이러한 네트워크 인프라로 구성되어있습니다.

인터넷 네트워크 인프라

 

컴퓨터간의 정보를 주고받는 데는 통신규약(Protocol)이 존재합니다. 많은 프로토콜 중 TCP/IP가 많이 사용되는데, 인터넷 또한 이를 기반으로 하고 있습니다. 그 이유는 개방성 때문인데, TCP/IP는 하드웨어, 운영체제, 접속매체에 상관 없이 동작할 수 있기 때문에 인터넷 통신을 위한 핵심으로 선택되었습니다.

 

TCP/IP의 통신 과정

 

컴퓨터간에 데이터를 전송하는데는 캡슐화와 은닉화 가능성에 따라 계층이 나뉩니다. 이를 ISO에서는 OSI7계층으로 나눴고, TCP/IP 통신에서는 4개의 계층으로 단순화하였습니다. 이 중에서 TCP는 전송계층, IP는 인터넷 계층에 해당하는 프로토콜입니다.

OSI 7계층과 TCP/IP 4계층

캡슐화란 송신 호스트에서 해당 계층의 프로토콜을 처리하고 데이터에 헤더를 붙이는 작업을 말합니다. 헤더는 수신 호스트의 해당 계층에서 데이터를 처리할 때 필요한 정보를 담은 것입니다. 

송신 호스트의 캡슐화 과정

송신 호스트의 상위 계층 즉, 응용 계층(Application Layer) > 전송 계층(Transport Layer) > 인터넷 계층(Internet Layer) > 네트워크 인터페이스 계층(Physical Layer) 순서로 캡슐화가 진행됩니다. 그리고 최하위계층에서 전기신호로 변환되어 전송 매체를 통해 라우터 등의 중간 노드를 거쳐 수신 호스트의 최하위 계층에 도달하게 됩니다.

 

수신 호스트는 송신 호스트와 반대로 최하위 계층에서부터 역캡슐화가 이루어집니다. 역캡슐화란 수신 호스트에서 계증을 지날 때 마다 해당 계층의 프로토콜을 처리하고 데이터의 헤더를 제거하는 작업을 말합니다. 각 계층은 송신 호스트의 해당 계층의 헤더만 읽고 사용할 수 있습니다. 또한 하위 계층에서 상위 계층으로 이동할 때 마다 헤더가 제거되기 때문에 최종적으로는 송신 호스트에서 보낸 데이터만 남게됩니다. 

수신 호스트의 역캡슐화 과정

각 계층은 전달받은 헤더를 데이터로 취급합니다. 즉 전달받은 헤더+데이터가 해당 계층의 데이터가 됩니다. 그리고 자신의 프로토콜을 실현하기 위한 정보만을 헤더화하기 때문에 다른 계층에서 추가된 헤더는 읽을 수 없습니다. 이것을 은닉화라고 합니다. 이로인해 같은 계층 간에만 같은 정보를 주고받을 수 있게 되고 이 점을 주목하여 각 계층마다 데이터를 다르게 칭하는 것을 PUD(Protocol Data Unit, 프로토콜 데이터 단위)라고 합니다. 헤더가 추가된 데이터를 응용계층에선 메시지, 전송계층에선 세그먼트, 인터넷계층에선 데이터그램 또는 패킷, 네트워크 인터페이스 계층에선 프레임이라고 부릅니다.

 

TCP/IP 데이터 전송 과정

 

정리

 

인터넷은 전 세계의 컴퓨터를 연결하여 통신할 수 있는 광역 통신망 입니다. 라우터를 통해 원하는 컴퓨터에 원하는 정보를 전달할 수 있고, 모뎀과 ISP 덕분에 전화 시설을 이용할 수 있게되어 전 세계와 통신이 가능해졌습니다.

통신 규약으로는 TCP/IP를 이용합니다. 통신 계층을 4개의 계층으로 나누어 각 계층마다 정해진 프로토콜을 실행하고 캡슐화 또는 역캡슐화를 통해 정보를 처리합니다. 4개의 계층 중 TCP는 전송계층, IP는 인터넷계층의 프로토콜입니다.

 

 

https://mindnet.tistory.com/entry/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EC%89%BD%EA%B2%8C-%EC%9D%B4%ED%95%B4%ED%95%98%EA%B8%B0-8%ED%8E%B8-%EC%9D%B8%ED%84%B0%EB%84%B7-%EC%9D%B4%EB%9E%80-Internet-%EC%A0%84%EC%84%B8%EA%B3%84-%ED%86%B5%EC%8B%A0%EB%A7%9D

[ 네트워크 쉽게 이해하기 8편 ] 인터넷 이란? Internet 전세계 통신망

https://developer.mozilla.org/ko/docs/Learn/Common_questions/How_does_the_Internet_work

인터넷은 어떻게 동작하는가? - Web 개발 학습하기 | MDN

https://better-together.tistory.com/89

쉽게 이해하는 네트워크 8.인터넷의 TCP/IP 데이터 전송 과정(ft. 캡슐화와 역캡슐화)

https://coding-factory.tistory.com/613

[Network] TCP / IP란 무엇인가?

https://www.joinc.co.kr/w/Site/Network_Programing/Documents/IntroTCPIP

네트워크 프로그래밍 : TCP/IP 개론