인터넷이 어떻게 동작하는가?

인터넷이란?

인터넷이라는 단어를 떠올리면 web만 생각하기 쉽지만 인터넷은 원거리 접속이나 파일 전송, 전자 메일 등의 다양한 데이터 통신 서비스를 포함하는 컴퓨터 네트워크 시스템이다. 인터넷은 수십억 대의 컴퓨터를 연결하는 인프라이고, 웹은 인프라 위에 구축된 서비스로 다른 것을 의미한다.

컴퓨터 네트워크란 여러 컴퓨터가 각각 클라이언트와 서버로써 서로 연결되어 구성된 망을 말한다. 인터넷은 이러한 컴퓨터 네트워크가 전 세계적인 규모로 수없이 많이 모여서 이루어진 일종의 컴퓨터 네트워크 시스템이다. 즉, 인터넷이란 수많은 컴퓨터들로 구성된 네트워크의 집합체이다.

인터넷은 TCP/IP라는 기본 프로토콜을 통해 제공된다.

프로토콜은 서로 다른 시스템에 있는 개체 간에 성공적으로 데이터를 전송하는 통신 규약을 말한다. 즉, 네트워크에서 컴퓨터가 서로 어떻게 통신해야 하는지에 대한 방법을 구체화한 규칙의 집합이다.

인터넷을 이용한다면 기본적으로 두 가지 이상의 프로토콜을 사용하고 있는 셈이다. 인터넷의 기본 프로토콜인 TCP/IP와 원하는 웹 사이트의 웹 페이지를 볼 수 있는 HTTP, 파일을 주고받을 때 사용되는 FTP 등이 있다. 네트워크 프로토콜에 대한 자세한 내용은 다음 글에서 다뤄보겠다.

 

인터넷 주소 체계

네트워크에 연결된 모든 컴퓨터에는 IP(Internet Protocol) 주소라는 고유한 주소가 있다. IP 주소는 특정 기기에 대한 네트워크상의 실제 위치를 확인해주는 일련의 번호로, 주소의 형태는 점으로 구분된 0~255 사이의 네 개의 숫자로 구성되어 있다. (ex. 192.168.0.1)

IP 주소를 통해 특정 컴퓨터를 찾을 수 있지만 우리는 이 주소를 기억하기 쉽지 않다. 그래서 도메인 이름을 사용하여 더욱 쉽게 웹 주소를 기억하고 입력할 수 있다. 예를 들어, '173.194.121.32' 는 'google.com'와 매칭된다.

DNS(Domain Name System) 서비스는 전 세계에 배포된 서비스로서, http://www.example.com과 같이 사람이 읽을 수 있는 도메인 이름을 IP 주소로 변환하여 컴퓨터가 서로 통신할 수 있도록 한다.
DNS 더 알아보기

 

인터넷의 특징

• 인터넷은 서로 동시에 참여할 수 있는 쌍방향 통신을 제공한다.
• 컴퓨터가 네트워크에 연결되어 있다면 송신자와 수신자 모두 시간에 제약을 받지 않고 언제든지 메시지를 주고받을 수 있다.
• 초기에는 텍스트로만 통신이 가능했지만 현재는 이미지, 음성, 동영상 등 다양한 포맷으로 통신이 가능하다.

 

인터넷의 변화

1) 단순한 네트워크

① 1:1 연결
두 대의 컴퓨터가 통신할 때, 우리는 다른 컴퓨터와 물리적(이더넷 케이블 또는 랜선)으로 또는 무선(wifi 또는 bluetooth)으로 연결되어야 한다. 현대 컴퓨터들은 연결 매체가 있어야 연결을 지속할 수 있다.

② 다:다 연결
하지만 네트워크에서는 두 대의 컴퓨터로 제한되지 않고, 여러 대의 컴퓨터를 연결한다. 1:1로 연결하는 방식으로 10대의 컴퓨터를 연결한다고 가정하면, (10 * 9) / 2 = 45 개의 케이블을 필요로 한다.

이렇게 모든 노드가 서로 전용의 점대점으로 연결되는 형태를 그물형 접속 형태라고 한다. 그물형은 네트워크가 복잡하고 많은 통신 회선이 필요하기 때문에 비용이 많이 들지만 신뢰성이 높아 중요한 네트워크에 주로 사용한다.

③ 라우터 연결
이러한 문제를 해결하기 위해 네트워크의 각 컴퓨터는 라우터라고 하는 특수한 소형 컴퓨터에 연결된다. 이 라우터는 주어진 컴퓨터에서 보낸 메시지가 올바른 대상 컴퓨터에 도착하는지 확인한다.

라우터는 둘 혹은 그 이상의 네트워크와 네트워크 간 데이터 전송을 위해 최적 경로를 설정해주고, 데이터를 해당 경로를 따라 한 통신망에서 다른 통신망으로 전달할 수 있도록 도와주는 인터넷 접속 장비이다.

 

예를 들어, 컴퓨터 B에게 메시지를 보내려면 컴퓨터 A는 메시지를 라우터에 보내고 라우터는 컴퓨터 B에게 메시지를 전달한다. 이때 라우터는 메시지가 다른 컴퓨터에 가지 않도록 동작해야 한다.

라우터를 시스템에 추가하면 10대의 컴퓨터를 연결할 때, 10개의 케이블만 필요로 한다. 따라서 각 컴퓨터마다 단말 플러그와 10개의 플러그가 있는 하나의 라우터만 있으면 된다.

 

2) 네트워크 속의 네트워크

작은 규모의 컴퓨터 연결은 위와 같이 해결이 가능하지만 수천, 수십억 정도로 규모가 훨씬 커지게 되면 단일 라우터로 확장은 어렵다. 하지만 여러 개의 라우터를 통해 무한히 확장 가능하다. 컴퓨터를 라우터에 연결하고, 각각의 라우터끼리 연결하여 네트워크를 구성할 수 있다.

이로써 네트워크의 형태가 인터넷이라고 부르는 것에 매우 가까워졌지만 아직 물리적인 한계가 존재한다. 근거리 내에서는 구축이 가능하지만 넓은 지역에 걸쳐 있을 경우(대륙과 대륙간의 연결) 수 십개의 라우터를 유선 케이블로 연결할 수 없을 것이다.

이를 해결하기 위해 이미 세계 어느 곳과도 연결이 되어있는 전화 기반의 시설을 이용한다. 네트워크와 전화 시설을 연결하기 위해 모뎀이라는 장비를 사용한다.

모뎀은 네트워크의 정보를 전화 시설에서 처리할 수 있는 정보로 바꾸며, 그 반대의 경우도 가능하다.

 

모뎀을 통해 우리의 네트워크는 전화 시설에 연결되지만, 우리가 컴퓨터에 보낸 메시지가 도달해야 할 컴퓨터까지 도달하지 않은 상태이다. 메시지가 전달되려면 ISP(인터넷 서비스 제공자)에 연결해야 한다.

웹 사이트 또는 응용프로그램에 액세스 할 때 인터넷에 접근해야 하는데, 인터넷 서비스를 제공하는 업체들을 ISP라고 한다. ISP는 몇몇 특수한 라우터를 관리하고 다른 ISP의 라우터에도 액세스 할 수 있는 회사다. 우리나라의 경우, KT, SK 텔레콤, LG U+ 등을 볼 수 있다. 

따라서 네트워크의 메시지는 ISP 네트워크를 통해 대상 네트워크로 전달된다. 다음은 전체적인 인터넷의 인프라 구성도다.

정리하자면, 내 컴퓨터 → 라우터 → 모뎀 → ISP(1) → ISP(2) → 모뎀 → 라우터 → 상대방 컴퓨터 방향으로 메시지를 보낼 수 있는 것이다.