Ch04_네트워크 기반 기술과 디지털 디자인 융합(1)

jsBae 2025. 9. 21. 18:37

01. 네트워크 기초 기술

학습목표:
4장 「네트워크 기반 기술과 디지털 디자인의 확장」에서는 네트워크의 기초 개념과 구조를 이해하고, 인터넷과 웹의 발전 과정을 통해 정보 전달 방식의 변화를 살펴보며, IPv4와 IPv6와 같은 주소 체계의 차이를 구분하는 것이다. 또한 클라우드 컴퓨팅의 특징과 서비스 유형(IaaS, PaaS, SaaS)을 파악하고, 협업 디자인 및 저장·공유 서비스의 실제 활용 사례를 이해하며, 사물인터넷(IoT)의 동작 원리(Sensing, Porting, Tracking)와 스마트 홈, 헬스케어, 스마트 시티 등 다양한 적용 분야를 설명할 수 있어야 한다. 나아가 이러한 네트워크 기반 기술이 디지털 디자인과 융합되어 사용자 경험과 공공 환경, 인터랙티브 아트, 미디어 파사드와 같은 디자인 영역을 어떻게 확장시키는지 분석하고, 기술과 디자인을 연결하는 창의적 사고를 기르는 것을 목표로 한다.

정보통신의 개념

정보통신이란 멀리 떨어진 두 개체가 서로 정보를 주고받는 행위를 의미한다. 초기의 전화망에서는 약 4KHz 이하의 음성을 전달하는 것이 주된 기능이었다. 그러나 기술이 발달하면서 단순한 음성뿐만 아니라 다양한 형태의 데이터를 다루게 되었고, 특히 디지털 통신의 도입은 정보 전달 방식에 큰 변화를 가져왔다.

1. 디지털 통신

디지털 통신은 아날로그 형태의 연속적인 신호를 0과 1로 이루어진 디지털 데이터로 변환하여 전송하는 방식이다. 이렇게 변환된 데이터는 전송 과정에서 잡음이나 왜곡이 발생하더라도 원래의 정보로 복원할 수 있다는 장점을 지닌다. 또한 모든 아날로그 정보를 동일한 이진 데이터로 바꾸어 처리할 수 있으므로 통신망의 공유가 가능하고, 데이터 압축을 통해 효율성을 높일 수 있다. 반도체 기술의 발달은 장비를 소형화하고 전력 소모를 줄이면서도 높은 신뢰도를 보장하게 하였다. 즉, 디지털 통신은 기존 아날로그 통신의 한계를 극복하고 다양한 서비스 제공을 가능하게 만든 핵심 기술이다.

2. 컴퓨터 네트워크(컴퓨터 통신망)

디지털 통신의 확산과 함께, 서로 다른 컴퓨터 간에 정보를 교환하는 컴퓨터 통신이 등장하였다. 컴퓨터 네트워크는 이를 위해 연결된 컴퓨터들의 집합으로, 각 컴퓨터는 고유한 주소(Address)를 가지고 데이터를 주고받는다. 전송은 전용 케이블 또는 공중 데이터통신망(PSDN: Packet Switched Data Network)을 통해 이루어지며, 통신 과정은 국제적으로 표준화된 네트워크 프로토콜과 규약에 의해 이루어진다. 대표적으로 ISO나 CCITT에서 제정한 규격이 활용된다. 즉, 컴퓨터 네트워크는 개별 컴퓨터를 넘어선 거대한 정보 교환의 장을 마련한 것이다.

3. 정보통신망을 이용한 서비스

정보통신망은 단순한 데이터 교환을 넘어 다양한 서비스의 기반이 된다. 대표적인 서비스는 다음과 같다.

통신 서비스(Communication Services): 음성 통화, 문자, 메신저 등 기본적인 의사소통 수단.
정보 검색 및 콘텐츠 서비스(Information & Content Services): 웹 검색, 뉴스, 멀티미디어 콘텐츠 제공.
전자상거래 및 금융 서비스(E-Commerce & Financial Services): 온라인 쇼핑, 인터넷 뱅킹, 간편 결제.
교육 및 원격 학습 서비스(Education & E-Learning Services): 온라인 강의, 화상 수업.
엔터테인먼트 및 게임 서비스(Entertainment & Gaming Services): 온라인 게임, 스트리밍 서비스.
스마트 서비스(Smart Services, IoT 기반): 스마트홈, 웨어러블 기기 연동 서비스.
공공 및 사회 기반 서비스(Public & Social Infrastructure Services): 전자정부, 교통 정보, 재난 알림 등.

컴퓨터 네트워크

네트워크(Network)란 전송 매체를 통해 데이터를 교환하는 시스템들의 모음으로, 다수의 시스템을 전송 매체로 연결하여 구성한 집합체를 의미한다. 다시 말해, 네트워크는 정보를 주고받기 위해 서로 연결된 장치들의 구조라고 할 수 있다.

네트워크의 기본 구성 요소는 다음과 같다.

송수신 정보기기: 데이터를 주고받는 역할을 하는 컴퓨터, 스마트폰, 서버, 프린터 등 각종 디지털 기기이다.
전송 매체(Transmission Media): 데이터를 전달하는 물리적 혹은 무선 경로를 의미한다. 유선 케이블(광섬유, 구리선 등)과 무선 통신(Wi-Fi, LTE/5G 등)이 여기에 해당된다.
데이터(Data): 네트워크를 통해 전달되는 실질적인 정보로, 텍스트, 이미지, 음성, 영상 등 다양한 형태로 존재한다.
통신 프로토콜(Protocol): 데이터를 주고받을 때 따라야 하는 규칙과 약속이다. 서로 다른 장치라도 동일한 프로토콜을 따를 경우 원활한 데이터 교환이 가능하다. 대표적으로 TCP/IP 프로토콜이 사용된다.

그림에서 보듯이, 네트워크는 송수신 기기와 전송 매체, 통신 프로토콜, 그리고 데이터를 중심으로 유기적으로 연결되어 작동한다. 이러한 구조 덕분에 우리는 이메일을 주고받고, 웹사이트를 방문하며, 클라우드 서버에 저장된 자료를 불러올 수 있다. 네트워크는 단순히 기기를 연결하는 기술이 아니라, 현대 사회의 정보 흐름을 가능하게 하는 핵심 인프라이다. 즉, 네트워크를 이해한다는 것은 곧 오늘날 디지털 사회의 기본 구조를 이해하는 것이라 할 수 있다.

컴퓨터망에서 데이터 교환방식

컴퓨터망에서 데이터를 교환하는 방식은 크게 아날로그 통신과 디지털 통신으로 나눌 수 있다.

1. 아날로그 신호

아날로그 신호는 정보의 연속성을 가진다. 예를 들어, 사람의 음성이나 음악 소리는 시간에 따라 파형이 부드럽게 이어지는 연속적인 신호이다. 이러한 아날로그 신호는 잡음에 취약하여 장거리 전송 시 왜곡이 발생하기 쉽다.

2. 디지털 정보

디지털 정보는 0과 1의 이진 값으로 표현되는 불연속적인 정보이다. 연속적인 아날로그 신호를 샘플링과 양자화 과정을 거쳐 디지털 데이터로 변환하면, 컴퓨터가 처리할 수 있는 형태가 된다. 디지털 방식은 전송 과정에서 잡음이 끼더라도 원래 데이터를 복원할 수 있어 높은 신뢰성을 가진다.

3. 아날로그 통신과 디지털 통신

아날로그 통신은 전화 초창기와 같이 음성 신호를 그대로 전송하는 방식으로, 전송 거리에 따라 신호가 쉽게 손상될 수 있다.
디지털 통신은 음성·영상·데이터 등 다양한 아날로그 정보를 모두 디지털 형태로 변환하여 전송한다. 이는 데이터 압축, 보안 처리, 서비스 다양화가 가능하며 오늘날 대부분의 네트워크 환경에서 사용된다.

실제 통신 과정에서는 아날로그 신호와 디지털 신호가 변환 과정을 거치며 사용된다. 사용자의 음성과 같은 아날로그 신호는 먼저 디지털 변환 과정을 통해 전송되며, 수신 측에서는 다시 아날로그로 복원되어 사용자가 이해할 수 있는 형태가 된다.

대역폭과 전송속도

네트워크에서 데이터를 얼마나 빠르고 원활하게 주고받을 수 있는지는 대역폭(Bandwidth)이라는 개념과 밀접하게 관련된다. 대역폭은 단위 시간 동안 전송할 수 있는 데이터의 최대 용량을 의미하며, 흔히 “도로의 차선 폭”에 비유된다. 차선이 넓을수록 더 많은 차량이 동시에 지나갈 수 있듯, 대역폭이 넓을수록 더 많은 데이터가 한 번에 전송될 수 있다.

대역폭의 단위는 bps(bits per second)로, 초당 전송되는 비트 수를 의미한다. 예를 들어 100 Mbps라면, 초당 1억 비트의 데이터를 전송할 수 있다는 뜻이다. 대역폭이 넓을수록 전송 속도가 빨라지고, 서비스 품질(QoS: Quality of Service)도 안정적으로 유지된다.

실생활에서 대역폭은 다음과 같이 다양한 방식으로 체감된다.

가정용 인터넷: 보통 100 Mbps, 500 Mbps, 1 Gbps 상품으로 구분되며, 속도에 따라 요금제가 달라진다.
스트리밍 서비스: HD 영상은 약 5 Mbps, 4K 영상은 20~30 Mbps 정도의 대역폭을 요구한다. 대역폭이 충분하지 않으면 영상이 끊기거나 화질이 낮아진다.
IoT 기기: 개별 센서가 주고받는 데이터는 매우 적기 때문에 작은 대역폭으로도 충분하다. 하지만 수많은 IoT 기기가 동시에 연결되는 경우 전체 네트워크의 대역폭은 매우 중요한 요소가 된다.

따라서 대역폭은 단순히 인터넷 속도의 문제가 아니라, 현대 사회에서 원활한 정보 서비스, 미디어 경험, IoT 환경 구축을 가능하게 하는 핵심 자원이다.

네트워크의 종류

네트워크는 규모와 적용 범위, 그리고 전송 방식에 따라 여러 종류로 나눌 수 있다. 대표적으로 PAN, LAN, WAN과 같은 범위별 네트워크가 있으며, 전송 매체에 따라 유선망, 무선망, 모바일망으로 구분된다. 또한 이러한 네트워크들은 국제적으로 표준화된 프로토콜에 의해 지원된다.

1. PAN (Personal Area Network, 개인 영역망)

PAN은 개인의 생활 공간을 중심으로 구축되는 소규모 네트워크이다. 보통 수 미터 이내의 좁은 범위에서 작동하며, 휴대폰과 이어폰, 스마트워치 등 개인 기기들 간의 연결에 사용된다.

유선 PAN: USB, Firewire 등 케이블을 통한 연결
무선 PAN: 블루투스, 적외선 통신 등이 대표적 예시
→ 예를 들어 스마트폰과 무선 이어폰이 블루투스로 연결되는 것은 PAN의 전형적인 사례이다.

2. LAN (Local Area Network, 근거리 통신망)

LAN은 비교적 좁은 지역, 예를 들어 가정, 학교, 회사 건물 등과 같이 제한된 공간 내에서 기기를 연결하는 네트워크이다. 데이터 전송 속도는 10 Mbps에서 10 Gbps까지 가능하며, 유선 LAN과 무선 LAN으로 구분된다.

유선 LAN: Ethernet(이더넷)을 기반으로, 안정적이고 빠른 데이터 전송이 가능하다.
무선 LAN: Wi-Fi가 대표적인 예시로, 별도의 케이블 설치 없이 손쉽게 네트워크를 구성할 수 있다.
→ 예를 들어, 집에서 사용하는 Wi-Fi 공유기는 LAN의 대표적인 형태이다.

3. WAN (Wide Area Network, 광역 통신망)

WAN은 도시, 국가, 대륙과 같이 광범위한 지역을 연결하는 네트워크이다. LAN을 넘어서 더 큰 범위를 포괄하며, 인터넷이 대표적인 WAN의 사례이다. WAN은 전 세계의 수많은 네트워크를 서로 연결해 “네트워크의 네트워크(Network of Networks)” 역할을 한다.
→ 예를 들어, 서울에서 뉴욕까지 이메일을 주고받는 과정은 WAN을 통한 통신이라 할 수 있다.

4. 전송 매체에 따른 구분

네트워크는 데이터가 이동하는 통로인 전송 매체에 따라 다음과 같이 나뉜다.

유선망: Ethernet, 광섬유 케이블 등을 통해 안정적이고 고속의 통신을 지원.
무선망: Wi-Fi, Bluetooth 등을 통해 케이블 없이 손쉽게 연결.
모바일망: LTE, WiBro, 5G와 같이 이동 중에도 접속할 수 있는 통신망.

5. 프로토콜의 중요성

네트워크가 정상적으로 작동하기 위해서는 프로토콜(Protocol)이라는 규약이 필요하다. TCP/IP는 인터넷을 포함한 대부분의 네트워크에서 사용되는 대표적인 프로토콜로, 데이터를 패킷 단위로 나누고, 목적지 주소를 해석해 정확히 전달하는 기능을 한다.

백본 네트워크(Backbone Network)

백본 네트워크는 흔히 기간망(基幹網)이라고도 불리며, 네트워크 계층 구조에서 최상위 레벨을 차지하는 핵심 네트워크이다. 말 그대로 개별 네트워크들을 하나로 묶어주는 “등뼈(Backbone)” 역할을 한다.

백본 네트워크는 LAN, WAN 등 다양한 네트워크들을 상호 연결하여 거대한 네트워크를 구성하는 중심축이다. 서울, 부산, 광주, 대전과 같은 주요 거점 도시의 네트워크들이 서로 연결되는 경우, 이들을 묶어주는 고속 통신망이 바로 백본 네트워크이다. 이는 데이터가 지역 간, 국가 간에 원활하게 이동할 수 있도록 하는 정보 고속도로라고 할 수 있다.

백본 네트워크는 일반 네트워크보다 훨씬 빠른 속도를 제공한다. 보통 128 Mbps에서 10 Gbps 이상의 초고속 전송 속도를 가지며, 오늘날에는 수백 Gbps에서 수 Tbps 단위까지도 확장되고 있다. 이러한 속도는 대규모 데이터 전송, 실시간 스트리밍, 클라우드 서비스, IoT 환경 등 현대 사회의 디지털 인프라를 가능하게 한다.

백본 네트워크는 단순히 기술적 연결을 넘어, 국가와 사회의 정보 인프라를 유지하는 핵심 요소이다. 예를 들어, 대학교와 연구기관을 연결하는 교육·연구망(KREONET), 국내외 인터넷 서비스 공급자(ISP)들이 연결된 인터넷 교환센터(IXP) 등이 백본 네트워크의 대표적인 사례이다. 이와 같이 백본 네트워크는 개별 사용자의 인터넷 이용을 넘어, 사회 전체의 정보 흐름과 국가 경쟁력과도 직결된다.

소유에 따른 유형

- (1) 폐쇄형 네트워크(Closed Network) - 기업이나 기관 내의 네트워크, 일정한 자격을 갖춘 이용자 - 인터넷 TV(IPTV)는 매달 일정액의 사용료 지불

- (2) 개방형 네트워크(Open Network) - 모든 이용자들에게 공개 - 인터넷은 기본적으로 모든 이용자들에게 공개

연결방식에 따른 정보통신망

네트워크는 데이터가 이동하는 방식에 따라 크게 유선망, 무선망, 모바일망으로 구분할 수 있다. 각 방식은 전송 매체와 사용 환경에 차이가 있으며, 우리 생활 속 다양한 서비스에 적용된다.

첫째, 유선망(Wired Network)은 물리적인 케이블을 통해 데이터를 주고받는 방식이다. 가장 안정적이고 속도가 빠르며 외부 간섭이 적다는 장점이 있다. 대표적으로 Ethernet(이더넷, IEEE 802.3 규격)이 사용되며, 트위스트 페어 케이블, 동축 케이블, 광섬유 케이블 등이 전송 매체로 활용된다. 기업의 사무실이나 대형 데이터 센터에서 안정적인 네트워크를 구축할 때 주로 사용된다.

둘째, 무선망(Wireless Network)은 케이블 없이 전파를 이용하여 기기를 연결한다. 설치가 간편하고 비용이 적게 든다는 점에서 이동성과 편의성이 높다. 대표적인 예로 Wi-Fi가 있으며, 무선 공유기(AP, Access Point)를 중심으로 반경 수십 미터 이내에서 네트워크 접속이 가능하다. 가정, 학교, 카페, 전시관과 같은 공간에서 널리 사용되고 있으며, 일상생활 속에서 가장 익숙한 네트워크 방식이라 할 수 있다.

셋째, 모바일망(Mobile Network)은 이동 중에도 끊김 없이 네트워크에 접속할 수 있도록 해준다. 특정 지역을 반경 수 킬로미터 단위의 셀(Cell)로 나누고, 각 셀에 기지국을 설치하여 서비스를 제공한다. LTE(Long Term Evolution), WiMax, 그리고 최근의 5G 서비스가 여기에 해당한다. 모바일망은 고속 주행 중에도 안정적인 접속이 가능하다는 특징이 있으며, 스마트폰 데이터 통신, 차량 네트워크, 스마트 시티 인프라 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

이처럼 유선망은 안정성과 속도, 무선망은 편의성과 이동성, 모바일망은 광역성과 연속성을 각각의 강점으로 가진다. 따라서 실제 생활과 산업 현장에서는 이 세 가지 방식이 결합되어 사용되며, 이를 통해 언제 어디서나 끊김 없는 정보 통신 환경이 구현된다.

프로토콜(Protocol)

네트워크에서 데이터가 원활하게 전달되기 위해서는 송신자와 수신자가 같은 규칙을 따라야 한다. 이 규칙과 약속을 프로토콜(Protocol)이라 한다. 디지털 통신 환경에서는 하드웨어와 소프트웨어가 데이터를 패킷(Packet) 단위로 나누어 전송하는데, 이때 전송 과정의 순서, 데이터 형식, 오류 발생 시 처리 방식 등을 모두 정해 놓은 것이 바로 프로토콜이다.

프로토콜은 네트워크의 목적과 상황에 따라 수많은 표준이 존재한다. 예를 들어, 데이터가 어떤 경로로 전송될지, 어떤 크기의 패킷으로 나눌지, 오류가 발생했을 때 어떻게 복원할지를 각각 다르게 규정할 수 있다. 이러한 표준은 국제기구인 ISO나 ITU-T(구 CCITT) 등에서 제정하여 전 세계적으로 사용되고 있다.

인터넷 프로토콜: TCP/IP

오늘날 가장 널리 사용되는 프로토콜은 TCP/IP이다.

TCP(Transmission Control Protocol): 데이터를 1,500바이트 단위로 잘라 패킷을 만들고, 전송 과정에서 흐름을 제어하며 수신 측에서 원래의 순서대로 재조립한다.
IP(Internet Protocol): 패킷을 받아 목적지 주소를 해석하고, 다음 전송 경로를 결정한다. IP 주소는 마치 집 주소처럼 각 장치의 위치를 구분하는 역할을 한다.

그림 속 자동차 비유처럼, 데이터는 패킷이라는 작은 단위로 쪼개져 도로를 달리는 자동차처럼 네트워크를 통과한다. 도로 표지판에 해당하는 프로토콜은 각 패킷이 어디로 가야 하는지를 안내하여, 정확히 목적지에 도착할 수 있도록 한다.

네트워크 장비

프로토콜과 함께 중요한 것이 네트워크 장비이다. 네트워크 장비는 데이터를 실제로 전달하고, 다른 네트워크와 연결하는 역할을 한다.

허브(Hub)
- 허브는 하나의 네트워크 선로를 여러 단말기가 공유할 수 있도록 분배해주는 장치이다. 마치 버스 터미널에서 여러 승객을 태워 각 목적지로 보내는 것과 같다. 그러나 허브는 데이터를 모든 단말기로 뿌리기 때문에 효율성이 떨어진다.
스위치(Switch)
- 스위치는 허브와 비슷하지만, 데이터를 목적지 단말기로만 정확히 전달한다. 이는 교통 신호등이 각 차선을 분리해 효율적으로 차량을 흐르게 하는 것과 유사하다.
라우터(Router)
- 라우터는 서로 다른 네트워크 간을 연결하는 장치이다. 집에서 사용하는 인터넷 공유기가 라우터의 대표적인 예시이다. 라우터는 각 패킷의 IP 주소를 해석하여 올바른 네트워크로 전달한다.
게이트웨이(Gateway)
- 게이트웨이는 기관의 내부 네트워크와 외부 글로벌 네트워크(주로 인터넷)를 연결하는 장치이다. 즉, 내부망과 외부망 사이의 출입구 역할을 하며, 서로 다른 통신 규약을 해석하고 변환하여 호환성을 보장한다.

인터넷이란 무엇인가?

인터넷(Internet)은 ‘Inter’와 ‘Network’의 합성어로, 직역하면 “네트워크의 네트워크(Network of Networks)”를 의미한다. 수많은 네트워크가 서로 연결되어 전 세계를 하나의 거대한 정보망으로 만드는 구조이다. 인터넷의 기원은 1969년 미국 국방성의 고등연구계획국(ARPA)이 주도하여 4개 대학을 연결한 ARPANET에서 시작되었다. 이후 1990년대 들어 미국에서 고속 백본 인터넷망이 구축되고, 정보 수퍼 하이웨이(Information Superhighway) 개념이 등장하면서 지금의 인터넷 기반이 마련되었다.

인터넷은 보통 인터넷 서비스 제공자(ISP, Internet Service Provider)를 통해 접속할 수 있다. ISP는 가정이나 기업에 인터넷 회선을 공급하고, 이를 전 세계 네트워크와 연결하는 역할을 담당한다. 이 과정에서 핵심 역할을 하는 것이 백본 네트워크(Backbone Network)이다. 백본 네트워크는 네트워크의 최상위 레벨에 위치하며, 도시와 도시, 국가와 국가 같은 넓은 지역을 초고속 광케이블로 연결한다. 오늘날 백본망의 속도는 수십 Gbps에서 수백 Gbps 이상에 이르며, 디지털 사회의 기반 인프라를 이루고 있다.

인터넷의 역사

인터넷은 냉전 시기 과학기술 경쟁 속에서 태동하였다. 1957년 10월 소련이 세계 최초의 인공위성 스푸트니크(Sputnik 1호)를 발사하자, 미국은 이에 대응하기 위해 1958년 국방부 산하에 ARPA(Advanced Research Projects Agency)를 설립했다. ARPA는 분산형 통신망 연구를 추진하였고, 그 결과 1969년 ARPANET이 탄생하였다.

ARPANET은 초기에는 단 4개의 사이트(캘리포니아 대학 로스앤젤레스 캠퍼스, 스탠퍼드 연구소, 캘리포니아 대학 산타바바라 캠퍼스, 유타 대학)에서 시작되었지만, 1971년에는 19개 노드로 확장되었다. 1974년에는 Ethernet과 TCP 프로토콜이 개발되었고, 1986년에는 미국에서 교육 및 연구용 네트워크인 NSFNET이 구축되면서 인터넷은 학문적 활용에서 점차 대중적 활용으로 영역을 넓혔다.

웹의 확산

인터넷이 본격적으로 대중화될 수 있었던 계기는 월드 와이드 웹(World Wide Web, WWW)의 등장이다. 1989년 스위스 CERN 연구소의 팀 버너스리(Tim Berners-Lee)는 하이퍼텍스트를 기반으로 한 웹 시스템을 고안하였다. 웹은 인터넷 상의 정보를 링크로 연결하여 손쉽게 검색하고 탐색할 수 있게 하였고, HTTP 프로토콜과 HTML 표준을 통해 누구나 접근 가능한 정보 공유 플랫폼을 제공했다.

1993년 등장한 GUI 기반 웹 브라우저 Mosaic은 텍스트뿐 아니라 이미지와 멀티미디어를 함께 지원하여 인터넷의 대중화에 크게 기여하였다. 이어 1994년에는 넷스케이프(Netscape) 사가 Netscape Navigator를 발표하면서 웹은 폭발적으로 확산되었다. 이 시기 이후 인터넷은 단순한 학술·군사 연구망을 넘어, 전 세계 일반인들이 정보에 접근하고 의사소통하는 일상적 도구로 자리 잡게 되었다.

인터넷의 역사는 1969년 ARPANET에서 출발하여, 1980년대 연구망 확산, 1990년대 웹과 브라우저의 등장으로 대중화되었다. 오늘날 인터넷은 백본망과 ISP를 기반으로 전 세계를 연결하며, 단순한 정보 전달을 넘어 경제, 사회, 문화, 디자인 전 영역을 지탱하는 필수 인프라가 되었다.

인터넷의 TCP/IP 프로토콜

인터넷은 데이터를 패킷(Packet)이라는 작은 단위로 잘라 주고받는다. 패킷은 주소와 정보로 구성되며, 마치 우편물이 발신지와 수신지를 적어 보내듯이, 네트워크에서 데이터가 정확히 목적지까지 전달될 수 있도록 한다. 이러한 패킷 교환 방식을 가능하게 하는 핵심 규약이 바로 TCP/IP 프로토콜이다.

1. TCP(Transmission Control Protocol)

TCP는 인터넷에서 사용되는 데이터 전송 규약으로, 약속된 규칙에 따라 데이터를 분할하고 다시 조립한다.

송신 측에서는 데이터를 약 1,500바이트 단위로 잘라 패킷으로 나눈다.
전송 과정에서는 흐름을 제어하여 데이터가 손실되지 않도록 보장한다.
수신 측에서는 전달된 패킷을 순서대로 재조립하여 원래의 데이터 형태로 복원한다.
즉, TCP는 데이터가 ‘정확하게’ 도착하도록 신뢰성을 보장하는 역할을 한다.

2. IP(Internet Protocol)

IP는 패킷이 네트워크를 통해 올바른 목적지에 도착하도록 주소를 지정한다. IP 주소는 일반적으로 숫자 4개를 점(.)으로 구분하는 방식으로 표현되며(예: 128.174.5.6), 각 숫자는 0~255 범위의 값을 가진다. IP는 패킷의 ‘경로’를 결정하는 기능을 맡으며, TCP가 신뢰성을, IP가 경로를 담당함으로써 인터넷 통신이 원활히 이루어진다.

URL과 도메인 네임

인터넷을 사용할 때 사용자는 보통 숫자로 된 IP 주소를 직접 입력하지 않는다. 대신 더 이해하기 쉬운 URL과 도메인 네임을 사용한다.

URL(Uniform Resource Locator)은 인터넷에서 특정 자원의 위치를 나타내는 주소이다. 보통 protocol://server address/object path의 형태로 구성된다. 예를 들어, https://www.example.com/page1에서 https는 프로토콜, www.example.com은 서버 주소, page1은 해당 서버 내의 경로를 의미한다.
도메인 네임(Domain Name)은 사람이 기억하기 쉬운 문자열 주소이며, 실제로는 IP 주소와 연결되어 있다. 예를 들어 rainbow.yonsei.ac.kr라는 도메인 네임은 123.45.67.89와 같은 IP 주소에 매핑된다. 이러한 변환을 담당하는 시스템이 도메인 네임 서버(DNS, Domain Name System)이다.

도메인 네임은 계층적으로 구성된다.

맨 오른쪽은 국가 코드 또는 기관 구분자가 위치한다. 예를 들어 .kr은 한국, .us는 미국, .fr은 프랑스와 같은 국가를 의미하며, .com, .org, .edu, .gov 등은 기관의 성격을 나타낸다.
왼쪽으로 갈수록 소속 기관이나 세부 단체, 컴퓨터 이름을 나타낸다.

IPv4와 IPv6

인터넷에 연결된 모든 기기(컴퓨터, 스마트폰, IoT 기기 등)는 서로 통신하기 위해 IP 주소라는 고유한 식별자를 부여받는다. 이는 마치 우리가 집 주소를 통해 서로 편지를 주고받는 것처럼, 네트워크 상에서 데이터를 정확한 목적지까지 전달하기 위해 사용되는 주소 체계이다.

1. IPv4

IPv4는 인터넷 초기부터 사용되어 온 주소 체계로, 32비트 숫자 조합으로 표현된다. 예를 들어 192.168.0.1과 같은 형태가 IPv4 주소이다. 32비트는 약 43억 개(2³²)의 고유 주소를 제공하며, 인터넷 보급 초창기에는 충분할 것으로 예상되었다. 그러나 오늘날 수십억 대의 스마트폰과 IoT 기기가 동시에 연결되면서 주소 고갈 문제가 심각하게 대두되었다. 그럼에도 불구하고 IPv4는 오랜 기간 표준으로 자리 잡아왔고, 현재까지도 가장 많이 쓰이고 있는 주소 체계이다.

2. IPv6

주소 고갈 문제를 해결하기 위해 새롭게 도입된 체계가 IPv6이다. IPv6는 128비트 체계를 사용하여 사실상 무한대에 가까운 주소를 제공한다. 예를 들어 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334와 같은 16진수 조합으로 표현된다. IPv6는 단순히 주소 개수를 늘린 것에 그치지 않고, 보안(IPSec), 속도, 이동성(Mobility) 측면에서도 개선되었다. 특히 수십억 개의 센서와 디바이스가 동시에 연결되는 IoT 시대에는 IPv6가 필수적이다.

IPv4는 단순하고 보급률이 높지만, 주소 부족 문제라는 한계를 안고 있다.
IPv6는 사실상 무한대의 주소 공간을 제공하여 미래 인터넷 환경, 특히 스마트 홈, 스마트 시티, 자율주행차, IoT 서비스 확산에 적합하다.

현재 인터넷은 IPv4와 IPv6가 공존하는 과도기적 상황이다. 많은 기기와 네트워크가 여전히 IPv4를 사용하지만, 차세대 디지털 환경에서는 IPv6의 도입이 점차 확대되고 있다.

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