WAN? WLAN? 어디에 쓰는 걸까

네트워크(Network)란 그물을 뜻하는 Net와 작업, 행위를 일컫는 Work의 합성어로 말 그대로 ‘그물을 짜는 것’을 뜻한다. 오늘날 네트워크는 정보 교환을 위해 여러 대의 컴퓨터들이 마치 그물처럼 얽혀있는 것을 뜻하며, 현대인들은 네트워크를 활용해 정보를 교환한다. 현대사회를 지탱하는 핵심 인프라인 네트워크에 대해 알아보자.

네트워크 발전사

세계 최초의 네트워크 연구는 독일의 물리학자 하인리히 루돌프 헤르츠(Heinrich Rudolf Hertz)가 1888년 전자기파의 존재를 확인하면서 시작됐다. 그는 실험을 통해 전기 신호가 공기 중으로 전달될 수 있다는 점을 입증했다.

이후 굴리엘모 마르코니가 무선 전신을 연구하며 전파를 통한 무선 통신 네트워크가 이때 처음 생겨나게 됐다. 이렇게 탄생한 무선 전파 네트워크는 2차 세계대전에서 군사 목적으로 사용됐으며, 민간에선 라디오, TV 등 다양한 방식으로 활용됐다.

오늘날과 같은 컴퓨터 네트워크는 1940년에 처음 등장한다. 최초의 전화기를 발명한 것으로 잘 알려진 스코틀랜드 출신의 미국 과학자 알렉산더 그레이엄 벨(Alexander Graham Bell), 그리고 그가 설립한 벨 연구소(Bell Labs)의 과학자 조지 스티비츠(George Robert Stibitz)는 1940년 전신기를 활용해 미국 뉴헴프셔 지방에서 뉴욕에 있는 복소수 계산기를 원거리에서 활용하며 최초로 네트워크 컴퓨팅을 선보였다.

1965년엔 미국 국방부 산하 고등 연구국 아르파(ARPA)가 MIT링컨 연구소의 TX-2로 캘리포니아 산타 모니카 SDC(System Development Corporation)의 Q-32 컴퓨터와 전화선으로 직접 통신해 최초의 장거리 컴퓨터 통신에 성공한다.

이어 1967년 아르파는 ‘핵전쟁에서도 살아남을 수 있는 정보교환 망’을 설계하기 시작했고, 1969년 세계 최초의 네트워크망인 아르파넷(ARPANET)을 만들게 된다. 이때부터 네트워크 기술은 빠르게 발전하기 시작한다.

1972년엔 게이트웨이가 개발됐고, 1973년엔 TCP/IP 프로토콜과 인터넷 구조가 설계됐다. 1974년엔 제록스가 이더넷을 개발했고, 1981년 TCP/IP는 유닉스 운영체제에 배포됨과 함께 아르파넷의 공식 프로토콜이 됐다. 1984년엔 DNS가 구성되며 네트워크는 비로소 오늘날의 구조를 갖추게 된다.

네트워크의 종류

네트워크는 크게 ▲데이터 전송 방식에 따라 ▲위상(Topology, 배열이나 구성)에 따라 ▲규모에 따라 분류되며, 세부적으로 더 복잡하게 나뉜다.

데이터 전송 방식에 따른 네트워크 분류

데이터 전송 방식에 따른 네트워크 분류의 가장 대표적인 예로는 ‘패킷 교환망’ 방식이 있다. 이 방식은 데이터와 같은 네트워크 자원을 패킷 단위로 작게 나눠, 각 패킷에 발신지와 목적지를 명시해 패킷 교환망에 보내며, 패킷은 교환기를 통해 최종 목적지까지 전달된다. 목적지에 도달한 파일은 목적지에서 원본 파일로 재구성되며, 각 패킷은 개별적으로 경로가 제어된다.

패킷 교환망의 장점은 회선 효율성이 높고, 네트워크 부하 시 요청을 차단하는 회선 교환망과는 다르게 ‘Store-and-Forward’ 방식으로 데이터가 들어오는 속도와 나가는 속도가 각 스테이션에 맞춰 조절된다. 전송 지연은 줄고 안정성이 보장되는 것이다.

또 다른 방식으로는 ‘회선 교환망’ 방식이 있다. 회선 교환망은 쉽게 말해 1:1 연결이다. 발신자와 수신자는 전용 회선이나 채널을 통해 직접 연결되며, 한 번 연결되면 다른 사람과 연결을 공유할 수 없고 경로도 바뀌지 않는다. 구축 시 시간이 들어가지만, 전송 지연이 적다는 장점이 있다.

회선 교환망의 대표적인 예로는 교환수가 존재하던 시절의 전화 시스템을 들 수 있다. 발신인이 교환수에게 통화를 원하는 상대에 대한 정보를 말하면, 교환수는 양측을 물리적으로 연결한다. 물론 현재는 통신 연결을 다중화할 수 있지만, 통신 회선을 독점해야 하기 때문에 비용이 비싸다.

ATM(Asynchronous Transfer Mode)이라고도 불리는 셀 릴레이 방식은 패킷 교환 방식과 회선 교환 방식의 장점을 모두 가진 방식이다. 셀이라고 불리는 정해진 크기의 패킷을 이용하며, 메시지는 셀 크기로 나눠 정보를 전송하고, 수신지에서 셀을 재조합해 정보를 획득한다. 이 같은 특성은 처리가 단순해 고속망에 적합하다.

위상(형태)에 따른 네트워크 분류

위상에 따라 네트워크를 분류하는 방식인 버스형(bus topology)은 랜(LAN)의 기본 형태 중 하나다. 모든 노드가 통신 회선을 공유하며 T자 형으로 연결되고, 한 노드에서 전송한 메시지는 모든 노드가 수신한다. 설치 비용이 적고 노드의 고장이 다른 곳에 영향을 주지 않지만, 노드가 많아지면 통신 충돌이 발생해 속도가 저하된다.

스타형(star topology)은 중앙 집중식으로, 모든 노드가 제어를 위한 중앙 노드에 직접 연결된다. 버스형보다 구축 비용이 비싸지만, 케이블 문제가 발생할 경우 해당 장비만 영향을 받고 다른 네트워크는 정상적으로 작동해 설치와 정비가 쉽다는 장점이 있다. 단점은 중앙 컴퓨터의 문제가 전체 네트워크 오작동으로 이어진다는 점이다.

링형(ring topology)은 각 노드가 양 옆의 노드와 연결돼 원형으로 하나의 통신망이 된다. 네트워크 서버가 필요하지 않고, 부하 시 성능이 우수하며 모든 장치들이 토큰에 접근할 수 있다는 장점이 있다. 단점은 하나의 노드에 이상이 생기면 전체에 영향을 끼치며, 장치의 추가와 변경이 어렵고 구축 비용이 비싸다는 것이다.

트리형(tree topology)은 뻗어 나가는 나무줄기, 혹은 족보처럼 버스형 네트워크를 연결해 나가는 형태다. 하나의 노드에 여러 개의 노드가 연결되며, 데이터가 양방향으로 모든 노트에 전송된다. 통신 회선을 절약할 수 있고 통신 선로가 짧으며, 네트워크 확장에 효율적이다. 상위 노트에 문제가 생기면 하위 노드에 영향을 미치며, 병목 현상이 발생해 네트워크 자체가 중단될 수 있다는 단점이 있다.

망형(Mesh Topology)은 모든 노드가 그물처럼, 서로 직접 연결된 형태다. 그물처럼 노드가 서로 연결되기 때문에 한 쪽에서 장애가 발생해도 다른 경로로 연결이 가능해 안정적이다. 많은 양의 데이터를 송수신할 수 있지만 네트워크 구축 및 운영 비용이 고가라는 단점이 있다.

규모에 따른 네트워크 분류

규모에 따른 네트워크 분류는 최근 가장 자주 언급되는 방식이다. 우선 PAN(Personal Area Network)은 가장 작은 규모의 네트워크를 뜻한다. 다음으로 LAN(Local Area Network)은 300m 이하의 근거리 통신 회선으로 연결되는 방식으로 집, 학교, 회사 등에 구축되는 네트워크를 뜻한다.

MAN(Metropolitan Area Network)은 도시 내, 대규모 대학 캠퍼스 내부와 같은 중거리를 연결한다. LAN을 고속의 백본(backbone)으로 묶어 고속 데이터 통신에 적합하다. WAN(Wide Area Network)은 지리적으로 흩어진 통신망을 의미한다. 국가와 국가, 대륙과 대륙 등 장거리 지역을 연결하는 네트워크다. 인터넷을 사용한다는 것은 이 WAN 네트워크를 사용한다는 뜻이며, 거리가 멀어 고속 데이터 송수신이 어렵고, 인터넷 제공업체(ISP)가 관리한다.

기타 네트워크

WLAN(Wireless LAN)은 전파를 이용한 무선 네트워크이며, Wi-Fi가 여기에 속한다. SAN(Storage Area Network)은 스토리지를 보안성있게 관리하기 위한 네트워크이며, 요즘 자주 들을 수 있는 VPN(Virtual Private Network)은 저렴한 비용으로 보안을 위한 임대 회선을 사용하는 것과 같은 효과를 내는 암호화 네트워크를 뜻한다.

마지막으로 ISDN(Integrated Service Digital Network)은 공중 전화망을 이용해 디지털 송수신을 실행하기 위한 통신 규약으로, ADSL과 같은 초기 인터넷 이전에 인터넷을 사용하기 위한 방식으로 활용됐다. 재밌는 사실은 여러 강대국들이 한국보다 인터넷 속도에서 빠르게 우위를 점하지 못한 이유가 바로 기존에 큰돈을 들여 구축한 ISDN을 쉽게 포기할 수 없었기 때문이었다고 한다.

우리 삶의 일부가 된 네트워크

지금까지 네트워크의 역사와 종류에 대해 간략히 살펴봤다. 4차 산업혁명 시대, 사람과 사람, 사람과 사물 등 많은 연결을 위해 네트워크를 사용하지만 네트워크는 IT관련 용어들 중 가장 직관적으로 이해가 되지 않는 것들이 많다. 하지만 네트워크는 우리 생활에 아주 깊숙이 자리한 인프라인 만큼, 조금만 관심을 가지고 접근한다면 어렵지 않게 이해할 수 있다.

물론 네트워크를 이해하는 일이 당장의 생활에 큰 도움이 되지는 않는다. 그러나 네트워크는 오늘날 인류 문명의 기반이 된 인터넷과 연결을 이해하고, 나의 소중한 데이터를 보호하기 위해 반드시 알아야 할 것 중 하나기도 하다.