쉽게 이해하는 네트워크 1. 컴퓨터 네트워크의 구성 요소 3가지

네트워크 구성 요소와 관련된 IT 용어: 랜 케이블, 랜포트, 스위치, 라우터, 인터넷 공유기, 랜카드(NIC)

컴퓨터 네트워크의 3가지 구성 요소

컴퓨터 통신과 네트워크의 3가지 구성 요소 

네트워크는 컴퓨터와 컴퓨터를 연결하여 데이터를 주고받을 수 있게 하는 시스템입니다.

 

네트워크에서 컴퓨터 간에 데이터를 보내고(송신) 데이터를 받는(수신) 것을 데이터 통신(Data Communication) 또는 컴퓨터 통신(Computer Communication)이라고 합니다.

 

<그림 1> 컴퓨터 통신과 네트워크 구성 요소 3가지

 

 

<그림 1>과 같이 네트워크에서 ① 두 대 이상의 컴퓨터(컴퓨터 아이콘), ② 데이터가 이동하는 통로인 전송매체(화살표 아이콘), ③ 데이터의 이동을 돕는 네트워크 장비(클라우드 아이콘)가 서로 연결되어 데이터 통신을 합니다.

 

따라서 네트워크는 ① 컴퓨터, ② 전송 매체, ③ 네트워크 장비로 구성됩니다.

① 컴퓨터

데이터 통신의 주체 - 애플리케이션

데이터 통신의 시작과 끝에 위치한 컴퓨터는 데이터를 전송 매체로 보내거나, 전송 매체로부터 데이터를 받습니다. 컴퓨터가 데이터를 송수신하는 것은 데이터를 이용해 무언가를 하기 위해서입니다. 웹 브라우저를 통해 구글이나 네이버 같은 검색 사이트에 접속하여 검색어를 입력하고 검색 결과를 받거나, 카카오톡으로 메시지를 주고받으면서 대화를 나누는 등 특정한 목적을 달성하기 위해 데이터를 주고받는 것입니다.

 

컴퓨터에서 웹브라우저나 카카오톡 같이 특정한 목적에 사용하기 위해 만든 소프트웨어를 애플리케이션 소프트웨어 (Application Software, 응용 소프트웨어*), 줄여서 애플리케이션이라고 합니다. 스마트폰에서는 애플리케이션 글자 일부를 뽑아 앱(App) 또는 어플이라고 부르기도 합니다.

 

*. 컴퓨터는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 구성되고, 소프트웨어는 시스템 소프트웨어와 응용 소프트웨어로 구분합니다. 마이크로소프트(MS, Microsoft)의 윈도우(Windows)나 애플(Apple)의 맥 OS 같이 하드웨어를 관리하고 제어하는 운영체제(OS, Operating System)가 대표적인 시스템 소프트웨어입니다. 응용 소프트웨어는 하드웨어를 건드릴 권한은 없고, 운영체제의 도움을 받아 사용자가 원하는 작업을 할 수 있도록 만든 소프트웨어입니다. 응용은 기본 지식이나 원리를 새로운 문제에 적용하는 것을 의미합니다. 따라서 응용 소프트웨어는 IT 지식을 기반으로 다양한 분야의 원리를 적용하여 문제를 해결하는 하나의 방법입니다. 이런 측면에서 응용 소프트웨어를 솔루션(Solution)이라고 부르기도 합니다.

 

 

따라서 네트워크에서 통신의 주체는 컴퓨터에 설치된 애플리케이션입니다. 이런 측면에서 결국 네트워크가 하는 일은 애플리케이션이 만들어진 목적에 따른 무언가를 할 수 있도록 데이터를 주고받을 수 있는 환경을 제공하는 것입니다.

 

② 전송 매체

위 <그림 1>과 같이 컴퓨터와 컴퓨터, 컴퓨터 사이에 위치한 네트워크 장비와 컴퓨터도 전송 매체에 의해 서로 연결됩니다. 데이터가 이동하는 물리적인 통로인 전송 매체(Transmit Media)는 크게 유선 전송 매체와 무선 전송 매체로 나눌 수 있습니다. 전송 매체에 따라 네트워크도 유선 네트워크와 무선 네트워크로 구분됩니다.

 

유선 전송 매체

유선 전송 매체는 여러 종류가 있지만 일반적으로 전기 신호로 데이터를 전송하는 케이블(Cable, 전선)을 말합니다. 집이나 사무실에서 컴퓨터를 인터넷에 연결할 때 사용하는 랜 케이블(LAN Cable, 또는 랜선)이 대표적인 유선 전송 매체입니다.

 

컴퓨터나 네트워크 장비의 랜포트(LAN Port)에 랜 케이블을 꽂아 서로 연결한 것이 유선 네트워크입니다.

 

포트(Port)는 하나의 장비와 다른 장비를 연결하기 위한 통로, 즉 물리적인 장비들을 서로 연결하는 외부 인터페이스*를 의미합니다. 쉽게 말하면 컴퓨터에 각종 장비를 꽃을 수 있는 단자입니다. 컴퓨터는 USB 장치와 연결하기 위한 USB 포트를 비롯해 다양한 장비를 연결할 수 있도록 각종 장비의 표준 포트를 내장하고 있습니다. 표준 포트 중의 하나가 랜 케이블을 연결하는 랜포트이고 줄여서 포트라고 부르기도 합니다.

 

*인터페이스는 inter(사이의)와 face(얼굴)의 합성어입니다. '얼굴과 얼굴 사이'라는 뜻을 가지고 있는 이 단어는 '경계'를 의미할 때 사용됩니다.

 

컴퓨터의 포트 (출처: http://blog.daum.net/dasomcap/856)

전 세계 어디서든 랜 케이블과 랜포트를 연결하여 네트워크를 만들 수 있도록 표준화된 규격을 정한 것이 이더넷 프로토콜(Ethernet Potocol) 또는 이더넷 기술입니다. 따라서 랜포트를 이더넷 포트, 랜 케이블을 이더넷 케이블, 랜 케이블과 랜포트를 연결하여 만든 유선 네트워크를 이더넷 네트워크 줄여 이더넷이라 부르기도 합니다.

(이더넷에 대해서는 별도로 포스팅합니다.)

 

무선 전송 매체

무선 전송 매체는 전선 없이 공간을 이동하는 전파(Radio Wave)입니다. 유선 전송 매체인 랜케이블을 랜포트라는 외부 인터페이스가 장착된 컴퓨터에 연결하는 것처럼, 무선 전송 매체인 전파는 무선 랜 인터페이스를 갖춘 컴퓨터와 연결됩니다. 와이파이(Wi-Fi)로 인터넷에 집속할 수 있는 노트북, 태블릿, 스마트폰 등에는 무선 랜 인터페이스가 내장되어 있습니다. 

 

<그림 2> 네트워크의 전송 매체

 

③ 네트워크 장비

위 <그림 1> 에서 데이터의 이동통로를 감싸고 있는 클라우드 아이콘은 데이터가 정확한 수신지에 도착할 수 있도록 도와주는 네트워크 장비들로 구성되어 있습니다. 즉 네트워크 장비는 데이터를 송신하는 컴퓨터에서부터 데이터를 수신하는 컴퓨터까지 데이터가 성공적으로 전송될 수 있도록 중간에서 돕는 중계 장치입니다.

 

다양한 종류의 네트워크 장비가 있지만 가장 기본적인 장비는 유선 네트워크를 만들고 확장시키는 스위치와 라우터입니다. 스위치는 여러 대의 컴퓨터를 연결하여 하나의 네트워크를 만들고, 그 네트워크 안에서 데이터를 전송하는 장비입니다. 라우터는 네트워크와 네트워크를 연결하여 서로 다른 네트워크 간에 데이터를 전송하는 역할을 합니다.

<그림 3> 기본적인 네트워크 장비 - 스위치와 라우터

스위치

보통 하나의 랜포트를 갖고 있는 컴퓨터를 랜케이블로 직접 연결하면 두 대의 컴퓨터를 연결한 하나의 네트워크 라인밖에 만들수가 없습니다. 세 대 이상의 컴퓨터를 연결하기 위해서는 여러 대의 랜포트를 갖고 있는 장비인 스위치(Switch, 또는 스위칭 허브, Switching Hub)가 필요합니다. 몇 십개나 몇 백개의 랜포트를 제공하는 스위치도 있습니다.

 

전자 제품의 전원 케이블을 꽂는 전기 콘센트가 부족할 때 '멀티 탭'이라는 전기용품을 사용해서 전기를 분배하는 것처럼 랜케이블을 꽂는 랜포트가 부족할 때 스위치라는 장비를 사용해서 네트워크 라인을 분배합니다. 스위치가 전기공급라인을 분배하는 멀티탭 같은 역할을 하는 것입니다. 따라서 스위치에 랜 케이블로 연결되어 있는 컴퓨터는 동일 랜 케이블에 연결되어 있는 것과 같은 취급을 받게 됩니다.

 

 

<그림 4> 멀티 탭과 스위치의 비교

수신하는 데이터의 수신지 컴퓨터를 식별할 수 있는 스위치는 스위치라는 이름처럼 랜포트를 스위치(전환)하면서 데이터의 이동을 컨트롤하여 스위치에 연결된 컴퓨터 중 정확한 수신지 컴퓨터에 데이터를 전송합니다.

 

아래 <그림 5>에서 ①번 컴퓨터가 ③번 컴퓨터를 수신지로 정하여 데이터를 보내면 ①번 랜포트로 데이트를 수신한 스위치가 데이터의 수신지가 ③번 컴퓨터인 것을 확인하고 ③번 컴퓨터가 연결된 ③번 포트로 데이터를 전송합니다.

 

<그림 5> 스위치의 역할

라우터

스위치로 연결된 네트워크는 그 네트워크 안에서만 데이터를 전송할 수 있습니다. 다른 네트워크에 속한 컴퓨터로 데이터를 전송하기 위해서는 네트워크를 연결하는 장비인 라우터(Router)가 필요합니다.

 

수많은 네트워크가 라우터로 연결되어 거대한 네트워크를 형성합니다. 거대한 네트워크에서 데이터가 길을 잃지 않고 정확한 수신지로 전송되는 것은 라우터가 수신한 데이터를 어느 네트워크로 전달할지 판단하는 경로(route, 루트) 선택 기능이 있기 때문입니다. 라우터는 라우터(route + er)라는 이름처럼 데이터 송신지에서 수신지까지 가는 많은 루트 중에 최적의 루트를 선택하는 경로 탐색기, 즉 일종의 내비게이션 역할을 하는 것입니다. 따라서 전 세계의 네트워크가 연결된 인터넷에서 라우터는 중요한 네트워크 장비입니다. 

 

<그림 6> 라우터의 역할

 

무선 AP

노트북과 같은 휴대용 컴퓨터가 대중화되면서 랜 케이블로 연결된 유선 네트워크의 이동 제한이라는 불편함을 해결하기 위해 개발된 것이 무선 네트워크입니다. 유선 네트워크에 랜 케이블 없이 무선으로 접속이 가능하게 만드는 네트워크 장비가 무선 AP(Wireless Access Point, WAP, 무선 액세스 포인트)입니다.

 

무선 AP는 무선 기능이 있는, 즉 무선 랜 인터페이스가 있는 노트북, 태블릿, 스마트폰 등의 컴퓨터가 유선 네트워크에 무선으로 액세스(접근) 할 수 있도록, 유선 네트워크와 무선 기능이 있는 컴퓨터 간에 데이터의 이동을 중계하는 역할을 합니다.

 

무선 AP를, 유선 네트워크를 구성하는 장비인 스위치나 라우터와 랜 케이블로 연결하면 무선 AP의 일정 거리 안에 있는 컴퓨터는 무선으로 유선 네트워크에 접속할 수 있습니다. 무선 AP, 스위치, 라우터가 이더넷 프로토콜에 따른 랜포트를 갖고 있어 랜 케이블로 서로 연결이 가능한 것입니다.

 

아래 <그림 7>에서 ①번 컴퓨터가 ②번 스마트폰으로 데이터를 보내면, ①번 컴퓨터에서부터 스위치를 거쳐 무선 AP까지는 랜 케이블을 통해 데이터가 이동합니다. 무선 AP에서 ②번 스마트폰까지는 전파의 형태로 데이터가 이동합니다. 무선 AP가 전기신호를 전파로, 전파를 전기신호로 변환하는 기능이 있기 때문에 전기신호를 전달하는 유선 네트워크와 전파를 전달하는 무선 네트워크 간에 데이터 전송이 가능해지는 것입니다.

 

<그림 7> 무선 AP로 연결한 무선 네트워크 

 

스위치와 무선 AP로 만들어진 유선 네트워크와 무선 네트워크는 라우터가 없어도 데이터 전송이 가능한 하나의 네트워크입니다. 이런 의미에서 네트워크를 연결하는 라우터는 동시에 네트워크를 구분 짓는 역할을 하며, 기술적인 의미에서 하나의 네트워크는 라우터에 의해 구분되는 범위입니다.

 

AP가 설치된 곳의 일정 거리 안에서 인터넷에 접속할 수 있게 한 무선랜 기술 또는 제품이 와이파이(Wi-Fi, Wireless-Fidelity)입니다. 와이파이는 그 이름처럼 무선(Wireless) 방식으로 유선 네트워크와 같은 수준의 정확한(Fidelity) 통신 환경을 제공하고자 하는 기술입니다.

 

인터넷 공유기

스위치, 라우터, 무선 AP의 기능을 1대의 기기에 내장하여 간편하게 집이나 사무실에서 소규모 네트워크를 구축하는 데 사용되는 네트워크 장비가 인터넷 공유기(또는 가정용 라우터, Home Router 또는 브로드밴드 라우터, Broadband router)입니다.

 

<그림 8> 인터넷 공유기

 

네트워크 인터페이스

지금까지 설명한 것을 요약하면 아래 <그림 9>와 같습니다. 결국 네트워크는 네트워크의 3가지 구성 요소인 ① 컴퓨터, ② 전송 매체, ③ 네트워크 장비를 랜포트라는 외부 인터페이스를 통해 서로 연결한 것입니다. 쉽게 말하면 전송 매체인 랜 케이블을 컴퓨터의 랜포트, 네트워크 장비의 랜포트에 꽃아 서로 연결하는 것이죠.

 

 

<그림 9> 네트워크의 3가지 구성 요소 

 

여기서 의문이 생깁니다. 컴퓨터가 만드는 데이터는 0과 1로 이루어진 디지털 데이터입니다. 그런데 컴퓨터와 데이터를 주고받는 전송 매체는 전기 신호(랜 케이블)나 전파의 형태로 데이터를 전송합니다.

이것을 가능하게 하는 것이 바로 랜카드(LAN Card)입니다. 랜카드는 NIC(네트워크 인터페이스 카드, Network Interface Card) , 네트워크 어댑터(Network Adapter), 이더넷 어댑터(Ethernet Adapter)등 다양한 이름으로 불립니다.

 

랜카드 (출처: https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3573750&cid=59088&categoryId=59096)

 

랜카드

컴퓨터의 본체를 열어보면 랜포트는 랜카드의 구성 부분임을 알 수 있습니다(위 랜카드사진 참조). 컴퓨터에 랜카드를 장착했기 때문에 랜포트라는 외부 인터페이스가 생긴 것입니다.

 

랜카드가 컴퓨터와 전송 매체의 경계에서 둘을 물리적으로 연결하는 역할을 하기 때문에 네트워크에 연결하려는 컴퓨터에는 반드시 하나 이상의 랜카드가 있어야 합니다. 랜카드가 컴퓨터와 네트워크의 경계에서 연결을 담당하기 때문에 랜카드의 다른 이름이 NIC, 즉 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card)입니다.

 

네트워크 인터페이스로서 랜카드가 하는 중요한 역할은 '0과 1'로 이루어진 디지털 데이터를 전기 신호로 변환하고, 전기 신호를 다시 디지털 데이터로 변환입니다. 무선 랜카드는 디지털 데이터를 전파로, 전파를 디지털 데이터로 변환합니다. 노트북은 무선 랜카드라는 무선 랜 인터페이스가 내장되어 있어서 무선 네트워크에 접속할 수 있는 것입니다. 

 

컴퓨터가 만든 디지털 데이터를 랜카드가 전기 신호나 전파로 변환하여 네트워크로 송신하고, 네트워크로부터 수신한 전기신호나 전파를 디지털 데이터로 되돌리기 때문에 네트워크에서 서로 다른 형태의 데이터 전송이 가능해집니다.

 

<그림 10> 랜카드(NIC, 네트워크 인터페이스 카드)

 

사용자 인터페이스와 네트워크 인터페이스 

컴퓨터가 만든 디지털 데이터를 사람이 이해할 수 있는 텍스트나 이미지 등으로 변환하여 사람이 사용하기 편리한 환경을 제공하는 것을 사용자 인터페이스(UI, User Interface)라고 합니다. 마찬가지로 컴퓨터가 만든 디지털 데이터를 전송매체가 전달할 수 있는 전기신호나 전파로 변환하여 네트워크에서 데이터 통신이 가능한 환경을 제공하는 것이 랜카드의 네트워크 인터페이스 기능입니다.

 

표준국어대사전의 정의에 따르면 인터페이스는 "서로 다른 두 시스템, 장치, 소프트웨어 따위를 서로 이어 주는 부분. 또는 그런 접속 장치"를 의미합니다. 인터페이스의 핵심은 '서로 다른 것'을 연결하는 데에 있습니다. 서로 다른 컴퓨터와 사용자, 서로 다른 컴퓨터와 네트워크를 이어주는 것이기에 사용자 인터페이스, 네트워크 인터페이스라고 하는 것입니다.

 

<그림 11> 사용자 인터페이스와 네트워크 인터페이스 

 

따라서 더 많은 컴퓨터를 연결하기 위해 네트워크 라인을 분배하는 스위치는 스위치에 랜 케이블로 연결되어 있는 컴퓨터를 동일 케이블에 연결되어 있는 것처럼 취급하기 때문에 네트워크 인터페이스가 아닙니다. 반면 유선 네트워크와 무선 네트워크를 연결하는 무선 AP와 서로 다른 네트워크를 연결하는 라우터는 네트워크 인터페이스입니다.

 

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참고 자료

 

강환수 외 3인, 「컴퓨터 개론」, 인피니티북스, 2019.

정기철, 「인공지능 시대를 위한 컴퓨터 과학 개론」, 한빛아카데미, 2020.

진혜진, 「네트워크 개론」, 한빛아카데미, 2019.

정진욱 외 4인, 「컴퓨터 네트워크」, 생능출판사, 2018.

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김종훈, 「소프트웨어 세상을 여는 컴퓨터 과학」, 한빛아카데미, 2018.

Gene, 김성훈 역, 「그림으로 배우는 네트워크 원리」, 영진 닷컴, 2020

Ryuji Kitami, 이영란 역, 「그림 한 장으로 보는 최신 네트워크 용어 해설」, 정보문화사, 2016

미즈구치 카즈야, 이승룡 역, 「모두의 네트워크」, 길벗, 2018.

 

 

네트워크 카드, 나무위키

인터넷 공유기, 나무위키

무선 액세스 포인트, 위키백과

인터페이스, 나무위키