리짜르도의 즐거운 인생 이야기

컴퓨터 또는 장치간 서로 연결하는 방법이 이떻게 되는가?

컴퓨터나 장치는 네트워크 인터페이스(network interface)를 통해 로컬 네트워크의 백본(backbone)과 통신하여 네트워크에 접속한다. 백본은 가장 많은 트래픽을 전달하는 네트워크의 일부이다. 오랜 시간 동안 백본과 백본을 잇는 연결 재료로 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선(twisted pair) 케이블, 전파, 노드를 연결하는 전화 및 전원 배선을 사용해왔으며 특히 연선 케이블과 전파를 단연 가장 많이 사용하였다. 커넥터, 회로, 배선, 기타 하드웨어의 조하은 네트워크의 대역폭을 결정한다.

동축 케이블 (Coaxial Cable)

데이터는 커넥터에서 나와 케이블 텔레비전에 사용하는 것과 같은 BNC 동축 케이블(BNC coaxial cable)을 따라 전송될 수 있다. (BNC : Bayonet Neill-Concelman)을

동축 케이블은 단일 구리선으로 구성되어 있으며 플라스틱과 편조 구리(braided copper)로 감싸 중앙에 있는 전선을 전기 방해로부터 보호한다. 케이블 세그먼트의 각 끝에는 4분의 1만 회전해 케이블을 연결하는 베이너넷 커넥터(bayonet connector)가 있다. 광대역 연결은 대부분 동축 케이블을 사용해 가정(모뎀)으로 연결한다.

연선 배선 (Twisted-Pair Wiring)

컴퓨터를 모뎀이나 라우터로 물리적으로 연결하는 데 가장 많이 사용하는 연선 배선은 인치당 회전수를 달리해 꼬아진 4쌍의 절연선을 감싸는 플라스틱 외피가 있다. 이 연선의 형태는 인접한 전선 및 같은 건물 안에 있는 모터와 전자 장치에서 나오는 전지 잡음(noise)을 없애준다.

케이블의 각 끝은 일반적인 RJ-11 전화 플러그처럼 생긴 플라스틱 RJ-45 커넥터로 되어 있다.

(RJ : Registered Jack)

네트워크의 각 (유선) 노드에는 향성형 구성(star configuration)의 중심인 중앙 라우터(router)나 스위치(switch)에 노드를 연결하는 별도의 연선 케이블이 있다. 이 모든 장치들은 네트워크상의 한 컴퓨터에서 다른 노드로 신호를 전달할 수 있게 해준다. 연결은 다른 노드에 영향을 주지 않고 끊어질 수 있다.

광섬유 (Fiber-Optic)

인터넷이나 LAN에 직접 연결된 네트워크에서는 속도가 중요하다. 광섬유 케이블은 초당 10억 비트를 전송할 수 있어 수십만 건의 전화 통화도 무리 없이 처리한다. 머리카락만큼 가는 섬유는 거울로 덮인 터널처럼 반사 피복(cladding)으로 덮인 두층의 석영 유리로 구성된다. 레이저나 LED에서 나오는 다양한 광 펄스는 피복에서 반사되어 케이블을 따라 데이터를 전달한다.

케이블 및 전화 회사가 데이터 센터에서 인접 지역으로 연결하기 위해 전선은 일반적으로 광섬유 케이블을 따라 이동한다.

무선(Wireless)

최신 네트워크에서는 대다수의 노드가 케이블 연결 대신 와이파이(Wi-Fi) 무선 신호를 사용해 스위치나 라우터와 연결한다.

이 방식으로 주로 노트북, 태블릿, 스마트폰, DVR 등을 연결한다.

이더넷 패킷 (Ethernet Packet)

이더넷 네트워크는 한 노드에서 다른 노드로 데이터를 패킷(packet) 형태로 전송한다. 스위치(switch)와 라우터(router)는 이 정보를 사용해 패킷을 전달할 위치를 정한다. 허브(hub)로 연결된 네트워크에서 노드는 주소 데이터를 확인해 주의해야 할 패킷과 무시해도 되는 패킷을 판단한다.

허브(Hub), 라우터(Router), 스위치(Switches)

향성형 구성(star configuration) 네트워크에서는 허브, 스위치 그리고/또는 라우터를 트래픽 제어기로 사용해 데이터를 적합한 대상으로 전송하고 인터넷 침입자로부터 보호한다.

각각의 장치는 RJ-45나 광섬유 케이블이 지나갈 수 있도록 여러 개의 플러그를 설치한 간단한 상자이다.

허브(Hub)

허브는 여러 노드의 데이터 패킷을 수신하되 다른 패킷을 작업하느라 바쁠 경우에는 이를 임시로 메모리 버퍼에 저장한다.

허브에서 수신한 각 패킷은 패킷의 주소와 상관없이 모든 노드를 하나씩 번갈아가며 전송한다. 노드는 자신에게 주소를 지정하지 않은 패킷은 모두 무시한다. 최신 네트워크에서 허브는 점차 사라지고 있으며 대부분 스위치로 대체하고 있다.

스위치(Switch)

스위치 기능은 허보와 비슷하지만 스위치는 특정 노드로 이어지는 연결이 어떤 것인지 알고 있다. 스위치는 패킷의 주소 정보를 판독하고 지정된 주소의 노드로 연결된 회선만을 사용해 패킷을 전송한다.

일부 패킷은 다른 컴퓨터가 온라인 상태가 되었음을 알려주는 것처럼 알림용으로 주소를 할당 받기도 한다. 즉, 송신 노드는 다른 모든 노드가 패킷을 인지하기를 바란다.

스위치는 패킷의 사본을 전송한다.

라우터(Router)

라우터가 인터넷 연결을 제공하되 네트워크에서 보내는 알림 패킷은 수락하거나 전송하지 않는다는 점을 제외하고는 스위치와 비슷하다.

라우터는 LAN에 있는 노드의 구체적 전송 주소가 필요하다. 대부분의 라우터와 스위치 기능은 같은 장치에 내장되어 있다.

또한 라우터는 데이터 패킷에 대한 규칙을 적용한다. 예를 들어, 라우터는 LAN 외부와 인터넷상의 임의의 주소를 갖는 LAN 패킷은 전부 차단한다.

인터넷에서 유입된 패킷이 LAN상에 있는 노드로 향할 경우 라우터는 신호를 로그인 루틴(log-in routine)으로 보내거나 완전히 무시한다.

태블릿이 LAN에 로그인한 경우처럼 대상 주소가 유효하면 라우터는 패킷이 네트워크로 들어오게 허용한다. 일부 라우터는 데이터를 대상 주소로 전송하기 전에 패킷의 CRC 세그먼트를 검사해 경로에서 발생한 오류가 있는지 확인한다. 오류가 발생한 경우 라우터는 이를 폐기하고 원래 주소에 메시지를 보내 새로운 패킷을 보낼 것을 요청한다.