[컴퓨터 네트워킹 하향식 접근] 1. 컴퓨터와 네트워크 인터넷

이석복 님의 KOCW 강의 "컴퓨터 네트워크"를 정리한 글입니다.

* James F. Kurose님과 Keith W. Ross 님의
"컴퓨터 네트워킹 하향식 접근" 책을 교제로 한 강의입니다. (책의 내용은 포함되지 않았습니다)

1. 인터넷이란 무엇인가?

• 전 세계에 분산되어 있는 컴퓨터, 스마트폰, 서버 등이 하나의 거대한 체계로 연결되어 정보를 주고받을 수 있도록 만든 네트워크

 

2. 네트워크의 가장자리

Transport Protocol

• 프로세스 간 통신을 위한 프로토콜
• ✅ 프로세스 식별을 위해 포트 번호 사용
• ✅ reliability, data integrity 제공

항목	TCP (Transmission Control Protocol)	UDP (User Datagram Protocol)
연결 방식	Connection-oriented	Connectionless
전송 단위	byte-stream	datagram
신뢰성	✅ 데이터 손실 시 재전송 ✅ 순서 보장	❌ 데이터 손실 시 재전송 ❌ 순서 보장
흐름 제어	✅ 전송자는 수신자가 받을 수 있는 속도로 전송	❌
혼잡 제어	✅ 네트워크 가용 능력에 맞게 전송	❌
지연 (Latency)	상대적으로 높음 (핸드셰이킹 등)	낮음 (빠른 전송 가능)
오버헤드	큼 (헤더 크고 제어 기능 많음)	작음 (단순한 헤더 구조)
사용 예시	HTTP, FTP, Telnet, SMTP, 이메일 등	VoIP, DNS, 스트리밍, 온라인 게임 등

 

3. 네트워크 코어

패킷

• 큰 데이터를 일정한 크기로 나눈 조각

구성 요소	설명	특징 / 예
Header	출발지 주소, 목적지 주소, 순서 번호, 오류 검출 정보 등이 포함됨
Payload	실제 전송하려는 데이터 내용	예: 텍스트, 파일 조각 등
Trailer	오류 검출을 위한 체크섬 등	헤더에 포함되기도 함

 

라우팅

• 전체 네트워크에서 최적 경로를 계산하는 작업

구분	Circuit Switching	Packet Switching
방식	출발지 ↔ 목적지 사이에 전용 회선을 설정하고 통신 동안 독점	데이터를 패킷 단위로 쪼개어, 각 패킷이 독립적으로 전송
자원 사용	회선이 예약되어 항상 동일 대역폭 보장	필요할 때만 대역폭 사용 (자원 공유)
지연	✅ 예측 가능 (경로가 고정 → 지연이 일정함)	❌ 큐잉/혼잡에 따라 지연 변동
순서 보장	✅ 항상 같은 회선을 사용	❌ 패킷이 다른 경로로 갈 수 있음
효율성	❌ 사용자가 없는 시간에도 회선 자원 낭비	✅ 자원을 공유함
장애 대응	❌ 특정 회선에 장애가 생기면 통신 불가	✅ 다른 경로로 우회 가능 (탄력적)
예시	전화망, 무선전화망 (옛날 회선 기반 음성 통신)	인터넷, 데이터 통신망 (IP 네트워크)

 

통신 과정

1. NIC: 데이터를 비트 단위로 전기 신호로 변환하여 전송
2. 스위치: 패킷 전송
   • 내부 네트워크(서브넷) - MAC 주소 기반으로 어떤 포트로 보낼지 결정 (ARP 브로드캐스트 -> 유니캐스트)
   • 다른 네트워크 - 라우터에 전달
3. 라우터: hop-by-hop
   • IP 주소를 보고 경로를 선택하여 다음 홉 라우터에 패킷 전달

• ✅ 이 과정이 계속 반복되어 목적지에 도달함
• ✅ 상위 프로토콜을 따라 통신함

 

4. 패킷 교환 네트워크에서의 지연, 손실과 처리율

지연

• 라우터에서 라우터로 패킷 전송할 때 지연 발생

지연 유형	설명	특징
Nodal Processing Delay	라우터/스위치가 패킷을 처리하는 시간	✅ check bit errors ✅ routing decision
Queueing Delay	출력 링크가 바끄면 패킷이 라우터 큐에 대기하는 시간	✅ congestion level이 크면 급격히 증가
Transmission Delay	패킷의 모든 비트를 링크에 밀어 넣는 데 걸리는 시간	패킷 크기 / 전송 속도 (R) ✅ 예: 1,000비트 / 1Mbps = 1ms
Propagation Delay	물리적인 링크를 따라 신호가 전달되는 시간 거리와 매체에 따라 다름 (광섬유, 구리선 등)	링크 길이 / 전파 속도

 

손실

• 큐가 꽉 찼을 때 새로 도착한 패킷은 버려짐
• ✅ 라우터의 버퍼 오버플로우가 원인
• ➡️ 손실된 패킷은 재전송이 필요함

구분	직전 라우터가 재전송	처음 송신자가 재전송 (TCP)
동작 방식	패킷이 손실되면 가까운 라우터가 다시 전송	수신자가 손실 감지 시, 송신자(출발지) 에게 재전송 요청
사용 위치	링크 계층 (예: 무선 네트워크)	전송 계층 (TCP)
지연 시간	짧음 (가까운 거리라서 빠름)	상대적으로 길 수 있음
신뢰성	라우터 간 전송에 집중	전체 통신의 신뢰성 보장
예시	Wi-Fi에서 오류 재전송	TCP 연결에서 데이터 손실 감지 후 재전송

 

처리율

• 수신 측에서 초당 받는 데이터 양 (bps 단위)

 

5. 프로토콜 계층과 서비스 모델

• 컴퓨터는 Physical, Link, Network, Transport, ..., Application 계층까지 존재
• 라우터는 Physical, Link, Network 계층 까지 존재

 

6. 공격받는 네트워크

7. 컴퓨터 네트워킹과 인터넷의 역사

 

 

출처

• KOCW - 컴퓨터 네트워크 (이석복 교수님)