네트워크(Network)

🖥️  네트워크 1강: 컴퓨터들은 어떻게 서로 통신할까?

현대 사회에서 컴퓨터들은 어떤 방식으로 서로 데이터를 주고받을지, 우리는 인터넷을 통해 전 세계의 사람들과 실시간으로 소통하고, 정보를 교환, 이번 강의에서는 네트워크의 기본 개념과 인터넷, IP, 데이터 패킷 등을 정리한다.

---

1️⃣ 네트워크란?

네트워크(Network)는 컴퓨터 간의 데이터 교환을 가능하게 하는 시스템

과거에는 USB, 직렬 케이블 등을 통해 직접 컴퓨터를 연결해야만 데이터를 주고받을 수 있었습니다. 하지만 이러한 물리적 연결 방식은 확장성이 떨어지고, 거리가 멀어질수록 한계가 있었다.

---

2️⃣ 인터넷(Internet)이란?

📌 인터넷(Internet) = 전 세계적으로 연결된 컴퓨터 네트워크의 집합

인터넷은 단순히 "컴퓨터끼리 연결된 거대한 네트워크"가 아니라, **특정한 규칙(프로토콜)**에 의해 운영됩니다. 우리가 흔히 사용하는 TCP/IP 프로토콜이 바로 인터넷의 핵심

🌍 인터넷은 어떻게 물리적으로 연결될까?

인터넷은 단순히 "무선으로 연결된다"라고 생각할 수 있지만, 실상은 다음과 같은 방식으로 네트워크가 구성

1. 해저 광케이블(Undersea Optical Cable)
   • 인터넷의 주요 Backbone(백본, 핵심 네트워크)은 해저 광케이블로 연결
   • 실제로 전 세계를 잇는 수천 개의 해저 케이블이 있으며, 데이터는 광신호로 전달
2. 인공위성(Satellite)
   • 위성을 이용한 무선 통신도 가능하지만, 대역폭이 낮고 지연 시간이 길어 일반적인 인터넷 통신보다 활용도가 낮다.
   • 그러나 **위성이 필수적인 지역(사막, 오지, 산간 지역 등)**에서는 위성 인터넷이 유용하게 사용

➡ 즉, 인터넷은 유선(해저 케이블)과 무선(위성) 두 가지 방식으로 연결

---

3️⃣ IP(Internet Protocol)와 데이터 전송

💡 인터넷 프로토콜(IP)이란?
➡ 네트워크 상에서 데이터를 주고받을 때 필요한 통신 규약(Protocol)

우리가 흔히 아는 192.168.0.1 같은 숫자는 **IP 주소(IP Address)**라고 하며, 네트워크 상의 각 장치를 식별하는 "고유한 주소"

📌 IP를 활용한 데이터 전송 과정

1. 송신 컴퓨터에서 데이터를 패킷(Packet) 단위로 분할
2. 각 패킷에는 출발지 IP, 목적지 IP 정보가 포함
3. 네트워크를 통해 목적지 IP를 찾아 데이터 전송

---

 

4️⃣ 패킷(Packet)이란?

💡 패킷(Packet) = 데이터를 작게 나눈 단위

데이터를 한꺼번에 보내는 것이 아니라, 작은 단위의 패킷으로 쪼개어 전송

📦 패킷 구조

• 헤더(Header): 출발지 IP, 목적지 IP 등의 메타데이터 포함
• 페이로드(Payload): 실제 전송되는 데이터
• 트레일러(Trailer): 오류 검출을 위한 정보

➡ 패킷 단위로 데이터를 전송하면 속도와 안정성을 보장할 수 있다.

---

5️⃣ IP 방식의 문제점 🚨

IP만으로는 네트워크 통신이 완벽하지 않습니다. 몇 가지 문제점이 존재한다.

❌ 1. 애플리케이션 구분 불가능

• 동일한 IP 주소를 가진 컴퓨터 내에서 여러 개의 프로그램(웹 브라우저, 메일, 게임 등)이 실행될 수 있다.
• 어떤 프로그램이 데이터를 받아야 하는지 IP만으로는 구분할 수 없다.

❌ 2. 비연결성(Connectionless)

• 패킷을 보내긴 하지만, 수신자가 데이터를 받을 준비가 되었는지 확인하지 않는다.
• 예를 들어, 상대방 컴퓨터가 꺼져 있어도 패킷이 전송된다.

❌ 3. 비신뢰성(Unreliable)

• 패킷이 중간에서 소실될 가능성이 있다.
• 패킷이 순서대로 도착하지 않을 수도 있다.

➡ 이런 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 TCP 프로토콜
➡ TCP는 패킷의 신뢰성을 보장하는 역할을 합니다.

---

✅TCP(Transmission Control Protocol)란?

• 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하는 프로토콜
• 패킷 손실, 순서 뒤바뀜을 방지
• 3-Way Handshake로 연결 확립
• 데이터 전송 후 수신 여부 확인(ACK)

---

1️⃣  TCP의 3-Way Handshake 과정

1. 클라이언트 → 서버 : SYN → "연결 요청"
2. 서버 → 클라이언트 : SYN + ACK → "요청 수락"
3. 클라이언트 → 서버 : ACK → "확인 완료"

연결 후 데이터 전송 가능

---

2️⃣  TCP의 신뢰성 보장 방법

1. 데이터 수신 여부 확인 : ACK 응답으로 정상 수신 확인
2. 패킷 순서 보장 : 패킷 번호를 통해 순서 유지
3. 패킷 손실 복구 : 손실된 패킷 자동 재전송

안정적이지만 속도가 느림

---

3️⃣  UDP(User Datagram Protocol)란?

• 비연결형 프로토콜 (3-Way Handshake 없음)
• 데이터 수신 확인 없음 (ACK X)
• 패킷 순서 보장 없음 (순서 뒤바뀔 수 있음)
• 속도가 빠름 (실시간 서비스에 유리)

실시간 스트리밍, 온라인 게임, VoIP에서 많이 사용

---

4️⃣  TCP vs UDP 비교

연결 방식	연결형 (3-Way Handshake)	비연결형
신뢰성	높음 (패킷 순서 보장)	낮음 (순서 보장 X)
속도	느림	빠름
재전송	있음	없음
사용 사례	웹 서비스, 파일 전송	스트리밍, 게임, VoIP

 

---

5️⃣  PORT란?

• 같은 IP에서 여러 프로그램을 구분하는 번호
• 패킷이 어떤 프로그램으로 가야 하는지 결정

IP = 아파트 주소, PORT = 호수 번호

---

6️⃣ 주요 PORT 번호

• 80 : HTTP
• 443 : HTTPS
• 21 : FTP
• 22 : SSH
• 53 : DNS
• 3389 : RDP

0~1023번 포트는 예약되어 있음