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[12]네트워크의 정의

1. 통신의 정의

1844년 모르스 전신기의 발명과 함께 시작되어 거리와 시간의 극복, 대량의 정보의 전송, 정보의 정확한 전달을 위해 등장한 개념이 통신이다. 이러한 통신에는 우리가 흔히 일상에서 사용하고 있는 전보나 텔렉스, 전화를 연상할 수 있다. 컴퓨터 통신이란 전보나 전화를 통한 정보 전송에서 발전된 모습으로 컴퓨터에 의해 처리된 데이터를 상대방의 컴퓨터로 전송할 수 있는 데이터 통신을 의미한다.

2. 네트워크의 정의

네트워크란 무엇인가? 먼저 단어를 살펴보면 Net + Work이다 Net는 본래 뜻이 '그물'이고 Work는 작업이므로 그대로 직역한다면 '그물작업'이 될 것이다. 그러나 우리가 다루려는 네트워크는 정확히 말하면 'Computer Networking'으로서 '컴퓨터를 이용한 그물작업'이 될 것이다. 부드럽게 번역한다면 '컴퓨터를 이용한 협동작업'쯤 될 것이다. 정리하자면 두 대 이상의 컴퓨터를 연결하여 근거리나 원거리 통신을 제공하고 서로 연결된 요소들간의 데이터등을 전송하는 통신망을 말한다. 예를 들면, 사무실에서 하나의 컴퓨터에만 프린터가 연결되어 있다면 프린터가 연결되어 있지 않는 컴퓨터에서 파일을 인쇄하기 위해 플로피 디스크에 복사하여 프린터가 연결된 컴퓨터로 복사한후 인쇄를 하여야한다. 그러나 이들 컴퓨터가 네트워크로 연결되어 있다면 프린터를 공유하여 네트워크에 연결된 모든 컴퓨터에서 프린터를 이용하여 인쇄할 수 있다.

네트워크가 구성된 경우 대부분 각 컴퓨터간에 프로토콜과 교환 기능이 있고 단말기와 통신의 결합성이 정해져 있어야 한다. 같은 건물 또는 근처의 건물들을 연결한 것을 근거리 통신망(LAN : Local Area Network)이라고 부르고, 먼 지역을 연결한 것을 원거리 통신망(WAN : Wide Area Network)이라고 부른다. 세계적인 범위의 많은 네트워크들이 서로 연결된 것을 인터넷이라고 한다.

[13]네트워크의 역사

1. 전화망

네트워크의 정의를 확대해서 데이터 통신 즉 원거리간의 정보교환까지 거슬러 올라가면 '전화'가 네트워크의 시초가 된다. 지금도 많은 사용자들은 모뎀을 통해 전화선으로 데이터 통신을 하고 있다. 또한 전화망은 Circuit Switching Network의 모델이기도 하다. 1876년 3월, 알렉산더 그래이엄 벨에 의해 '전화'가 미국 특허청에 특허로 등록되었다. 다음해인 1877년 1월 30일 상자모양을 갖춘 첫 전화기가 등장했다. 그 해에만 600여대의 전화가 교환국없이, 각자의 선을 통해 연결되었다. 벨은 1877년, 유럽에 전화기를 소개하고 빅토리아 여왕앞에서 직접 전화기를 시연해 보였다.
이때까지만 해도 모든 전화기는 1대1 통신만이 가능했다. 즉 종이컵과 실로 만든 장난감 전화처럼 선을 연결한 사람끼리만의 통화가 가능했다.
그 뒤 1978년 1월 28일, 코네티컷주의 뉴해이븐에 처음으로 교환기가 서치되었고 사용자들의 전화는 중앙의 교환수에 의해 손으로 연결되었다. 그 후 3년간 수많은 교환회사가 우후죽순처럼 생겨났다 사라졌다. 1879년에는 후일 American Bell Telephone Company가 될 National Bell Telephone Company만이 유일한 전화회사로 남게 되었다
1885년 American Telephone and Telegraph Company(AT&T)가 설립되었다. AT&T는 처음, Bell사의 장거리 통화 담당 자회사였으나 급속도로 성장하여 1900년에 모회사인 Bell사를 흡수하여 명실공히 세계 최대의 전화회사로 성장하였다.
이 시대의 모든 전화기는 사람의 목소리를 그대로 전기신호로 변화시킨 아나로그 신호를 사용하였고 교환기 역시 전화기 다이얼 회전신호에 따른 기계식 교환기였다. 대량의 신호가 전송되는 교환국과 교환국간에는 FDM(Frequency Division Multiplexing , 지금의 FM방송과 같은 원리) 방식의 전송방식이 사용되었다.
시간이 흘러 1960년대 초반, 벨사는 디지털 전송망의 필요성을 느끼기 시작했다. 1940년대에 발표된 TDM (Time Division Multiplexing) 기술을 실용화하여 T1방식의 디지털 전송기술을 개발하였다. 이제 교환국과 가입자사이에는 아날로그 신호가, 교환국 과 교환국 사이에는 디지털 신호가 흐르게 되었다. 이후 디지털 교환기가 개발되어 현재 형태의 전화망이 이뤄졌다.

2. 소리의 세계에서 데이터의 세계로

'소리'가 아닌 '정보'의 전송은 전화보다 먼저 1846년, 모르스에 의한 전보가 그 시초이다. 이 전보기는 장거리간에 신호의 시작과 멈춤만을 전송할 수 있는 매우 간단한 구조이다. 이것은 수천년 전부터 인류가 사용해온 빛에 의한 정보의 전달과 같은 원리를 지닌다. 밤에 봉화대에 불을 피워 정보를 알린 것이다. 최초의 전보메시지는 발티모어에서 워싱턴까지 전달되었으며 그 내용은 "What hath God wrought!"(놀라운 하나님의 작품!)이었다. 이 노력에 대한 대가로 모르스는 국회로부터 약 3만불의 상금을 받았다.
최초의 통신회사는 1856년에 세워진 Western Union 이었다. 최초의 통신 프로토콜은 모르스 부호(dot와 dash로 이뤄진)였다. 서비스의 내용은 '전보'였고 접속방법은 전보기 (tap set)이나 전보조작자(operator)였다. 여기서 서비스, 프로토콜, 접속 이 세가지 개념은 현대 네트워크에서도 동일하게 적용된다.
이 통신망의 최초 사용자는 군인들이었다. 남북전쟁의 북군이 이 전보를 십분 활용하였다. 현대 통신망의 기초도 2차세계대전중 군의 요구에 의해 만들어진 것이다. 대전후에 군은 모든 지휘 통제 체계의 중앙 통제를 원했고 그래서 ARPANET(Advanced Research Project Agency NETwork)이 설립되었다. ARPANET은 1971년에 세워진 최초의 패킷 네트워크이다. 1983년 ARPANET에서 군사부분은 MILNET으로 분리되고 나머지 망은 DARPA Internet으로 남아 오늘날의 Internet이 되었다.
호스트 컴퓨터와 터미널로 이뤄지는 최초의 컴퓨터 네트워크는 IBM의 SNA(System Network Architecture)망이다. 1960년대 그 개념이 발표되고 1974년, 최초의 SNA제품이 출시되었다. 이 망은 계층구조를 가지는 contents frame과 지능형 호스트 밑으로 수많은 더미 터미널을 붙이는 방식을 취하였다. 이 구조에서 모든 '지능'은 호스트와 contents frame에 집중되며 어플리케이션도 그 위에서 작동한다. 값싼 터미널은 단지 입출력 기능만을 가질 뿐이다.
다음 세대 컴퓨터 네트워크의 주자는 1974년 Xerox에 의해 개발된 Ethernet이다. Ethernet은 네트워크 구조를 Host-Terminal구조에서 오늘날과 같은 Client-Server 구조로의 전환하는데 큰 역할을 담당한다.
오늘날 네트워크는 WWW의 발달로 LAN, WAN의 개념이 무색하게 전 세계의 모든 컴퓨터가 하나로 묶여지고 있다. 서비스의 종류도 다양해 졌고 접 속방법에서는 ATM이 대역폭의 부족에 목말라 하는 사용자들의 갈증을 채워주기 위해 대기중이다. 고속정보망이 집집까지 들어가는 것이 정보고속도로(Information Super HighWay)의 최종목표이다.

3. Circuit Switched Network

앞에서 살펴본 것처럼 최초의 통신망은 '전화망'(PSTN:Public-Switched Telephone Network;공중망)이다. 전화망에서는 1:1 통신만이 가능하며 아날로그 통신용으로 설치되었기 때문에 데이터 통신을 하려면 모뎀이 필요하다는 것이 다 아는 사실이다. 이보다 조금 발달한 것이 PSDN(Public-Switched Data Network)으로 여기서는 아날로그가 아닌 디지털 데이터가 흐르며 모뎀이 필요없다. 전화망은 컴퓨터 네트워크를 고려하지 않았고 1:1 통신만이 가능했기 때문에 컴퓨터 네트워크 보다 데이터 통신의 범주에 속한다. 그러나 전화망과 같은 원리로 운영되는 통신망을 Circuit Switching Network라고 부른다.

그림에서처럼 A와 C가 어떤 정보를 주고 받으려 하는 경우 스위치의 한쪽 끝은 A에게, 다른 한쪽 끝은 C에게 연결되어야하며 이 때 나머지 B, D, E, F는 전혀 통신을 할 수 없다. 가끔 전화에서 '지금은 통화량이 많아...' 하는 경우가 이 경우 B, D, E, F에 해당된며 가운데 스위치는 교환기에 해당된다. 한번 연결이 이뤄지면 다른 가입자들에 대해 연결이 폐쇠되기 때문에 'Closed Circuit' 네트워크라고도 한다. 실제 전화국에서는 전화 선을 깔고 교환기를 설치할 때 가입자 수와 평균 통화시간등을 계산하여 가능한 적은 비용으로 가능한 모든 가입자가 언제든지 통화할 수 있도록 적절한 수의 교환기를 설치한다.
이 시스템의 장점은, 연결이 형성된 A와 C간에는 항상 막힘없이, 라인이 허용하는 최고속도로 데이터 통신이 가능하다는 점이다. 우리가 집에서 인터넷을 쓸때 주말이나 밤에 속도가 더 느린 것처럼 속도의 변화가 없이, 오직 라인과 물려있는 기계의 성능에 의해서만 속도가 제한된다는 점이다. 그러나 단점은, 나머지 B, D, E, F는 놀고 있어야 한다는 점이다.

4. Packet Switched Network

IEEE의 LAN에 대한 정의를 보면 '몇 개의' 장치가 '서로가 직접 통신'할 수 있다는 말이 나온다. 따라서 위의 circuit switched network는 이런 의미에서는 몇 개를 두 개로 제한시키므로 엄밀한 의미의 네트워크라고 말하기에는 무리가 있다. 네트워크가 되려면 다음 그림과 같은 연결이 가능해야 한다.

그러면 이 경우 A와 C가 통신을 하고 있을 때 B도 D와 통신을 하고 싶다면 어떻게 해야 할까? 사람들끼리 모여서 회의를 한다면 다같이 듣고 있다가 말이 끝나면 끝났냐고 묻고 말을 해야겠지만 이것은 기계간의 작업이다.
이 경우 먼저 데이터를 잘게 쪼개서 사용하며 이 잘게 쪼갠 데이터들을 패킷(packet)이라고 부른다. 보통 패킷은 헤더, 데이터, 테일러로 구성되며 헤더에는 데이터가 전달될 곳의 주소, 패킷이 순서 등이 기록되고 테일러에는 에러 정보가 기록된다. 먼저 제일 쉽게 생각할 수 있는 방법은 A에서 F까지 모두 시계를 맞춘 다음 0초에는 A가 1초에는 B가 2초에는 C가 데이터를 전송하는 식으로 해서 A는 0, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54 초에 데이터를 전송하는 방법이다. 이런 방식을 TDMA(Time Division Multiple Access)라고 부른다. 시간을 쪼개에 사용하기 때문이다.
만약 A가 C에게 보낼 데이터의 길이가 100바이트이고 패킷 중 데이터의 길이가 10바이트이며 한 패킷을 전송하는데 1초가 걸린다면 circuit switching 시스템에서는 10초가 걸린다(A 혼자 라인을 독점). 이 경우 먼저 데이터를 잘게 쪼개서 사용하며 이 잘게 쪼갠 데이터들을 패킷(packet)이라고 부른다. 보통 패킷은 헤더, 데이터, 테일러로 구성되며 헤더에는 데이터가 전달될 곳의 주소, 패킷이 순서 등이 기록되고 테일러에는 에러 정보가 기록된다.

데이터 전송시간은 5.5배로 늘어났으며 그것도 가입자가 늘어날수록 비례해서 늘어 나게 된다. 전송시간이 훨씬 늘어났으므로 더 나쁜 것 같지만 장점은 A가 통신을 하는 동안 나머지들도 통신을 할 수 있다는 점이다. 그 외에도 A에서 F까지 중에 하나를 대장으로 두고 대장이 교통정리를 하는 방법이나 따로 선을 하나씩만 더 연결해서 제어권을 주는 방법등 여러 가지가 있을 수 있다. 이렇게 한 라인(위의 그림에서도 A에서 F까지는 결국 한 라인에 물려 있는 것이다)에서 여러개의 컴퓨터들 DTE:Data Terminal Equipment)이 서로 충돌없이 통신을 할 수 있는, 교통정리 방법을 통틀어 access control 이라고 하며 현재는 크게 'Random Access'와 'Token' 방법의 두가지로 나눠진다.
Random access 방법으로는 ALOHA, CSMA/CD 등이 있다. 전자는 최초의 실제로 구현된 random access 방법이지만 현재는 사용되지 않으며 CSMA/CD만이 사용되고 있다. Token 방법에는 token ring, token bus등이 있다.
ALOHA 방법을 잠깐 보면, ALOHA는 1970년 하와이 대학에서 구현된 최초의 random access 네트워크로 무선망으로 이뤄져 있다(아마도 하와이의 섬들 사이를 연결하기 위해 무선으로 이뤄진 것 같다). 여기서는 center를 두고 네트워크의 교통정리를 이룬다. 아무 DTE나 데이터를 보내고 싶을 때 일단 보내고 응답을 기다린다. 이 때 만약 두 개 이상의 DTE가 데이터를 보내 충돌이 생기면 중앙에서 감지하고 충돌이 생긴 두 DTE에 통보를 하면 두 DTE는 난수를 발생시켜 난수 시간동안 기다리고 다시 데이터를 전송하는 방법을 취한다.
ALOHA 방식에서는 위의 경우처럼 100 바이트를 보낼 때 아무도 방해만 않으면 10초만에 보낼 수 있는 이점이 있다.