[컴퓨터 네트워크] 02. 네트워크 엣지와 액세스 네트워크

■ 네트워크 엣지(Network edge)란 무엇인가?

 네트워크는 크게 구조적으로 두 부분으로 나누어 볼 수 있다. 하나는 네트워크 엣지, 다른 하나는 네트워크 코어이다.
 네트워크 엣지는 단어 그대로 네트워크의 말단(edge) 부분으로서 사용자들이 직접 사용하는 네트워크를 말한다. 스마트폰으로 사용되어지는 모바일 네트워크, 각 가정에서 쓰는 홈 네트워크, 학교나 기업에서 사용하는 기관 네트워크 등이 엣지에 해당하는 부분이다. 그리고 코어는 이런 엣지 네트워크들을 서로 연결 해 주기 위해 중간에 있는 네트워크이다.

 

네트워크 엣지

1. hosts : 클라이언트 컴퓨터와 서버 컴퓨터들
2. 데이터 센터에 있는 여러 개의 서버들

 

네트워크 코어

라우터와 스위치 등 중간에서 네트워크들을 연결해주는 역할

 

■ 액세스 네트워크(Access network)란 무엇인가?

 호스트와 서버들을 실제 연결해주는 네트워크가 필요한데 그것을 액세스 네트워크라고 부른다. 사용자가 자신의 모바일 장치나 랩탑 컴퓨터를 가지고 네트워크에 접속하는 최초의 접속점이다. 이 접속점이 엣지 라우터고 이 엣지 라우터와의 연결을 위한 네트워크가 액세스 네트워크이다.

 액세스 네트워크의 종류는 아래와 같이 크게 3가지로 분류할 수 있으며 하나씩 살펴보도록 하자.

 

액세스 네트워크의 종류

Residential access nets (홈 네트워크)
Institutional access nets (학교나 회사 같은 기관의 네트워크)
Wireless access nets (무선 전화망이나 와이파이로 접속하는 네트워크)

 

● Residential access network - DSL

 Residential access network의 가장 시초가 DSL이라고 볼 수 있는데, Digital subscriber line이라는 기존의 전화망을 사용한 인터넷이다. 최초의 전화가 나왔을 때 사람의 목소리는 가장 고주파라고 해도 4kHz 이내에서 보통 다 전달이 된다. 그런데 전화선은 4kHz 이상의 고주파도 전달할 수 있는 능력이 있기 때문에 그 능력을 사람의 목소리 말고도 디지털 정보를 전달하는데 사용하자는 아이디어가 나오게 되었다.

 그래서 네트워크 연결에 전화선을 사용하게 되는데 전화선이 외부로 전화국에 접속하기 전에 스플리터를 통해서 디지털 정보가 빠져나가게 된다. 이 스플리터는 컴퓨터가 전송하는 디지털 정보를 사람의 목소리를 침범하지 않도록 4kHz 이상의 주파수로 변환을 해서 전달하는 역할을 한다. 그렇게 해서 2개의 서로 다른 주파수가 링크를 통해 전화국까지 연결이 된다. 전화국에서는 멀티플렉서, DSL access multiplexer라는 장비가 2개의 파형을 분리하여 사람의 목소리에 해당하는 4kHz 이하의 저주파는 전화망으로 내보내고 그 이상의 디지털 정보는 인터넷으로 내보내게 된다.

 

● Residential access network - Cable network

 두번째 Residential access network의 형태로는 Cable network가 있다. 우리나라에서는 잘 쓰이고 있지 않지만 아직도 미국에서는 케이블을 통해서 TV를 보는 사람들이 많이 있다. 이 케이블은 케이블 회사에서 사용하고 있는 채널이 있으면 이를 나누어서 서로 다른 채널로 사용하는 것이다. (예를 들어 방송용 채널은 KBS, MBC, SBS와 같이 각기 다른 방송 채널로) 이 중 일부를 방송용 채널이 아닌 인터넷용 디지털 정보를 전달하기 위한 채널로 사용하는 것이 Cable network이다. 이 케이블 선을 통해서 전달된 디지털 정보가 '케이블 모뎀 터미네이션 시스템(Cable modem termination system)'이라는 곳에서 분리가 되어 디지털 정보는 인터넷으로 전달이 된다.

 

● Residential access network - FTTH

 세번째는 우리나라에서 사용하는 일반적인 인터넷 사용 형식이다. FTTH라고 줄여서 부르는데 Fiber-to-the-Home의 약자이다. 풀이하면 가정의 거의 앞까지 깔린 광케이블을 의미한다. 광케이블은 앞서 나온 DSL이나 cable보다 전달할 수 있는 데이터 양이 훨씬 많다. 속도 또한 훨씬 빠르다.

 이 광케이블을 통해서 디지털 정보를 전달하는 것이 FTTH인데 광케이블을 끌고 오게 되면 각 가정이나 아파트 단지에서는 Optical network terminal이라는 것이 설치가 되고, 이것은 집 밖에서는 광케이블을 통해 빛의 형식으로 데이터가 전달이 되고, 집 안에서는 전자의 흐름으로 데이터가 전달이 되도록 변환해주는 기능을 한다. 이 장치가 설치가 되고 나면 가정에서는 인터넷 공유기를 설치하여 여기서 유선이나 무선으로 컴퓨터를 연결하여 인터넷을 사용하게 된다.

 

● Institutional access network

 그 다음으로 살펴볼 것은 회사나 기관에서 주로 사용되는 Institutional access network(기관 네트워크)이다. 일반적으로 기관 네트워크는 이더넷(ethernet)을 기반으로 한다. 이 이더넷은 보통 우리가 말하는 랜 카드를 가리킨다. 컴퓨터에 꽂힌 모든 랜 카드가 이더넷이라고 볼 수는 없지만 대부분 이더넷이라고 볼 수 있다. 이 이더넷들은 모여서 외부 라우터에 연결을 하는 형태가 된다. 이러한 이더넷의 위치는 와이파이 액세스 포인터도 연결할 수 있어서 와이파이로 접속한 데이터들을 모아 스위치로 전달하기도 한다. 그리고 기업에는 보통 웹 서버나 메일 서버와 같은 것들이 존재하는데 이것들도 기관 네트워크에 포함이 되고 역시 이더넷 스위치를 통해서 외부 인터넷에 접속이 된다.

 

● Wireless access network

 그 다음은 무선 액세스 네트워크에 대해서 살펴본다. 우리가 무선에서 가장 많이 쓰는 네트워크 2가지는 와이파이(Wi-Fi)라고 부르는 wireless LAN과 휴대전화망인 셀룰러 네트워크가 있다. 위의 사진을 보면 와이파이 속도는 802.11g 표준에서 시간이 흐를수록 기하급수적으로 속도가 빨라짐을 확인할 수 있고, 예전에는 무선 네트워크가 유선 네트워크를 보조해주는 느낌이었지만 이제는 대부분의 가정에서도 유선 없이 무선으로만 네트워크에 접속하는 경우가 많아졌다.
 한편 셀룰러 네트워크는 와이파이에 비해 속도가 느리긴하지만 공유기가 있어야만 사용할 수 있는 와이파이와는 달리 공간적 제약을 덜 받으면서 네트워크를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 휴대전화망을 보면 3세대, 4세대, 5세대까지 발전을 해오고 있는데 최근에 5세대 표준을 제정하면서 이 조건을 충족시키기 위해 통신사에서 많은 노력을 기울이고 있다.

 

■ 액세스 네트워크(Access network)란 무엇인가?

 위에서 본 바와 같이 다양한 액세스 네트워크들이 있고 이 액세스 네트워크에 접속하는 호스트들을 end hosts라고 하는데, 이런 end host들이 하는 일을 살펴보도록 하겠다.

 각 end host에는 애플리케이션 프로그램이 돌아가고 있고, 이 프로그램들이 end host에 요청하는 것은 상대 host와 메시지를 주고받을 수 있게끔 해달라는 것이다. 이 프로그램이 보내주는 메시지를 보면 짧은 것도 있지만 어떤 것들은 매우 큰 것들도 있다. 가령, 영화 동영상 파일의 경우 4G를 넘어서 6G, 8G 크기가 되는 영화 파일들도 있다. 이렇게 큰 데이터를 한꺼번에 보내려고 하면 중간에 에러가 발생할 경우 데이터 전체를 못 쓰게 되는 경우가 발생할 수 있다. 사용자가 이동을 하거나 연결 상황이 안 좋아져서 에러가 발생한다던지 여러가지 문제 상황을 고려하여 보통 네트워크마다 MTU(Maximum Transfer Unit)이라는 것이 정해져 있다. 이것은 전달할 수 있는 데이터 크기의 최대 크기를 설정해놓은 것이다.

 그래서 end host는 프로그램이 요청하는 어떤 파일을 MTU보다 크다면 잘게 나누어서 보내야 하고 이렇게 나누어진 데이터 단위들을 패킷이라고 부른다. 보내는 쪽에서는 전체 데이터를 허용하는 패킷 사이즈에 맞게 패킷을 잘라서 액세스 네트워크에 집어 넣고, 이 패킷들이 네트워크를 통과해 상대방 end host에 도달하게 되면 잘려진 패킷들을 다시 모아 하나의 파일로 재구성한다. 그리고 이 파일을 프로그램에 전달해주는 것이 end host가 하는 역할이다.

 

 

※ 본 정리 내용은 부산대학교 유영환 교수님의 컴퓨터 네트워킹 수업을 정리한 것입니다.

※※ 강의에 사용된 교재 : [Computer Networking A Top-Down Approach 7th edition / Jim Kurose, Keith Ross]