[Scrap] 네트워크 개념과 동작 원리

ZDNet Korea
이우영 (KT)   2005/03/25
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네트워크 디자이너가 되기 위한 첫 번째 시간에는 기본적인 인터네트워킹 디자인을 위한 네트워크의 기본 개념과 모델, 데이터 전송 방법 등을 설명하겠습니다. 노드와 링크가 조합을 이루고 그 조합을 통해 메시지가 전해지는 과정을 하나하나 자세하게 살펴보겠습니다.

네트워크는 노드(Nodes)와 링크(Link)의 조합입니다. 이러한 네트워크를 통해서 다양한 형태의 메시지를 전송하는 것이 통신(Communication)입니다. 네트워크 디자이너들은 이러한 조합을 통하여 전송 효율(Efficiency)을 최대한 높이는 데이터 전송망을 설계하는 사람들입니다.

그렇다면 네트워크 디자이너들은 무엇을 어떻게 이용하여 네트워크를 설계할까요? 그들은 보다 효율적인 네트워크 설계를 위하여 상황에 맞는 다양한 연장을 사용합니다. 때로는 수학적인 툴을 사용하기도 하고 때로는 소프트웨어 시뮬레이션과 같은 방법을 사용하여 시각적인 구현과 평가를 하기도 합니다.

독자들은 그동안 어떤 방법으로 네트워크를 구성하고 평가해 보았습니까? 이제 막 네트워크에 입문하는 중이라면 어떤 방법을 상상해 봤습니까? 저는 3회에 걸친 연재를 통하여 네트워크 디자이너가 특정한 업체의 디바이스를 얼마나 유효적절하게 사용하기 위한 사람이라는 정의가 매우 소극적인 것이라는 것을 얘기하고 싶습니다. 네트워크 디자이너는 소극적인 정의에 더하여 필요에 따라 알맞은 형태의 네트워크 디바이스들을 창조적으로 디자인할 수 있는 사람이어야 합니다.

랜카드, 라우터, 브리지(Bridge) 등의 네트워크 장치들을 필요에 따라 설계하고 만들어 낼 수 있는 네트워크 디자이너가 많아야지만 대한민국이 진정한 IT 강국으로서의 면모를 세계 속에 나타낼 수 있을 것입니다. 필자 또한 이러한 목표를 더욱 견고히 하는 계기로 삼고 네트워크에 관한 입문 이야기를 써내려가려고 합니다. 독자 여러분들도 ‘why’와 ‘how’를 생각하면서 읽어준다면 좋겠습니다.

생활 속의 네트워크
여러분은 현실에서 본인만의 네트워크를 설계해 본 적이 있습니까? 필자는 오늘 오전 제품 계약에 관한 업무를 수행하기 위해서 전세계에 지사가 있는 유명 택배회사를 통하여 중요한 서류를 미국 텍사스 달라스에 위치한 장비회사로 보냈습니다. 우선 작성한 서류를 본인이 다니는 회사 봉투에 넣고 택배회사 직원에게 전화로 연락하였습니다. 택배회사 직원이 사무실을 찾아와 준비해온 택배회사 봉투에 서류를 넣고 보내는 사람과 받는 사람의 주소를 기재하였습니다. 마지막으로 택배회사의 해외서비스 분류 방법에 기준하여 봉투에 고유 코드를 붙였습니다.

저는 이틀 이내에 제 서류가 장비회사에 전달되어야 한다고 요청하였고 택배회사 직원은 이 모든 것에 대한 가격을 책정해 지불하여 계약서류를 목적지로 보내는 일을 마무리하였습니다. 자 그럼 이 서류가 이제 어떻게 미국 텍사스 달라스에 위치한 회사로 전달될지 상상해 보겠습니까?

서류는 서울 사무소를 거쳐서 인천공항 지역에 위치한 택배회사의 분류창고로 옮겨 질 것입니다. 제가 이틀이라는 시간적인 제한을 요청하였기 때문에 제 서류는 특별하게 관리되어 아메리카 지역 구분으로 나뉘어있는 방으로 보내어 질 것입니다. 그리고 다시 미국 분류 상자 안으로 옮겨져 가장 빠른 비행기 편으로 미국 LA의 택배회사 창고에 도착할 것입니다.

다시 필자의 서류는 텍사스를 향하는 비행기로 옮겨지고 달라스에서 기다리고 있는 직원에 의해 마지막으로 세부 분류되어 필자의 회사와 계약을 체결하려고 기다리고 있는 업무 담당자의 손에 전해 질 것입니다. 택배회사는 담당자의 수신확인서를 이메일을 통해 저에게 전달해 줄 것입니다. 여러분도 이와 같은 경험을 해본 적이 있나요?

오늘 저는 보내는 사람(Source Node)과 받는 사람(Destination Node)이 노드가 되어 시간과 비용을 고려한 해외 택배 서비스(link)를 통하여 네트워크를 경험해본 것입니다. 이렇게 네트워크는 우리 생활 속에 있으며 또한 긴 역사를 가지고 있습니다. 단지 요즘 우리가 봇물처럼 터지는 노드와 노드의 전기적인 연결에 노출되어 이제서야 네트워크 세상 속에 사는 것처럼 느낄 뿐입니다. 마치 혁명과 같이 세상의 매일을 변화시키는 컴퓨터 노드와 노드의 링크, 네트워크. 짧은 인터넷의 역사와 함께 되짚어 보겠습니다.

인터넷의 역사
인터넷은 데이터 통신과 컴퓨터 네트워킹을 위한 수많은 새로운 통신규약(Protocol)과 기술들을 출현시켰습니다. 이러한 출현은 이제 너무나 일반적인 용어가 되어버린 월드 와이드 웹의 촉매 역할로 인해 그야말로 폭발적인 위력을 발휘하고 있습니다. 병상에 갇혀있는 환자에게 세상으로 연결되는 창을 주었으며 우주정복을 꿈꾸는 시골 소년에게 미국 항공 우주국(NASA)의 화성 프로젝트에 참여하는 우주인과의 대화를 가능하게 하였습니다.

인터넷의 기원은 거슬러 올라가 1969년 미국에서 시작되었던 알파넷(ARPANET) 과제에서 비롯됩니다. 알파넷은 미 국방성(Department of Defense)의 ‘Advanced Research Projects Agency’라는 이름으로 패킷 스위칭 기법을 이용하여 겨우 4개의 노드를 단지 50kbps로 연결하여 전송하는 네트워크의 설계와 구현으로 시작하였습니다(여러분은 3회의 연재에서 4개 혹은 그 이상의 노드를 연결하는 시뮬레이션을 해보게 될 것입니다).

이러한 알파넷은 텔넷과 FTP, 그리고 네트워크의 첫 번째 킬러 app이었던 전자메일을 통해 크게 발전하는 계기가 되었고 미국의 기관, 학교, 국가단체를 거쳐 세계로 연구와 개발이 확장되었고 드디어는 TCP/IP(1980), WWW(1991), Mosaic(1992), OC-3(155Mbps) Backbone(1996) 등 지금은 정확하게 셀 수도 없는 웹 페이지들이 인터넷에 올려져 있습니다.

<그림 1> 100개의 노드와 5만개의 노드 topology 비교

<그림 1>은 필자의 은사였던 헬미(Helmy) 교수의 강의 노트에서 따 온 것입니다. 왼쪽 그림은 100개의 노드로 이루어진 네트워크망을 디자인 해본 그림입니다. 오른쪽 그림은 자동 시뮬레이션 프로그램을 이용해서 왼쪽 디자인의 100개의 노드를 확장하여 5만여개의 노드가 연결되어 있는 인터넷 지도를 나타내 본 것입니다. 어떤 느낌이 드나요?

이 두 그림으로 인터넷이 얼마나 짧은 시간에 크게 확대되었는지 실감할 수 있을 것입니다. 이 모든 것이 처음에 말한 대로 두 개의 노드와 하나의 링크로 시작되었던 것입니다. 자 그럼 이제 두개의 노드와 그 링크가 어떠한 구조를 각각 가지고 있으며 어떠한 방법으로 데이터를 주고받고 있는지 좀 더 자세히 살펴보도록 하겠습니다.

네트워크 모델
일반적으로 통신은 애플리케이션, 컴퓨터, 네트워크의 세 개의 에이전트를 사용하고 있습니다. 애플리케이션이라고 하면 우리가 매일 사용하는 전자메일, 파일 다운로드 등과 같은 것을 말합니다. 이러한 애플리케이션들은 컴퓨터에서 수행됩니다. 또한 컴퓨터들은 네트워크에 연결되어서 서로 간에 네트워크를 통해 데이터를 보내기도 하고 받기도 하는 것입니다.

다양한 형태의 메시지를 노드와 링크로 주고받는 네트워크는 어떠한 방법으로 보내는 사람으로부터 전하는 사람을 지나서 받는 사람에게 전해질까요? 네트워크는 이러한 문제를 해결하기 위해 공통된 프로토콜을 정의하여 기능을 부가하고 컴퓨터 통신을 위한 연구 개발에 표준으로 삼기로 했습니다.

그렇다면 프로토콜이란 무엇일까요? 프로토콜의 사전적 정의는 협안, 조약안이지만 컴퓨터 통신에서는 2대 이상의 컴퓨터 통신을 위한 통신 규약이라고 말하고 있습니다. 사용하는 언어가 다른 사람들이 모여 높은 탑을 쌓는 공사를 하고 있을 때 표준으로 사용하는 언어(Protocol)와 단계(Procedure)가 없다면 어렵게 쌓아가고 있던 탑이 무너지고 말겠죠.

많은 기업과 학교, 그리고 과학, 공학, 국가단체들은 효율성과 사업모델, 이해관계를 놓고 오랫동안의 연구개발과 협의를 통하여 컴퓨터 통신의 표준을 정하고 있습니다. 이러한 방법으로 정형화된 컴퓨터 네트워크 프로토콜 중에 ISO(International Organization for Standardization)에서 개발된 OSI(Open System Interconnection) 모델이 있습니다. 하지만 7개의 계층으로 구성된 OSI 모델은 각 층간의 기능이 유사한 면이 있다는 단점이 있어 좀 더 명확한 기능과 단순한 계층을 갖고 있는 TCP/IP 프로토콜이 출현하게 되었습니다.

<그림 2> OSI와 TCP/IP 모델

OSI 모델
1978년 제작 초기 당시에만 해도 많은 OSI 디자이너들은 컴퓨터 네트워크에 이 모델이 가장 널리 사용되리라는 데 의문을 갖지 않았습니다. 결과적으로는 OSI 모델은 TCP/IP에 의해서 대체되고 말았지만 이러한 시도를 통해서 많은 유용한 프로토콜들이 개발되었고 7개의 계층으로 나뉘어 설계되었던 기능들은 다른 형태지만 아직도 같은 기능으로 존재하고 있습니다.

<그림 2>의 왼쪽 모델은 7개의 계층으로 구성된 OSI 모델입니다. 흔히 물리 계층(Physical Layer)에서 네트워크 계층(Network Layer)까지를 하위 계층 프로토콜이라고 하며 트랜스미션 계층(Transmission Layer)에서 애플리케이션 계층(Application Layer)까지를 상위 계층 프로토콜이라고 합니다.

7개의 계층 중에서 가장 위에 위치한 애플리케이션 계층은 사용자들이 OSI 환경을 액세스할 수 있도록 해줍니다. 그러기 위해 애플리케이션 계층은 사용자가 통신에 사용할 프로토콜 타입을 결정합니다. 여러 가지 애플리케이션에 따라 파일전송, 데이터베이스 접근, 전자메일 서비스에 맞는 프로토콜을 제공합니다. 그 다음 단계인 프리젠테이션 계층(Presentation Layer)은 애플리케이션 계층으로부터 전해진 다양한 데이터 타입을 전송 형식과 무관한 구문(syntax)의 형태로 변환하고 암호화(Encryption)하는 기능을 수행합니다.

세션 계층(Session Layer)은 데이터와 서비스를 교환하려는 애플리케이션과 프로세스(Process)간의 접속 설정, 관리, 종료에 관한 제어(Control)를 하는 계층입니다. 전송 계층(Transport Layer)은 데이터 전달과 접속에 신뢰성을 주는 곳으로써 데이터를 보내는 곳과 받는 곳 사이에서 에러(error)를 복구하고 흐름을 제어하는 기능을 수행합니다.

이러한 기능은 다음에 소개될 네트워크 계층과 유사하지만, 전자는 통신이 이루어지는 처음과 끝(End-to-End) 시스템 간의 데이터 전송에 관한 이야기이고 후자는 하나의 전송 링크에 관한 관리 기능을 제공하는 데 차이가 있습니다.

이러한 관리 기능을 수행하는 네트워크 계층은 경로의 선택과 중계 기능을 추가로 수행하고 있습니다. 또한 데이터의 전달 기능을 향상시키기 위해서 데이터의 크기를 알맞게 나누는 일을 수행합니다. 데이터 링크 계층(Data Link Layer)은 물리적인 링크간에 신뢰성 있는 정보를 제공하며 정보를 전송하기 위해서 데이터를 블록이나 프레임 단위의 일정한 크기로 전송하고 구분하는 기능을 수행합니다. 이렇게 나눠진 프레임은 각각 순차적인 번호를 부여 받게 되어 목적지에 도착했을 때 에러 검사와 순서화 기능에 사용됩니다.

물리 계층은 비트 레벨의 통신에 관심이 있는 계층입니다. 최하위의 계층으로써 가장 궂은 일을 한다고 볼 수도 있겠죠. 물리 계층은 전송 매체 사이의 인터페이스를 정의하여 데이터 링크 계층과의 사이에 기계적이고 전기적인 기능에 문제가 있는지를 살펴봅니다.

TCP/IP 모델
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 모델은 인터넷이 개발되었던 알파넷 연구에서 비롯되었습니다. 이러한 배경은 TCP/IP가 인터넷 통신에 가장 적합하게 설계된 이유 중 하나입니다. TCP/IP는 보내는 사람에서 받는 사람까지의 플로우(flow)를 제어할 수 있으며 TCP와 IP 두 개의 프로토콜로 나눠서 통신이 가능하도록 합니다. 무엇보다 가장 큰 장점은 TCP/IP가 간단한 구조를 가지고 OSI의 7개 계층의 역할을 아무 무리 없이 수행해 낸다는 것이지요.

TCP/IP는 이러한 기능을 수행할 수 있는 프로토콜의 집합이라고 볼 수 있습니다. 우리가 많이 들어 알고 있는 프로토콜 이름의 대부분이 바로 TCP/IP의 애플리케이션 계층이라고 할 수 있습니다. 웹 서비스에 사용되는 HTTP를 비롯해서 일반 사용자가 다른 원격 호스트에 원격 로그인하여 자신의 컴퓨터처럼 사용할 수 있는 기능을 제공하는 텔넷, 파일 전송에 사용되는 FTP, 그리고 전자 우편 전송에 사용되는 SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) 등을 예로 들 수 있습니다. 이러한 다양한 애플리케이션 프로토콜들은 사용자에게 다양한 애플리케이션을 수행할 수 있도록 도와주는 역할을 합니다.

전송 계층은 호스트 투 호스트(Host-to-Host) 계층이라고도 불리며 출발지에서 보내진 데이터가 목적지에 도착했을 때 출발 당시의 순서대로 정렬될 수 있도록 하는 일처럼 데이터가 송신자에게서 수신자에게까지 신뢰성있게 전송되고 받을 수 있는 역할을 합니다. TCP는 이러한 기능을 수행하는 가장 대표적인 프로토콜입니다.

전송 계층에는 TCP와 함께 UDP(User Defined Protocol)라는 또 다른 프로토콜이 있는데 UDP는 TCP와 달리 신뢰성을 보장할 수 없는 프로토콜입니다 (Unreliable/Connectionless). 따라서 신뢰성이 필요 없는 데이터를 전송할 때는 IP 위에 UDP를 올려 사용하여 데이터의 크기를 줄일 수 있는 장점도 있습니다. TCP와 UDP는 오류 검사를 이용하여 모두 체크섬(Checksum)이라는 방법을 사용하는데, 체크섬은 간단한 2진 덧셈을 통하여 오류를 검색하는 방법입니다.

인터넷 계층(Internet Layer)에서는 인터넷 프로토콜(IP)을 사용하여 인터넷 라우팅과 전송에 사용되는 인터넷 주소를 메시지에 포함하여 송수신지를 결정하게 됩니다. OSI 모델에서는 네트워크 계층이 이러한 기능을 수행합니다. 2004년 현재까지 아직 주소 할당에 32비트를 제공하는 IPv4가 TCP/IP 프로토콜이 주되게 사용되고 있으나 수많은 무선 장치의 등장과 인터넷 사용자 증가로 인한 한계성을 인식하고 주소할당에 128비트를 제공하는 IPv6로의 전환을 준비하고 있습니다.

네트워크 액세스 계층(Network Access Layer)은 서버(Server)와 워크스테이션(Workstation)의 End System, 추가되는 네트워크를 통한 데이터 전송, 그리고 전송 매체에 관심을 가지고 있습니다. 이 계층에서는 사용되는 서비스의 우선순위를 관리하기도 하고 데이터 전달에 관한 주소를 제공하기도 합니다. 물리 계층은 OSI 모델의 그것과 유사한 기능을 수행합니다. 물리적인 수준의 데이터 전송 장치들과 전송 장비 혹은 네트워크간의 인터페이스를 제공하며 전송매체에 관한 특성, 전송 속도 등을 지정합니다.

네트워크로 메시지 보내기
이제 TCP/IP 모델을 이용하여 어떻게 데이터를 소스에서 목적지까지 보내는지 송신자(Sender), 라우터(Router), 수신자(Receiver)의 단계로 구분해서 살펴보도록 하겠습니다. 우리가 살펴볼 예제는 하나의 라우터가 ATM으로 구성된 장거리 네트워크(WAN)에 연결되어 있어 보내는 쪽(서버)과 받는 쪽(사용자 컴퓨터)을 연결하고 있다고 가정하고 있습니다. 그리고 지금 막 사용자가 마우스를 이용하여 브라우저에서 임의의 아이콘을 클릭해서 파일전송이나 웹페이지의 데이터를 요구했다고 가정합니다. 그럼 서버(송신자)가 라우터를 통해 사용자 컴퓨터에게 어떻게 응답(Response)하여 메시지를 수신자에게 보내는지 살펴보도록 하겠습니다.

TCP/IP: 송신자 메시지 보내기

<그림 3> 데이터 보내기

사용자 컴퓨터(수신자)로부터 전해진 메시지 요구로 인하여 서버쪽(송신자) 애플리케이션 계층은 전송할 데이터 블록과 프로토콜을 결정합니다. 만약 전자메일에 관한 요구였다면 SMTP를, 파일이었다면 FTP를 말이죠. 이 단계에서 데이터 송신과 수신 쪽에서 교환하는 데이터의 형태에 대한 동의를 하게 되며 필요하다면 데이터는 목적지에서 압축 또는 암호화(Data Encryption)되거나 보기 쉬운 형태로 변형됩니다.

TCP가 접속을 허가하기로 약속하면 데이터를 세그먼트(segment)라고 불리는 데이터 블록으로 만듭니다. 각각의 세그먼트에는 헤더(header)가 포함되어 있어 전송 에러 검출과 함께 도착지에서 데이터의 순서를 알 수 있도록 해줍니다.

또한 각각의 TCP 세그먼트는 목적지로의 전송시 데이터 손실 등의 경우를 대비해 목적지로부터 데이터가 잘 도착했다는 메시지(acknowledgment)가 도착하기 전까지 복사되어 보관되었다가 확인 메시지가 도착하면 복사본을 지웁니다. 다시 세그먼트는 IP 계층으로 전달되고 IP는 각각의 세그먼트들을 데이터그램(datagram) 단위로 나누어 네트워크 전송에 맞는 사이즈로 재정비합니다. 이때 각각의 데이터 그램은 목적지 주소, 프레임 검사 순서, 제어 정보 등을 가지게 되며 이러한 기능을 프래그먼팅(fragmenting)이라고 합니다.

우리는 첫 번째 네트워크가 서버가 ATM WAN에 연결되어 있다고 가정하고 있기 때문에 이러한 프래그먼트는 다시 ATM 헤더를 포함하여 ATM 네트워크에 전송에 적합한 형태(ATM cell)로 변하게 됩니다. 이러한 Cell은 비트로 표현되어 네트워크 미디엄(network medium)을 통해 라우터로 보내지게 됩니다.

TCP/IP: 메시지 라우터 지나가기

<그림 4> 메시지 라우터 지나가기

라우터는 서로 다른 분리된 네트워크를 연결해 주는 기능을 제공하는 장치입니다. 라우터는 데이터의 목적지 정보가 담겨 있는 헤더를 이용해서 네트워크 상의 가장 효율적인 경로를 선택 패킷을 목적지로 보냅니다. 또한 라우터는 흐름제어 역할과 네트워크 관리 기능을 수행함으로 네트워크의 꼭 필요한 구성 요소입니다. <그림 4>는 ATM Cell의 형태로 전달된 데이터가 물리 계층에 비트 형태로 전달되는 것을 시작으로 보여줍니다.

ATM 계층은 전달된 데이터의 ATM Cell 헤더를 제거하고 헤더를 통해서 라우터에 데이터가 도착하기까지 아무런 에러가 없었는지 살펴봅니다. 또한 접속 번호를 통해서 발신지를 알 수 있습니다. ATM Cell 헤더가 제거된 메시지는 IP 계층에서 IP 헤더를 검사하게 됩니다. 검사 후 IP는 어떠한 경로로 메시지를 목적지에 보낼 것인가를 확정하게 됩니다.

이러한 경로는 목적지와 다시 다른 라우터가 될 수 있지만 우리는 본 예제에서 하나의 라우터를 사용하는 관계로 IP는 데이터그램을 곧바로 목적지로 보내 줄 것입니다. 데이터그램은 LLC(Logical Link Control)로 보내어져 다시 LLC 헤더가 추가되고 LLC PDU(Protocol Data Unit)라고 불리는 세분화된 블록 단위로 사용됩니다. 이 헤더는 주소와 순서에 관한 정보가 포함되어 있습니다. 다시 LLC PDU는 MAC(Media Access Control)으로 보내지고, 여기서 MAC 프레임을 구성하게 됩니다.

특이하게도 이 과정에서는 MAC 헤더와 트레일러(trailer)가 LLC PDU의 시작과 끝에 붙는데 헤더에는 주소 정보가 트레일러에는 에러검출을 위한 프레임 체크 시퀀스 정보가 저장됩니다. 여태껏 우리가 살펴본 중 가장 긴 형태의 메시지는 이제 마지막 목적지를 향하게 됩니다.

TCP/IP: 수신자가 메시지 받기
드디어 목적지에 메시지가 도착했지만 아직 이곳에서도 몇 번의 과정이 기다리고 있습니다. 물리 계층을 통해 비트 프레임의 형태로 전달된 시그널은 MAC 계층에서 헤더와 트레일러를 제거하고 트레일러를 이용해서 에러 검출을 하게 됩니다. 그리고 LLC 계층에서는 헤더를 제거하고 데이터 흐름과 에러 조절을 위해 순서를 조절하게 됩니다. IP 계층에서도 헤더를 제거하고 프레임 검사와 다른 제어정보가 전달되면서 IP 데이터그램의 형태가 됩니다.

TCP 계층 단에서는 다시 한번 헤더 삭제와 함께 흐름 조절이 이루어집니다. 또한 프레임을 체크하게 됩니다. TCP 단에서는 전송지에서 세그먼트 형태로 나뉘어졌던 사용자 데이터를 다시 블록으로 결합한 후에 애플리케이션 단으로 전달하게 됩니다. 마지막으로 메시지가 애플리케이션 단으로 전달되면서 압축을 풀거나(decompression), 암호화를 해제하는(decryption) 등의 기능을 수행하여 데이터가 적합한 파일과 목적지로 바르게 전달되도록 합니다.

<그림 5> 데이터 목적지 도착

데이터 전송 방식, 유니캐스트 VS 멀티캐스트
네트워크의 데이터의 전송 방식은 송신자와 수신자의 입장에서 데이터를 전송하는 방식에 따라 유니캐스트(Unicast)와 멀티캐스트(Multicast)로 나누어집니다. 유니케스트는 네트워크상에서 단일 송신자와 단일 수신자 간의 데이터 전송 방식을 지칭합니다. <그림 7>을 보면 송신자는 목적지 R1, R2, R3과 R4에 독립된 각각의 데이터를 전송합니다.

이러한 방식을 특별하게 멀티플 유니캐스트(Multiple Unicast)라고 하는데, 예전 네트워크를 구성하던 노드 대 노드의 일 대 일(One to One) 연결에 적합한 데이터 전송 방식입니다. 만약 <그림 7>과 같이 데이터의 송신지가 많은 경우에는 특별한 목적이 아니라면 모두에게 데이터를 보내기 위해 각각의 수신자에게 여러 번 데이터를 보내야 하는 유니캐스트를 사용하지 않는 것이 네트워크의 효율을 높일 수 있을 것입니다. 하지만 요즘의 인터넷 통신은 일 대 일 연결이 보편화되어 있고 라우터가 유니캐스트 방식만을 지원하기 때문에 유니캐스트 방식이 가장 많이 사용되고 있습니다.

<그림 6> 멀티플 유니캐스팅과 멀티 캐스팅

멀티캐스트 전송 방식은 하나의 전송자가 하나 이상의 송신자들에게 한 번에 데이터를 전송하는 방식으로 다 대 다(Multipoint to Multipoint) 통신을 위한 방법입니다. <그림 7>의 멀티캐스트를 살펴보면, 전송자는 송신자들에게 동시에 같은 데이터를 전송하는 것을 알 수 있습니다.

이러한 멀티캐스트 전송 방법은 같은 LAN에 연결되어 있는 그룹 사용자들에게 한 번에 메시지를 전송하는 데 적합한 방식입니다. 실제로 이러한 방식은 다중 접속이 되어 있는 인터넷 전화와 영상통신에 많이 응용됩니다. 이러한 전송 방식의 구분은 연재의 마지막 시간에 다룰 NS-NAM으로 해볼 네트워크 시뮬레이션을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

서비스의 속도와 질의 향상을 위해
인터넷과 인터넷 프로토콜은 최선형(best-effort)을 제공하기 위해 디자인되었습니다. 다시 말해서 인터넷과 IP 기반 네트워크는 네트워크상의 패킷을 각각 동일하게 취급하여 목적지로 전송한다는 뜻입니다. 이러한 기본 정의 하에서 네트워크상에 트래픽이 늘고 혼잡(congestion)이 생기기 시작하면 패킷 전송은 점차로 늦어지게 됩니다. 혼잡이 더 크게 발생되면 심지어는 패킷 들을 드랍하여 전송 데이터에 손실을 주게 됩니다. 때문에 네트워크 디자이너에게 Traffic과 Congestion Control은 무엇보다 더 중요한 요소가 됩니다.

평가와 분석 단계에서도 중요성은 계속 인식되어야 합니다. QoS란 높은 데이터 비율(data rate)을 가지고 정확하게 데이터를 전달하는 것을 말합니다. 물론 컴퓨터통신에서 전달에 관한 신뢰성은 매우 중요한 요소입니다. 이러한 QoS를 나타내는 지표로써 흔히 작업 처리량(Throughput), 지연(delay), 패킷 손실(packet loss) 등을 사용합니다.

이러한 요소들은 실생활의 예를 통해서도 쉽게 그 중요성을 인식할 수 있습니다. 늘 지연되곤 하는 네트워크를 이용하는 외환딜러는 그렇지 않은 딜러들과의 경쟁에서 항상 불이익을 받게 될 것입니다. 또 음성이나 비디오 파일 등의 실시간 트래픽(real time traffic)에서 패킷 손실이 많이 일어난다면 우리는 자연스러운 음성과 화면을 볼 수가 없겠지요. 다음 연재에서는 이러한 문제들을 ‘큐잉 이론과 네트워크 디자인’에 관한 주제로 독자 여러분과 함께 살펴보려고 합니다.