8. 인터넷 통신 - 인터넷 구조 및 동작원리

[그륵]

인터넷은 전 세계의 수많은 독립적인 컴퓨터 네트워크들이 하나로 연결된 네트워크의 네트워크 입니다

인터넷이 거대한 지구 반대편 웹사이트를 내 스마폰화면에 1초도 안되어 띄울 수 있는 비결은, 명확한 구조적 규칙과 거미줄괕은 물리적 인프라가 유기적으로 맞물려 돌아가지 때문

1. 인터넷의 물리적 계층적 구조

인터넷은 하늘에 떠 있는 가상의 공간이 아니라, 철저하게 물리적인 케이블과 대형컴퓨터 (서버), 그리고, 분배장치들로 이루어져 있음. 이 구조는 크게 3단계의 ISP (통신사, Internet Service Provider)계층으로 구성

• Tier 1 ISP (글로벌 백본망) : 국가와 국가, 대륙과 대륙을 잇는 인터넷의 척추. 바다 깊은이 깔리 해저케이블을 통해 전 세계를 광속으로 연결하는 AT&T, 글로벌 텔레콤 등의 거대 인프라망
• Tier 2 ISP (국가급 기간망) : kt st, lg같은 국내 대형 통신사망. 글로벌 백본망에서 선을 받아와 국가 전체에 인터넷 고속도로를 구축
• Tier 3 ISP (지역 및 가입자 망) : 우리가 매달 돈을 내고 쓰는 가정용 인터넷, 동네 케이블 방송사망, 스마트폰이 접속하는 이동통신 기지국 망. 최종사용자인 나와 인터넷 고속도로를 연결해 주는 진입로
• IX (Internet Exchange, 인터넷 교환노드) : 이 수많은 통신사망들이 서로 남의 땅을 밟지 않고 데이터를 무료 혹은 저렴하게 주고 받을 수 있도록 한데 모여 선을 섞는 거대한 전파 교차로.

2. 인터넷의 3대 핵심동작원리

인터넷이 멈추지 않고 굴러가게 만드는 원리는 크게 주소(IP/DNS), 이동방식(패킷 교환), 길찾기 (라우팅) 3가지

• 주소체계 : IP주소와 DNS
  • IP주소 : 인터넷에 연결된 모든 장비 (PC, 스마트폰, 서버)가 가진 고유의 가상 집 주소 (예:223.130.195.200)
  • DNS (Domain Name System) : 사람은 숫자로 된 IP주소를 외우기 어렵기 때문에 naver.com같은 문자 주소를 사용. DNS는 사용자가 주소창에 문자를 치면 컴퓨터가 이해하는 숫자IP주소로 번력해 주는 인터넷의 전화번호부
• 데이터 전송방식 : 패킷교환 (Packet switching)
  • 인터넷은 대용량 파일이나 영화를 한 덩어리로 통째로 보내지 않음. 만약 중간에 선이 끊기면 다시 처음부터 보내야 하기 때문
  • 대신 데이터를 패킷(packet)이라는 아주 작은 단위(약 수백 ~ 천 바이트)로 잘게 쪼갬. 각 패킷에서는 '보내는 사람IP', 받는 사람IP', '몇번째 조각인지(순서 번호)'가 적힌 헤더(머리표)가 붙음
  • 이 패킷들은 한 길로 가지 않고, 당시 가장 원활한 도로들을 각자 흩어져서 목적지로 달림. 목적지에 도착하면 흩어졌던 조각들을 순서 번호대로 다시 조립해 하나의 완성된 파일로 복원
• 길 찾기 : 라우팅 (Routing)
  • 세계 각지에 퍼진 인터넷 교차로에는 라우터(router)라는 내비게이션 장비들이 있음
  • 라우터는 내 머리위에 들어온 패킷의 목적지 IP를 확인한 뒤, 자신과 연결된 수많은 길 중 "지금 가장 덜 막히고 빠른 다음 역"으로 패킷을 던져줌. 이 과정을 수십번 반복하면 패킷이 바다를 건너 목적지 까지 찾아감

웹사이트 접속으로 보는 실시간 동작흐름

내가 브라우저창에 goole.com을 입력하고 엔터를 치는 순간, 지구 반대편 구글 서버와 내 컴퓨터 사이에 일어나는 일

1. 전화번호부 찾기 (DNS): 내 컴퓨터가 통신사 DNS서버에 물어 봅니다. 'goole.com' 주소 좀 알려줘 -> DNS서버가 구글 서버의 IP주소를 알려줌

2. 연결요청 및 승인 (TCP 3-WAY handshake) : 내 컴퓨터가 구글IP주소로 안전한 대화를 시작하나는 신호를 보냄 "저 데이터를 받고 싶은데 준비 되셨나요?', -> 구글 서바가 '네 준비됐습니다'하고 서로 손을 잡습니다

3. 패키싀 대항해 (Routing) : 내 컴퓨터가 페이지를 달라고 요청 (HTTP request) 하면 구글 서버는 웹페이지 데이터를 수천개의 패킷 조각으로 쪼개 전송. 이 패킷들은 해저 광케이블과 각국 라우터를 거쳐 내 핸드폰으로 도달

4. 조립 및 화면표시 : 내 스마트폰의 전송 계층(TCP)이 도착한 패킷 조각들이 유실되지 않았는지 확인하고 순서대로 맞춤. 브라우저가 조립된 코드를 해석해 우리 눈에 보이는 구글 메일 화면을 그려냄