인터넷의 작동 원리

인터넷이란?

인터넷은 전 세계 컴퓨터들이 서로 연결된 거대한 네트워크입니다. 각 컴퓨터, 서버, 모바일 기기 등은 인터넷을 통해 서로 데이터를 주고받을 수 있습니다. 인터넷은 여러 네트워크가 결합된 네트워크의 집합체로, 이 네트워크들은 다양한 장치와 프로토콜을 통해 연결됩니다.

IP 주소와 도메인 이름

인터넷에서 모든 장치는 IP 주소라는 고유한 번호를 가지고 있습니다. 이 IP 주소는 각 장치를 식별하며, 데이터를 보낼 곳을 지정하는 역할을 합니다. 예를 들어, 우리가 웹사이트를 방문할 때, 웹사이트의 서버도 고유의 IP 주소를 가지고 있습니다.

하지만 숫자로 이루어진 IP 주소를 기억하는 것은 매우 어렵기 때문에 도메인 이름이라는 인간이 기억하기 쉬운 이름 체계를 사용합니다. 예를 들어, www.google.com 같은 도메인 이름은 그 뒤에 있는 IP 주소로 변환되어 사용됩니다. 이 변환 작업은 DNS(Domain Name System) 서버에 의해 처리됩니다. DNS 서버는 도메인 이름을 해당 IP 주소로 변환해주어 우리가 쉽게 웹사이트에 접속할 수 있도록 합니다.

데이터 전송의 기본: 패킷

인터넷에서 데이터는 작은 조각들로 나누어져 전송됩니다. 이 조각을 **패킷(packet)**이라고 합니다. 예를 들어, 우리가 웹페이지를 열 때 그 웹페이지의 데이터는 수많은 패킷으로 쪼개져 네트워크를 통해 전송됩니다. 각각의 패킷은 발신지(IP 주소)와 수신지(IP 주소), 그리고 전송하려는 데이터의 일부를 포함하고 있습니다.

패킷 기반 통신 덕분에 인터넷은 빠르고 안정적으로 데이터를 전송할 수 있습니다. 패킷들은 서로 다른 경로로 이동하고, 목적지에서 다시 조립되어 원래의 데이터를 복원합니다.

TCP/IP 프로토콜

인터넷은 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 라는 프로토콜을 기반으로 작동합니다. 이는 인터넷에서 데이터가 어떻게 전송되고, 어떻게 조립되며, 어떻게 도착하는지에 대한 규칙을 정의한 프로토콜입니다.

• IP(Internet Protocol): IP는 패킷이 올바른 목적지에 도착하도록 경로를 결정하는 역할을 합니다. 각각의 패킷은 IP 주소를 기반으로 경로를 선택하고, 다양한 네트워크를 통해 전송됩니다.
• TCP(Transmission Control Protocol): TCP는 데이터가 손실되지 않고, 순서대로 도착하도록 보장하는 프로토콜입니다. 만약 패킷 중 일부가 손실되거나 도착하지 않으면, TCP는 해당 패킷을 다시 요청하여 완전한 데이터를 보장합니다.

IP의 특징

• 비신뢰성: 패킷을 목적지로 보내지만, 손실이나 순서 보장을 하지 않음.
• 비연결성: 데이터를 전송하기 전에 연결을 설정하지 않음.
• 경로 설정: 각 패킷에 송신자와 수신자의 IP 주소를 부여하여 목적지로 전달.

TCP의 특징

• 신뢰성: 데이터가 손실되지 않고 순차적으로 도착하도록 보장.
• 연결 지향적: 3-way handshake로 송신자와 수신자 간 연결을 설정한 후 데이터 전송.
• 재전송 및 흐름 제어: 손실된 패킷을 다시 요청하고, 네트워크 혼잡을 방지하기 위해 전송 속도 조절.

3-way handshake가 무엇인가?

3-way Handshake는 TCP에서 신뢰성 있는 연결을 설정하기 위한 3단계의 과정입니다. 송신자와 수신자가 데이터를 안전하게 주고받을 수 있도록, 통신을 시작하기 전에 양측 간에 연결을 확립하는 과정입니다.

 

1. 클라이언트 요청 (SYN): 클라이언트가 서버에 연결을 요청하는 신호(SYN 패킷)를 보냅니다.
2. 서버 응답 (SYN-ACK): 서버는 클라이언트의 요청을 받아들이며, 자신의 시퀀스 번호와 함께 클라이언트의 요청에 대한 응답(SYN-ACK)을 보냅니다.
3. 클라이언트 확인 (ACK): 클라이언트는 서버의 응답을 확인한 후, 수락을 확인했다는 신호(ACK)를 서버에 다시 보냅니다.

라우터와 스위치의 역할

인터넷이 제대로 작동하려면 데이터가 목적지까지 효율적으로 전송되어야 합니다. 이를 위해 라우터와 스위치라는 네트워크 장치가 사용됩니다.

• 라우터(Router): 라우터는 패킷의 경로를 결정하는 장치입니다. 라우터는 패킷이 목적지에 도달할 수 있도록 네트워크 사이의 경로를 선택하고 패킷을 전달합니다. 여러 네트워크를 연결하는 역할을 하며, 인터넷의 중요한 부분입니다.
• 스위치(Switch): 스위치는 같은 네트워크 내에서 데이터를 전달하는 장치입니다. 예를 들어, 같은 사무실 내 여러 컴퓨터가 데이터를 주고받을 때 스위치가 그 역할을 합니다. 스위치는 목적지 MAC 주소를 기반으로 데이터를 전달합니다.

데이터가 전송되는 과정

다음은 우리가 웹사이트에 접속할 때 데이터가 전송되는 과정을 단계별로 설명한 것입니다:

1. 웹사이트 요청: 사용자가 브라우저에 URL을 입력하고 엔터를 누릅니다. 이때 도메인 이름이 입력되며, 브라우저는 이 도메인의 IP 주소를 DNS 서버에 요청합니다.
2. DNS 요청: DNS 서버는 도메인 이름을 해당 IP 주소로 변환하여 브라우저에 응답합니다.
3. 서버로 요청 전송: 브라우저는 웹 서버에 HTTP/HTTPS 요청을 보냅니다. 요청은 패킷으로 나누어져 인터넷을 통해 서버로 전송됩니다.
4. 서버에서 응답 전송: 서버는 요청을 처리한 후, 결과를 다시 패킷으로 나누어 클라이언트(사용자의 브라우저)로 전송합니다.
5. 브라우저에서 페이지 렌더링: 클라이언트는 받은 패킷을 조립하여 웹 페이지를 렌더링하고 화면에 표시합니다.

HTTP와 HTTPS의 차이

인터넷에서 데이터를 주고받는 방식 중 하나는 HTTP(Hypertext Transfer Protocol)입니다. 이는 웹사이트를 열 때 사용하는 프로토콜입니다. HTTP는 데이터를 암호화하지 않기 때문에 중간에서 데이터가 탈취될 위험이 있습니다.

HTTPS는 이러한 문제를 해결하기 위해 데이터를 암호화하여 전송하는 방식입니다. HTTPS는 SSL/TLS라는 보안 프로토콜을 사용하여 데이터를 암호화하고, 중간에 누군가가 데이터를 탈취하더라도 내용을 확인할 수 없도록 보호합니다.

인터넷 서비스 제공자(ISP)

우리가 인터넷에 연결하려면 인터넷 서비스 제공자(ISP, Internet Service Provider)를 통해야 합니다. ISP는 각 가정이나 회사에 인터넷 연결을 제공합니다. ISP는 전 세계 네트워크와 연결된 중앙 서버와 네트워크를 운영하며, 이를 통해 사용자들이 인터넷에 접속할 수 있게 해줍니다.

결론

인터넷은 복잡한 기술과 시스템이 결합된 거대한 네트워크입니다. IP 주소, 도메인, 패킷 전송, TCP/IP, 라우터, 스위치 등 여러 가지 요소들이 유기적으로 결합되어 우리가 원하는 정보를 빠르고 안전하게 주고받을 수 있도록 해줍니다. 앞으로도 인터넷은 다양한 기술 발전을 통해 더욱 빠르고 안전하게 발전해나갈 것입니다.