🌐 네트워크 코어란?

네트워크 코어는 인터넷의 중심 역할을 하는 부분으로, 여러 개의 라우터가 서로 연결된 거대한 메쉬(Mesh) 구조로 되어 있다.

이 코어를 통해 데이터가 다양한 경로를 통해 목적지까지 이동할 수 있다.

 

 

🚀 패킷 스위칭(Packet Switching)이란?

패킷 스위칭은 데이터를 작은 조각(패킷)으로 나누어 전송하는 방식이다.

즉, 한 번에 전체 데이터를 보내는 것이 아니라, 작은 패킷 단위로 쪼개서 하나씩 전송한다.

 

 

🔹 작동 원리

1. 송신 측(출발지)에서 데이터를 여러 개의 패킷으로 나눈다.

2. 패킷은 개별적으로 네트워크를 통해 라우터를 거쳐 목적지까지 이동한다.

3. 목적지에 도착하면 패킷들을 다시 모아 원래의 데이터로 조립한다.

 

 

💡 예제

• 우리가 유튜브 영상을 볼 때, 영상이 한 번에 전송되는 것이 아니라 작은 데이터 조각들(패킷)로 나뉘어 전송됨.

• 이메일을 보낼 때, 글자 하나하나가 패킷이 되어 이동함.

 

 

📌 특징

✅ 효율적: 네트워크의 가용 대역폭을 최대로 활용 가능

✅ 유연함: 네트워크의 경로가 막혀도 다른 경로로 우회 가능

✅ 공유 가능: 여러 사용자가 동일한 네트워크 자원을 나누어 사용

 

 

📦 저장 및 전달(Store-and-Forward)

패킷이 네트워크를 통해 이동할 때, 라우터는 패킷을 한 번에 다 받기 전까지는 다음으로 보내지 않음

즉, 패킷을 완전히 저장(Store)한 후, 다음 목적지로 전달(Forward)

 

 

🔹 예제

• 패킷 크기 L = 7.5 Mbits

• 링크 속도 R = 1.5 Mbps

• 한 홉(Hop, 라우터 하나를 거칠 때)의 전송 지연: L/R = 7.5/1.5 = 5 초

 

 

⏳ 총 지연 시간 (end-to-end delay) 계산

• 예를 들어 두 개의 라우터를 거쳐야 하면:

2(L/R) = 2 * 5 = 10 초

(전파 지연이 0이라고 가정)

 

 

📌 특징

✅ 데이터 안정성 보장: 패킷이 완전히 수신되지 않으면 전달되지 않음

✅ 지연 발생 가능: 패킷을 저장하고 전달하는 과정에서 지연이 발생할 수 있음

 

 

⏳ 대기 및 손실 (Queueing Delay, Loss)

패킷이 한꺼번에 많이 도착하면 라우터는 이를 즉시 처리할 수 없다.

그럼 어떻게 될까?

 

 

🔹 대기(Queueing Delay)

• 패킷이 많아지면, 라우터는 한 번에 처리할 수 없으므로 대기열(queue) 에 저장됨.

• 대기 시간이 길어질수록 네트워크 속도가 느려짐.

 

 

🔹 손실(Packet Loss)

• 대기열이 가득 차면, 추가로 들어오는 패킷을 삭제(drop) 하게 됨.

• 즉, 데이터가 손실될 가능성이 있음.

 

 

📌 특징

✅ 네트워크 혼잡이 발생하면 패킷이 지연될 수 있음

✅ 혼잡이 심하면 패킷이 손실될 수도 있음

 

 

🔀 패킷 스위칭의 두 가지 주요 기능

1️⃣ 라우팅(Routing)

• 패킷이 출발지에서 목적지까지 어떤 경로로 갈지를 결정하는 과정

• 라우팅 알고리즘(예: 다익스트라 알고리즘)을 사용하여 최적의 경로를 찾음

 

2️⃣ 포워딩(Forwarding)

• 패킷을 입력 포트에서 출력 포트로 이동시키는 과정

• 라우터가 패킷을 받아서 목적지에 따라 적절한 경로로 전달

 

📌 비유하자면?

• 라우팅은 “내비게이션이 길을 찾는 것”

• 포워딩은 “길을 따라 실제로 차를 운전하는 것”

 

 

📞 회로 교환(Circuit Switching)

패킷 스위칭과 반대 개념으로, 전용 회선(회로)을 미리 예약하여 데이터를 전송하는 방식이다.

 

🔹 작동 원리

1. 데이터를 보내기 전에 전송 경로(회선)를 미리 설정함

2. 설정된 회선을 통해 데이터가 일정한 속도로 전송됨

3. 데이터 전송이 끝나면 회선이 해제됨

 

 

📌 특징

✅ 지연 없음: 전용 회선이 보장되므로 대기 시간이 거의 없음

✅ 신뢰성 높음: 데이터 손실 없이 안정적으로 전송 가능

❌ 비효율적: 사용하지 않을 때도 회선이 점유됨

 

 

💡 예제

• 전통적인 전화 통신(유선 전화)

• 예전 인터넷(모뎀 인터넷, 전화선을 이용한 연결)

 

 

🕒 회로 교환 방식: FDM vs. TDM

 

🔹 주파수 분할 다중화(FDM, Frequency Division Multiplexing)

• 주파수를 여러 개로 나누어 각 사용자에게 하나의 주파수 대역을 할당

• 예제: 라디오 방송 (주파수마다 다른 방송 송출)

 

🔹 시간 분할 다중화(TDM, Time Division Multiplexing)

• 일정한 시간 간격마다 데이터를 번갈아 가며 전송

• 예제: 디지털 전화 시스템 (한 채널을 여러 사람이 시간 간격으로 나눠 사용)

 

 

🔂 패킷 교환 vs 회로 교환 (Packet Switching vs Circuit Switching)

📌 패킷 스위칭 장점

✅ 더 많은 사용자가 네트워크를 공유 가능

✅ 네트워크 자원을 효율적으로 활용 가능

✅ 사용하지 않을 때는 자원을 다른 사용자와 공유

 

📌 회로 스위칭 단점

❌ 자원 낭비: 사용하지 않아도 회선을 계속 점유

❌ 설정 시간이 필요하여 지연 발생 가능

 

💡 예제

• 패킷 스위칭: 인터넷

• 회로 스위칭: 유선 전화

 

 

🌍 인터넷 구조 (Network of Networks)

인터넷은 단순히 하나의 네트워크가 아니라, 수많은 네트워크가 연결된 거대한 네트워크(Network of Networks) 이다.

 

🔹 인터넷 연결 구조

1. 개별 사용자는 ISP(인터넷 서비스 제공업체)를 통해 인터넷에 연결됨

    • 예: KT, SKT, LG U+ 같은 회사가 ISP 역할

2. ISP들끼리 연결하여 인터넷이 형성됨

3. 대형 ISP(백본 ISP)가 소형 ISP를 연결하여 전체 인터넷을 구성

 

 

📌 문제: 모든 ISP를 직접 연결하면?

• 네트워크가 너무 복잡해지고 관리가 어려움

• O(N^2)개의 연결이 필요하여 비효율적

 

 

📌 해결책: 트랜짓 ISP(Transit ISP)

• 소규모 ISP → 중간 ISP → 글로벌 ISP로 연결

• 경제적인 계약을 맺어 비용을 지불하고 데이터를 전송

 

 

💡 비유하자면?

• 로컬 버스(ISP) → 고속버스(중간 ISP) → KTX(글로벌 ISP)처럼 계층 구조로 연결됨

 

 

🔥 정리

✔ 패킷 스위칭: 데이터를 작은 조각(패킷)으로 나누어 전송 (인터넷)

✔ 회로 교환: 미리 회선을 예약하여 데이터 전송 (전화)

✔ 라우팅: 최적의 경로 찾기

✔ 포워딩: 실제 패킷 전달

✔ 인터넷 구조: ISP 간 계층 구조로 연결됨

 

🚀 인터넷은 패킷 스위칭을 기반으로 네트워크를 구성하고, 효율적으로 데이터를 주고받을 수 있도록 최적화된 구조를 가지고 있다!