네트워크 기초

네트워크는 여러 노드(컴퓨터 같은 시스템)가 데이터를 공유할 수 있도록 연결한 디지털 전기 통신망이다. 분산된 컴퓨터를 통신망으로 묶고, 노드 간 연결을 통해 서로 데이터를 주고받는다. 우리가 매일 쓰는 인터넷도 문서·그림·영상 같은 데이터를 공유하게 해 주는 네트워크 통신망 중 하나일 뿐이다. 네트워크를 이루는 기본 용어는 셋이다.

네트워크의 분류

크기에 따른 분류

떨어진 LAN들을 전용선 대신 인터넷 같은 공중망 위에서 암호화한 터널로 묶어 하나의 사설망처럼 쓰는 것이 VPN(Virtual Private Network)이다(프록시와 VPN의 차이).

연결 형태(토폴로지)에 따른 분류

토폴로지는 노드와 링크를 배치한 모양이다. 케이블이 실제로 깔린 물리 토폴로지와 데이터가 흐르는 논리 토폴로지는 다를 수 있다. 허브에 성형으로 꽂았지만 신호는 버스처럼 모두에게 퍼지는 옛 이더넷, 물리는 버스지만 토큰을 링처럼 돌리는 토큰 버스가 그 예다.

역할에 따른 분류

관리 주체로 보면, 한 기관이 관리하고 바깥에서 들어올 수 없는 사설망(private network)과 누구나 쓰는 공중망(public network)으로 나뉜다. 클라이언트와 서버 프로세스가 실제로 대화하는 창구는 소켓이고(소켓과 역다중화), 원격 함수를 로컬 함수처럼 부르는 RPC도 그 위에서 동작한다.

통신 방식

애니캐스트는 여러 지점이 같은 IP 주소를 동시에 광고하고, 라우터가 경로상 가장 가까운 지점으로 패킷을 보내는 방식이다. 보내는 쪽은 주소 하나만 알면 된다(CDN).

프로토콜: 누구와 어떻게 통신할까

노드끼리 통신하려면 정해진 양식, 즉 프로토콜이 필요하다. 통신 거리와 대상에 따라 쓰는 주소와 프로토콜이 다르다.

네 주소는 쓰이는 범위가 다르다. MAC 주소(물리 주소)는 한 링크 안에서만 유일하면 되고 홉마다 바뀐다. IP 주소(논리 주소)는 인터넷 전체에서 유일하고 목적지까지 그대로다. 포트는 한 호스트 안의 프로세스를 가린다.

예를 들어 친구에게 메시지를 보낼 때, 카카오톡으로 보낼지 디스코드로 보낼지는 포트 번호로 구분한다(전송 계층과 포트). 실제로는 프로토콜 하나만 쓰지 않고 여러 개를 함께 사용한다. "어느 프로그램으로(포트), 어느 지역으로(IP), 그 지역의 어느 컴퓨터로(MAC)"를 모두 담아야 데이터가 제대로 도착한다.

프로토콜은 세 요소로 정의된다.

프로토콜들은 역할별 계층으로 쌓여 있다. OSI 7계층과 TCP/IP 4계층의 비교는 OSI 7계층에 있다.

프로토콜은 표준 기구가 정한다.

패킷과 캡슐화

패킷은 네트워크에서 전달되는 데이터를 통칭하는 말로, 여러 제어 정보(누가 누구에게, 무엇을 요청하는지)와 사용자 데이터로 이루어진 하나의 블록이다.

[ 헤더 | 페이로드(실제로 보내려는 데이터) | 푸터 ]

프로토콜 정보는 마트료시카 인형처럼 순서를 지켜 겹겹이 감싸진다.

• 캡슐화: 보낼 때 상위 계층에서 하위 계층으로 내려가며 프로토콜 헤더를 붙여 패킷을 만든다. 예: HTTP → TCP → IPv4 → Ethernet
• 디캡슐화: 받을 때 하위 프로토콜부터 상위 프로토콜 순으로 하나씩 벗겨 내며 데이터를 확인한다.

계층마다 붙는 PDU 이름(세그먼트 → 패킷 → 프레임)은 OSI 7계층의 PDU 표에 있다.

네트워크 장비

기술적으로 "하나의 네트워크"는 라우터를 거치지 않고 닿는 범위다. 같은 스위치에 꽂혀 있어도 IP 대역이 다르면 서로 직접 통신하지 못하고 라우터를 거쳐야 한다.

L3 스위치와 라우터는 둘 다 IP를 보고 네트워크 사이를 잇지만 놓이는 자리가 다르다.

경계는 흐려지고 있어서, 고급 L3 스위치도 BGP를 하고 라우터도 스위칭 포트를 단다. 판단 기준은 「LAN 안의 빠른 서브넷 간 전달인가, 망 경계의 기능이 필요한가」다.

장비가 놓이는 모양

1계층: 비트를 신호로 바꾸기

물리 계층은 2계층이 만든 프레임의 비트를 전기·빛·전파 신호로 바꿔(인코딩) 보내고, 받은 신호를 다시 비트로 되돌린다. 데이터의 뜻이나 오류는 따지지 않는다. 커넥터, 송수신 회로, NIC의 PHY 칩이 하드웨어로 이 일을 한다.

케이블처럼 신호가 매체를 따라 정해진 길로 가는 것을 유도 매체(guided), 공기 중으로 퍼지는 무선을 비유도 매체(unguided)라 한다. 비유도 매체는 안테나 범위 안의 누구나 신호를 받을 수 있어 암호화가 필수다. 주파수가 높아질수록 직진성이 강해진다. 낮은 대역의 라디오파는 벽을 통과하고 멀리 가지만, 마이크로파(약 300MHz~300GHz)는 송수신 안테나가 서로 보여야(가시선) 하고 비에 약하며, 적외선과 레이저 같은 빛은 벽을 못 뚫어 리모컨이나 건물 사이 직결처럼 마주 보는 짧은 구간에만 쓴다(무선 네트워크). 이 밖에 전력선에 데이터를 실어 보내는 전력선 통신(PLC)도 1계층 매체다.

케이블 매체를 더 보면 다음과 같다.

• 꼬임쌍선: UTP 범주(카테고리)마다 지원 속도가 다르다. Cat5e는 1Gbps, Cat6는 55m 안팎까지 10Gbps, Cat6a는 100m에서 10Gbps다. 커넥터는 RJ-45다.
• 동축 케이블: 가운데 심선을 절연체와 그물 차폐가 감싸 잡음에 강하고 높은 주파수를 싣는다. 케이블 TV와 케이블 모뎀(HFC)에 남아 있다(가입자망과 광역망).
• 광섬유: 빛이 코어와 클래딩의 경계에서 전반사하며 나아간다. 싱글 모드는 코어가 가늘어 빛 경로가 하나라 수십 km를 가고, 멀티 모드는 코어가 굵어 경로가 여럿이라 퍼짐(모드 분산) 때문에 수백 m에서 그친다.

신호가 약해지고 일그러지는 이유: 전송 손상

신호는 매체를 지나며 나빠진다. 받는 쪽이 0과 1을 잘못 읽게 만드는 원인을 전송 손상(transmission impairment)이라 한다.

이더넷은 1970년대 제록스 PARC에서 만들어 IEEE 802.3으로 표준화됐고, 프레임 형식(최소 64·최대 1518바이트)을 그대로 지키면서 속도만 10배씩 올려 왔다. 10Mbps → 고속 이더넷(Fast Ethernet, 100Mbps) → 기가비트(1Gbps) → 10기가비트(2006년 구리선 규격 802.3an까지 나와 LAN·MAN·WAN을 아우름) → 25·40·100Gbps(40·100G는 2010년 802.3ba)다. 10Gbps 이상은 전이중만 지원해 CSMA/CD가 아예 없다.

이더넷 규격 이름은 속도 + 전송 방식 + 매체로 읽는다. 1000BASE-T는 1000Mbps, 베이스밴드(BASE) 전송, 꼬임쌍선(T)이다. 마지막이 숫자면 최대 거리(10BASE5 = 500m), 글자면 케이블·광 종류(1000BASE-SX)다.

비트를 싣는 방식: 직렬·병렬, 비동기·동기

컴퓨터 내부는 병렬로 다루므로 내보낼 때 병렬 → 직렬, 받을 때 직렬 → 병렬로 바꾼다. 클럭이 높아지면 병렬 선마다 신호 도착 시각이 어긋나는 스큐(skew) 와 선 사이 간섭이 커져서, 고속 인터페이스는 오히려 직렬로 옮겨 갔다(IDE → SATA, 병렬 포트 → USB).

직렬로 받는 쪽은 비트 묶음의 경계를 알아야 한다.

이더넷 프레임 앞의 프리앰블이 동기식의 블록 시작 신호에 해당한다.

신호 변환과 변조

정보와 신호가 각각 아날로그·디지털일 수 있어 변환은 네 가지다.

아날로그 신호는 먼 길을 가며 섞인 잡음을 걸러 낼 수 없고, 증폭기는 잡음까지 키운다. 디지털 신호는 중간에서 0과 1만 판정해 깨끗하게 다시 만들 수 있어(재생 중계) 오류가 쌓이지 않는다. 통신망이 거의 다 디지털이 된 이유다.

선로 부호화(line coding)는 비트를 전압 패턴으로 바꾸는 규칙이다. 0이나 1이 길게 이어지면 전압이 변하지 않아 받는 쪽이 비트 경계(클럭)를 놓치고, 평균 전압이 한쪽으로 쏠리는 직류 성분이 생긴다. 방식마다 이 두 문제를 다르게 푼다.

블록 부호화(block coding)는 선로 부호화 전에 m비트 묶음을 더 긴 n비트 코드로 바꾸는 단계다(mB/nB). 같은 비트가 길게 이어지지 않는 코드만 골라 쓰므로 동기를 지키고, 쓰지 않는 코드가 오면 오류로 알아챈다. 나누기 → 바꾸기 → 합치기 순으로 처리하고, 결과를 다시 선로 부호화해 내보낸다.

bps는 초당 비트 수, 보오(baud) 는 초당 신호가 바뀌는 횟수다. 신호 하나가 가질 수 있는 상태가 L가지면 bps = 보오 × log₂L이다. 디지털 변조는 반송파의 어느 성질을 바꿔 상태를 만드느냐로 나뉜다.

QAM 단계를 올리면 같은 대역에서 빨라지지만 상태끼리 촘촘해져 잡음에 약해진다. 그래서 Wi-Fi와 LTE는 신호 품질을 보고 변조 단계를 수시로 바꾼다. AP 가까이에서 속도가 잘 나오는 이유 중 하나다.

속도의 상한은 선로의 대역폭 B(Hz)와 잡음이 정한다.

대역 3kHz 전화선에서 신호 대 잡음비가 30dB(S/N = 1000)면 C ≈ 3000 × log₂1001 ≈ 30kbps다. 다이얼업 모뎀이 수십 kbps에서 멈춘 이유이고, DSL이 4kHz 필터를 걷어내고 MHz급 대역을 쓰면서 Mbps가 된 이유다(가입자망과 광역망).

전송 방향과 충돌

허브처럼 매체 하나를 여럿이 나눠 쓰면 동시에 보낼 때 신호가 부딪친다. 유선 이더넷은 이를 CSMA/CD로 다뤘다.

1. Carrier Sense: 보내기 전에 누가 보내고 있는지 듣는다.
2. Multiple Access: 조용하면 보낸다.
3. Collision Detection: 보내는 중 충돌을 감지하면 멈추고 충돌 신호를 알린 뒤, 무작위 시간을 기다렸다 다시 시도한다.

기다리는 시간이 모두 같으면 같은 순간에 다시 부딪치므로 무작위로 고른다. 또 연달아 충돌한다는 것은 혼잡하다는 뜻이라, 충돌할 때마다 무작위 대기 범위를 두 배로 넓힌다. 이것이 이진 지수 백오프(binary exponential backoff)다. 송신자들이 물러설수록 충돌이 줄어 망이 다시 흐른다. 같은 발상이 무선 LAN, TCP 재전송, API 재시도에도 쓰인다(장애 확산을 막는 복원력 패턴).

스위치가 포트마다 전이중 링크를 주면서 충돌 자체가 사라져, 지금 유선 이더넷에서 CSMA/CD는 사실상 쓰이지 않는다. 무선 LAN은 충돌을 감지할 수 없어 미리 피하는 CSMA/CA를 쓴다(무선 네트워크).

CSMA/CD는 공유 매체를 누가 언제 쓸지 정하는 다중 접근(multiple access) 방식 중 하나다. 방식은 세 갈래다.

다중화: 선로 하나를 나눠 쓰기

다중화(multiplexing) 는 한 장비가 여러 신호를 모아 한 선로로 보내고 받는 쪽에서 다시 나누는(역다중화) 기술이다. 위의 채널화가 여러 단말이 각자 공유 매체에 접근하는 것이라면, 다중화는 장비 한 대가 모아서 보낸다. 전송 계층이 포트 번호로 여러 프로세스의 데이터를 섞는 것과 발상이 같고, 여기서는 물리 신호 수준에서 한다.

TDM은 슬롯을 나누는 방식이 둘이다. 동기식은 채널마다 슬롯을 고정해 보낼 게 없어도 빈 슬롯이 나가고, 통계적(비동기식) 은 데이터가 있는 채널에만 슬롯을 주는 대신 슬롯에 주소를 붙인다. 통계적 TDM을 끝까지 밀면 주소 붙은 패킷을 필요할 때만 보내는 패킷 교환이 된다(데이터 교환 방식).

동기식 TDM의 대표가 북미 전화망의 T1이다. 64kbps 음성 채널 24개를 한 프레임에 1바이트씩 담고 프레임 구분용 1비트를 더한다.

프레임 = 24채널 × 8비트 + 1비트 = 193비트
초당 8,000프레임(음성 표본화 주기) × 193비트 = 1.544Mbps

WDM은 새 케이블을 깔지 않고 파장만 늘려 용량을 키울 수 있어 백본망의 기본 기술이다.

단위와 성능 지표

• 회선 속도는 비트(bps), 데이터 크기는 바이트로 센다. 1Gbps 회선으로 1GB 파일을 받으면 이론상 8초다.
• 대역폭(아래 「성능을 정하는 두 값」)이 링크의 최대치라면 처리량(throughput) 은 실제로 처리된 양이다. 대역폭이 차선 수라면 처리량은 실제로 지나간 차의 수다.
• 백플레인(backplane) 은 스위치·방화벽 같은 장비가 내부에서 처리할 수 있는 최대 용량이다. 장비는 패킷마다 검사 비용이 들어서, 같은 대역에서도 작은 패킷이 많을수록 처리량이 떨어진다. 장비 사양의 처리량은 패킷 크기(64·512·1518바이트 등)별로 따로 본다.

2계층: 같은 LAN 안에서 주고받기

2계층이 하는 일

• 하나의 네트워크 대역(LAN) 안에서 물리적으로 인접한 노드끼리 데이터를 프레임 단위로 전달한다.
• 비트 묶음의 시작과 끝을 정해 프레임을 만들고(프레이밍), 오류 제어와 흐름 제어를 수행한다.
• 2계층 통신은 같은 LAN 안에서만 쓰인다. 다른 네트워크 대역과 통신하려면 반드시 3계층 주소와 프로토콜을 거쳐야 한다(네트워크 계층).

2계층은 두 부계층으로 나뉜다. MAC(Media Access Control)은 1계층 쪽에서 매체 접근과 MAC 주소를, LLC(Logical Link Control)는 3계층 쪽에서 상위 프로토콜과의 연결을 맡는다. NIC와 그 드라이버가 구현한다.

흐름·오류 제어의 원리는 TCP도 같다. 슬라이딩 윈도와 Go-Back-N·Selective Repeat의 비교는 전송 계층에 있다. 이더넷 자체는 FCS로 오류를 검출해 버리기만 하고 재전송은 TCP 같은 상위 계층에 맡긴다.

오류 검출과 정정

잡음이 깨뜨리는 비트 수에 따라 오류는 단일 비트 오류(프레임에서 1비트만 뒤집힘), 다중 비트 오류, 연속된 여러 비트가 한꺼번에 깨지는 버스트 오류로 나뉜다. 실제 선로에서는 충격 잡음 때문에 버스트 오류가 흔하다. 모든 방식은 데이터에 여분의 비트(중복 비트) 를 덧붙이고, 받는 쪽이 같은 계산을 해서 맞는지 본다.

검출한 뒤 처리하는 길은 둘이다.

정정하려면 어느 비트가 틀렸는지 알아야 한다. 패리티 비트 여러 개를 2의 거듭제곱 자리에 두어 틀린 비트의 위치를 찾아 고치는 해밍 부호(Hamming code), 필요한 중복 비트 수의 조건(2^r ≥ m + r + 1), SECDED와 ECC 메모리는 데이터의 표현의 「에러 정정: 해밍 코드」에 있다.

MAC 주소

• 물리적인 네트워크 장비마다 부여된 고유한 물리 주소
• 16진수 12자리, 총 6바이트(48비트, 16진수 두 자리 = 1바이트). 예: AA:AA:AA:AA:AA:AA
• 앞 3바이트는 제조사 식별 번호(OUI, IEEE가 할당), 뒤 3바이트는 제조사가 장비마다 붙인다. 휴대폰·노트북은 사생활 보호를 위해 Wi-Fi 네트워크마다 무작위 MAC을 쓰기도 한다.

이더넷 프레임 헤더

데이터는 전기 신호로 흘러오기 때문에, 받는 쪽이 페이로드를 해석하기 전에 그 안에 어떤 프로토콜(IPv4, ARP 등)이 들어 있는지 Ethernet Type으로 미리 알려 준다.

프레임 끝에는 오류 검출용 FCS(Frame Check Sequence, CRC 값) 4바이트가 트레일러로 붙는다. 받는 쪽은 FCS가 맞지 않으면 프레임을 버린다.

페이로드는 46~1500바이트다. 46바이트보다 짧으면 뒤를 패딩으로 채워 최소 프레임 크기(64바이트)를 맞춘다. 충돌을 감지할 시간을 확보하려던 CSMA/CD 시절의 규칙이다. 최대 1500바이트가 이더넷의 MTU다.

스위치의 MAC 주소 학습

스위치는 포트와 그 포트 너머 MAC 주소의 대응을 MAC 주소 테이블에 기록한다. 처음에는 비어 있고, 프레임이 들어올 때마다 배운다.

허브는 모든 포트가 한 충돌 도메인이지만, 스위치는 포트마다 충돌 도메인을 나눈다. 브로드캐스트는 여전히 모든 포트로 가므로 브로드캐스트 도메인은 라우터(또는 VLAN)로 나눈다.

받은 기기는 목적지 MAC이 자기 것이 아니면 프레임을 버린다. 스위치 자체는 프레임을 중계할 뿐 그 통신의 출발지·목적지가 아니므로 통신용 MAC·IP 주소가 필요 없다(관리용 주소는 따로 있을 수 있다).

VLAN: 스위치 하나를 여러 LAN으로

VLAN(Virtual LAN)은 물리적으로 같은 스위치에 꽂힌 기기를 논리적으로 다른 LAN으로 나눈다. 브로드캐스트는 같은 VLAN 안에서만 퍼지므로 VLAN 하나가 브로드캐스트 도메인 하나다.

• 브로드캐스트 줄이기: 망이 커질수록 ARP·DHCP 같은 브로드캐스트가 늘어 모든 기기를 괴롭힌다. VLAN으로 쪼개면 그 범위가 줄어든다.
• 분리와 보안: 학생망과 교직원망, 사무망과 서버망처럼 같은 건물 배선 위에서도 서로의 트래픽이 섞이지 않는다. VLAN끼리는 라우터나 L3 스위치를 거쳐야만 통신하므로, 그 지점에 ACL·방화벽 정책을 건다.
• 이동이 쉽다: 자리를 옮긴 기기를 원래 망에 두려면 케이블을 다시 깔 필요 없이 스위치 포트의 VLAN 설정만 바꾼다.

여러 스위치에 걸친 VLAN은 스위치 사이 트렁크 링크에서 프레임에 IEEE 802.1Q 태그(4바이트, VLAN ID 12비트라 1~4094)를 끼워 어느 VLAN 프레임인지 구분한다.

홉마다 바뀌는 MAC, 그대로인 IP

다른 네트워크로 가는 패킷은 라우터를 여러 번 거친다. 이때 IP 헤더의 출발지·목적지 주소는 끝까지 그대로지만, 이더넷 헤더는 홉(hop)마다 새로 쓴다.

flowchart LR
  pc["PC"] -->|"이더넷: PC→A<br/>IP: PC→서버"| ra["라우터A"]
  ra -->|"이더넷: A→B<br/>IP: PC→서버"| rb["라우터B"]
  rb -->|"이더넷: B→서버<br/>IP: PC→서버"| sv["서버"]
  note["이더넷 주소: 홉마다 교체<br/>IP 주소: 변하지 않음 (NAT 제외)"]

라우터는 받은 프레임의 이더넷 헤더를 떼고, 라우팅 테이블로 다음 홉을 정한 뒤, 다음 홉의 MAC 주소를 ARP로 알아내 새 이더넷 헤더를 붙여 보낸다(네트워크 계층 프로토콜).

데이터가 커널과 NIC를 지나는 길

애플리케이션이 보낸 메시지 하나는 운영체제 커널의 네트워크 스택과 NIC(Network Interface Card)를 지나 상대 애플리케이션까지 간다.

flowchart TB
  subgraph snd["보내는 서버"]
    subgraph su["사용자 공간"]
      a1["채팅 앱 send()"]
    end
    subgraph sk["커널"]
      sb["소켓 송신 버퍼"] --> tc1["TCP 헤더 추가"] --> ip1["IP 헤더 추가"] --> mc1["MAC 헤더 추가"] --> qd["qdisc (큐잉 규칙, 흐름 제어)"]
      qd --> rb1["링 버퍼"]
    end
    n1["NIC"]
  end
  subgraph rcv["받는 서버"]
    n2["NIC"]
    subgraph rk["커널"]
      rb2["링 버퍼"] --> ks["ksoftirqd가 꺼냄 (소프트 인터럽트)"] --> mc2["MAC 헤더 제거"] --> ip2["IP 헤더 제거"] --> tc2["TCP 헤더 제거"] --> rbuf["소켓 수신 버퍼"]
    end
    subgraph ru["사용자 공간"]
      a2["채팅 앱 recv()"]
    end
  end
  a1 --> sb
  rb1 --> n1
  n1 -->|"라우터·스위치 여러 홉"| n2
  n2 -->|"NIC가 CPU에 하드 인터럽트"| rb2
  rbuf -->|"사용자 공간으로 복사"| a2

커널과 사용자 공간 사이의 복사를 줄이는 제로 카피(zero-copy)가 고성능 서버와 메시지 브로커의 핵심 최적화가 되는 이유가 여기 있다.

스택 안을 더 들여다보기 (Linux)

리눅스 네트워크 스택은 별도 스레드 없이 이벤트(시스템 콜, 타이머, NIC 인터럽트)에 반응해 실행된다. 송신은 write()를 부른 애플리케이션 스레드가 드라이버까지 내려가고, 수신은 인터럽트를 받은 CPU의 소프트 인터럽트가 TCP까지 끌어올린다.

패킷 캡처 위치: tcpdump·Wireshark는 드라이버 바로 위에서 패킷을 복사한다. 체크섬 오프로드나 TSO를 쓰면 NIC가 그 뒤에 패킷을 고치므로, 캡처한 패킷은 실제로 선에 나가는 패킷과 다를 수 있다.

한 CPU만 바쁜 현상: 기본 동작에서는 인터럽트를 받은 CPU가 수신 패킷을 끝까지 처리한다. 수신이 많은 서버에서 CPU 하나만 소프트 인터럽트로 바쁜 이유다. 멀티 큐 NIC와 RSS(하드웨어가 흐름별로 큐·CPU를 나눔), RPS(소프트웨어로 나눔)로 분산한다.

성능을 정하는 두 값: 지연 시간과 대역폭

지연 시간은 네 가지가 더해진 값이다.

전송 지연과 전파 지연은 헷갈리기 쉽다. 전송 지연은 패킷 크기와 링크 속도로, 전파 지연은 거리와 매체 속도로 정해진다.

전송 지연 = 패킷 크기(L) ÷ 링크 속도(R)
  1500바이트 = 12,000비트를 100Mbps 링크에 싣기: 12,000 ÷ 100,000,000 = 0.12ms
 
전파 지연 = 거리(d) ÷ 신호 속도(s, 광섬유는 약 2×10⁸ m/s)
  서울-부산 약 400km: 400,000 ÷ 200,000,000 = 2ms
 
홉 하나의 지연 = 처리 + 큐잉 + 전송 + 전파 (경로 전체는 홉마다 더한다)

링크가 빨라지면 전송 지연만 줄고 전파 지연은 그대로다. 그래서 작은 요청을 여러 번 주고받는 일은 대역폭을 늘려도 빨라지지 않고, 왕복 횟수를 줄이거나 거리를 줄여야 한다.

• 지연은 대륙 사이 해저 구간보다 마지막 몇 km(last mile), 즉 사용자 기기에서 ISP 라우터까지에서 크게 생긴다. 무선망과 인프라가 약한 지역일수록 심하다. traceroute로 홉별 지연을 볼 수 있다.
• 해외 네트워크의 문제는 평균 품질보다 품질이 일정하지 않다는 것이다. 최악 조건에 맞추면 전체 품질이 떨어지므로, 상황을 판단해 적응하는 로직(적응형 비트레이트 스트리밍 등)을 둔다.
• 네트워크 조건은 실제 망에서는 고정할 수 없어 반복 시험이 어렵다. 그래서 측정한 지연·대역폭·손실 패턴을 에뮬레이터로 재현해 시험한다. 리눅스 tc qdisc ... netem(지연·손실·지터), 브라우저 개발자 도구의 네트워크 스로틀링이 같은 일을 한다.

핵심 정리

• LAN은 가까운 곳, WAN은 LAN들을 이은 먼 곳의 네트워크. 실제 인터넷은 혼합형이다.
• MAC 주소로 같은 LAN, IP 주소로 다른 네트워크, 포트 번호로 특정 프로그램을 찾는다.
• 스위치는 MAC 테이블을 학습해 프레임을 필요한 포트로만 보내고, 모르면 플러딩한다. 라우터는 홉마다 이더넷 헤더를 새로 쓴다.
• 보낼 때는 캡슐화(상위 → 하위), 받을 때는 디캡슐화(하위 → 상위). PDU는 세그먼트 → 패킷 → 프레임.
• 비트 오류는 패리티·체크섬·CRC로 검출하고, 재전송(ARQ, BEC)이나 정정 부호(FEC, 해밍 부호)로 복구한다. 이더넷은 CRC-32로 검출만 하고 복구는 상위 계층에 맡긴다.
• 지연은 전파·전송·처리·큐잉의 합이다. 대역폭은 전송 지연만 줄인다.

관련 노트: 네트워크 계층 프로토콜, OSI 7계층, 리눅스 네트워크 네임스페이스와 ip 명령, 무선 네트워크, 가입자망과 광역망