네트워크 환경에서는 서로 다른 네트워크를 연결하고 데이터의 품질을 보장하는 것이 중요하다. 이번 글에서는 인터네트워킹(Inter-Networking) 기술과 QoS(Quality of Service, 서비스 품질) 개념을 정리한다.
1. 인터네트워킹(Inter-Networking)
인터네트워킹은 두 개 이상의 서로 다른 네트워크를 연결하는 기능을 의미한다. 이를 위해 라우터, 브리지, 게이트웨이 같은 네트워크 장비가 사용된다.
1) 네트워크 연결 장비
(1) 라우터(Router)
- 네트워크를 연결하는 대표적인 장비이며, OSI 7계층 중 3계층(네트워크 계층)에서 동작.
- IP 주소를 기반으로 최적의 경로를 선택하고 데이터를 전송.
- LAN과 WAN을 연결하는 데 사용되며, 인터넷에서도 핵심적인 역할을 수행.
(2) 게이트웨이(Gateway)
- 네트워크 간 프로토콜 변환을 수행하는 장비.
- OSI 7계층 모든 계층에서 동작할 수 있으며, 주로 서로 다른 네트워크 구조를 연결할 때 사용.
- 예: VoIP(인터넷 전화) 게이트웨이, 이메일 프로토콜 변환
2) 브리지(Bridge)와 트랜스페런트 브리지
(1) 브리지(Bridge)
- LAN과 LAN을 연결하는 장비로, OSI 2계층(데이터 링크 계층)에서 동작.
- MAC 주소를 기반으로 네트워크를 분할하고, 불필요한 트래픽을 차단하여 네트워크 성능을 향상.
- 서로 다른 LAN을 연결할 경우, 프레임 해석 및 변환 등의 복잡한 작업이 필요함.
네트워크 브리
(2) 트랜스페런트 브리지(Transparent Bridge)
- 네트워크 사용자가 브리지가 존재하는 것을 인식할 필요 없이 자동으로 네트워크를 관리.
- 라우팅 테이블을 이용해 목적지 MAC 주소를 학습하고, 네트워크 트래픽을 최적화.
- 스패닝 트리(Spanning Tree Protocol, STP)를 사용하여 네트워크 루프를 방지.
3) IP 인터네트워킹(IP Inter-Networking)
IP 기반 네트워크에서 패킷을 목적지까지 효율적으로 전달하기 위해 다양한 기능이 수행된다.
(1) IP 네트워크 연결
- 인터넷에서는 서로 다른 네트워크를 IP 프로토콜을 이용해 연결.
- 네트워크 간 데이터 전송 시, MAC 계층이 다르면 패킷 변환 과정이 필요.
- 필요에 따라 패킷을 분할(Fragmentation)하고, 목적지에서 병합(Reassembly)하는 과정이 수행됨.
(2) 인터넷 라우팅(Internet Routing)
- 고정 경로 배정(Static Routing): 관리자가 직접 경로를 설정하여 사용.
- 적응 경로 배정(Dynamic Routing): 네트워크 상태에 따라 자동으로 경로를 변경.
- 자율 시스템(Autonomous System, AS): 독립적인 라우팅 정책을 가진 네트워크 그룹.
2. 서비스 품질(QoS, Quality of Service)
QoS(Quality of Service)는 네트워크에서 데이터 전송 품질을 유지하기 위한 기술이다.
1) QoS 개요
QoS는 데이터 전송 과정에서 발생할 수 있는 지연, 패킷 손실, 오류율 등을 조절하여 안정적인 네트워크 환경을 제공한다.
QoS를 평가하는 주요 기준
- 연결 설정 지연(Connection Setup Delay): 연결이 설정되기까지 걸리는 시간.
- 연결 설정 실패 확률(Connection Setup Failure Probability): 연결 실패율.
- 전송률(Throughput): 일정 시간 동안 처리할 수 있는 데이터의 양.
- 전송 지연(Transmission Delay): 패킷이 목적지까지 도달하는 데 걸리는 시간.
- 전송 오류율(Error Rate): 데이터 전송 중 발생하는 오류의 비율.
- 우선순위(Priority): 특정 데이터에 대한 우선 전송 처리.
2) 인터넷에서의 QoS 지원
IP 네트워크에서 QoS를 보장하기 위해 다양한 기술이 사용된다.
(1) IP 프로토콜과 QoS
- 기본적으로 IP 프로토콜은 모든 패킷을 동등하게 취급하여 QoS를 보장하지 않음.
- QoS를 위해 DiffServ(Differentiated Services), IntServ(Integrated Services) 등의 기술을 추가 적용할 수 있음.
(2) 데이터 종류별 QoS 특징
데이터 유형 QoS 요구 사항 특징
| 비디오 스트리밍 | 실시간 전송 필수, 지연 최소화 | 대역폭 사용량 높음, 약간의 오류 허용 가능 |
| 화상 회의 | 낮은 지연 및 패킷 손실 | 실시간 상호작용 필요 |
| 파일 다운로드 | 전송 오류율 낮아야 함 | 실시간 전송 필요 없음 |
| VoIP(인터넷 전화) | 지연 및 지터(Jitter) 최소화 | 안정적인 전송 품질 필수 |
| 웹 브라우징 | 낮은 응답 시간 필요 | 실시간 전송 불필요 |
(3) IP 프로토콜에서의 QoS 구현
- DiffServ (Differentiated Services): 패킷에 우선순위를 부여하여 차별적으로 처리.
- IntServ (Integrated Services): 개별 애플리케이션이 필요한 QoS를 요청하면 네트워크가 이를 보장하도록 설계.
- MPLS (Multiprotocol Label Switching): 패킷에 레이블(Label)을 부여해 빠르고 안정적인 데이터 전송을 지원.
3. 정리 및 요약
- 라우터(Router)는 네트워크 계층(3계층)에서 동작하며, 최적의 경로를 찾아 데이터를 전송하는 역할을 한다.
- 브리지(Bridge)는 MAC 주소를 기반으로 LAN을 연결 및 분할하며, 트랜스페런트 브리지(Transparent Bridge)는 네트워크 루프를 방지하는 스패닝 트리(Spanning Tree) 기능을 갖춘다.
- IP 인터네트워킹은 서로 다른 네트워크를 연결하는 과정으로, 패킷 변환, 라우팅 등이 포함된다.
- QoS(Quality of Service)는 네트워크에서 전송 지연, 오류율, 우선순위 등을 조절하여 데이터 전송 품질을 유지하는 기술이다.
- IP 프로토콜은 기본적으로 QoS를 보장하지 않지만, DiffServ, IntServ, MPLS 등의 기술을 적용하여 QoS를 지원할 수 있다.