인터네트워킹의 개념적 이해

차 례

1. 인터네트워킹 이란 ?
　　가. 인터네트워킹 개념
　　나. OSI 참조 모델
　　다. 인터네트워킹 장비
　　라. 주요 표준화 조직

2. 브리징의 기본 개념
　　가. 브리징 기술 소개
　　나. 브리징의 종류

3. 라우팅의 기본 개념
　　가. 라우팅 기술 소개
　　나. 라우팅의 종류

4. 망 관리의 기본 개념
　　가. 망 관리의 등장 배경
　　나. 망 관리 구조
　　다. 망 관리 모델

현재 우리가 살고 있는 사회는 산업화 사회를 거쳐 정보화 사회로 진입하고 있다. 이는 정보가 앞으로 사회를 이끌 중추 자본이 된다는 것을 의미하며, 21세기 국가경쟁력의 기본이 된다는 것을 의미하고 있다. 이러한 정보화사회를 이루는 근간은 산업사회의 도로망이 그러했듯이 잘 구축된 통신망에 있다. 외부와 연결되지 않은 고립된 통신망은 통신인프라로서 큰 의미가 없으며, 개개의 통신망이 유기적으로 결합되어 운영되어야만 통신인프라로서의 역할을 수행할 수 있게 된다.
이런 관점에서 통신망과 통신망을 연결하는 인터네트워킹에 관련된 기술사항들을 살펴보는 것은 정보화 사회를 준비하는데 있어 나름대로 의미가 있다고 하겠다.

본 연재에서는 인터네트워킹에 관련된 기술사항들을 개념적으로 간략하게 설명할 것이다.

인터네트워킹은 그 말이 함유하는 뜻대로 하나 이상의 망을 상호 연결하는 것을 말한다.
이는 단순히 물리적으로 망을 연결한다는 의미 이외에도 망을 논리적으로 연결한다는 것을 의미한다. 물리적 연결만을 인터네트워킹으로 표현할 수도 있으나, 이는 진정한 의미의 인터네트워킹으로 볼 수 없다. 왜냐하면, 이는 각각의 망이 갖는 특성 및 장점들을 무시한 채, 일방적으로 망을 확장한 것에 지나지 않기 때문이다.
진정한 의미의 인터네트워킹은 사용자로 하여금 인터네트워킹의 존재를 인식하지 않고 마치 하나의 망을 사용하는 것처럼 느끼게 해주는 것으로서 이를 위해서는 물리적인 연결 위에 논리적으로 망을 연결해주는 기법들이 필요하게 된다. 이러한 논리적인 기법들은 각각이 적용되는 방법과 환경에 의해 구분되며, 대부분의 경우 서로간의 호환을 위해 표준화가 되어 있다.

인터네트워킹뿐 아니라 일반적인 통신 환경에서, 서로 통신을 원하는 양당사자는 신뢰성 있고, 원활한 통신을 수행하기 위해 서로의 합의에 의해 설정한 통신규약, 즉 프로토콜(Protocol)을 가지게 된다. 초기에, IBM, 디지탈등 컴퓨터 제작사들은 자사의 컴퓨터 시스템을 위한 각자의 통신 프로토콜들을 제정하고 이를 자사의 시스템에 적용하였다.
그러나 어느 한 조직체내에 두개의 서로 다른 컴퓨터 시스템이 있는 경우, 이들은 서로 다른 프로토콜을 사용함에 의해 통신이 이루어 지지 않았고, 이를 위해서는 상호간의 프로토콜을 변환하는 특별한 장비 혹은 프로그램, 즉 게이트웨이가 필요하게 되었다. 그러나 현존하는 모든 프로토콜에 대하여 이러한 게이트웨이를 개발하는 것은 거의 불가능한 일이고, 기술적으로도 힘든 부분에 속한다.

이를 위한 유일한 해결방안은 모든 컴퓨터 제작사 및 통신장비 업체들이 호환 가능한 통신 프로토콜을 사용하는 것이었고, 이의 결과로서 1984년에 ISO(International Organization for Standardization)에서 동종의 혹은 이기종의 컴퓨터 시스템이 다양한 네트워크에 상호 연결된 환경인 개방형 컴퓨터 통신 환경 (OSI : Open System Interconnection)에 적용할 수 있는 표준 프로토콜인 OSI 참조모델(Reference Model)을 발표하였다.

OSI 참조모델은 하나의 일을 수행하기 위해 관련 기능들을 그룹화한 계층화(Layer)의 개념으로 구성되어 있다. <표1>에는 OSI 참조모델의 구조와 각 계층의 기능이 간략히 설명되어 있다.

번호	계층 이름	계층의 역할 및 기능
7	응용계층	사용자에게 실제 통신 응용서비스를 제공
6	프리젠테이션계층	응용계층의 데이타 표현 형태와 구조에 관한 일치를 제공
5	세션계층	통신 당사자간의 대화 제어 기능을 제공
4	트랜스포트계층	통신 양단간에 신뢰성있는 통신을 보장
3	네트워크계층	네트워크를 거쳐 원하는 목적지까지의 연결성 제공
2	데이타링크계층	인접한 스테이션간의 신뢰성 있는 통신을 보장
1	물리계층	물리적 회선을 통한 데이타 스트림의 송수신 기능 제공

인터네트워킹을 위한 장비는 리피터(Repeater), 브리지(Bridge), 라우터(Router) 및 게이트웨이(Gateway)등으로 간단히 구분할 수 있다.

리피터는 OSI 참조모델의 물리계층에서 망을 물리적으로 연결하고 신호재생의 역할을 수행하는 것으로서 인터네트워킹 보다는 단순히 망을 확장한 개념에 가깝다. 따라서 망의 크기, 대역폭의 이용 및 연결될 시스템의 수에 있어 기존 망의 제한점을 극복할 수 없다.

브리지는 데이타링크계층에서 망를 연결하며 리피터가 가지고 있는 단점들을 극복할 수 있다. 그러나 네트워크계층의 관점에서 보면, 브리지로 연결된 망은 하나의 망처럼 인식되므로 이에 따른 불필요한 브로드캐스트 프레임의 전송등 망의 비효율적 사용이 발생하며, 네트워크 주소의 논리적 할당이 어렵다.

라우터는 네트워크계층에서 망를 연결하므로 브리지의 단점들을 해결할 수 있으나, 좀더 많은 기능을 수행함에 의해 브리지에 비해 패킷의 처리 속도가 느린 단점이 있다.

게이트웨이는 OSI 표준모델의 4~7계층에서 망을 연결한다. 각 장비의 계층별 분포는 <그림1>과 같다.

다양한 환경에서 통신을 달성하기 위해서는 통신 프로토콜의 표준화가 매우 중요하며, 통신 분야에는 많은 국제 표준화 그룹이 존재한다. 표준화 그룹이 많기 때문에 표준화안이 서로 상이할 것 같지만, 한 사람이 여러 표준화 그룹에 소속되어 있는 경우도 많고, 각 표준화 그룹의 하는 역할이 조금씩 상이하며, 경쟁이 아니라 서로 보완적인 역할을 수행하기 때문에 하나의 프로토콜에 대해 서로 다른 표준화안을 발표하는 경우는 거의 없다.

잘 알려진 표준화 그룹으로는, 통신분야뿐 아니라 여러분야에 걸쳐 표준화안을 만드는 ISO와 ISO의 미국내 그룹이며 FDDI의 표준화안을 만든 ANSI, LAN관련 표준화안으로 유명한 IEEE, ISO와 같은 큰 규모의 조직이면서 각국의 통신사업자들이 참여하고 있는 ITU-T (CCITT의 새이름)등이 있으며, 이외에도 EIA, IAB등 많은 표준화 단체가 존재한다. 국내에서도 개방형컴퓨터통신연구회(OSIA) 및 한국통신기술협회(TTA)등에서 표준화 작업을 수행하고 있다.

브리징을 수행하는 장비인 브리지(Bridge)는 1980년대 초반에 상업적인 제품들이 등장하기 시작 하였고, 초기에는 같은 형태의 망간(이더넷-이더넷, 토큰링-토큰링 등)에만 프레임을 중계할 수 있었으나, 현재에는 다른 형태의 망간(이더넷-토큰링 등)에도 브리징이 가능하다.

브리지는 OSI 참조모형의 데이타링크계층에서 망간 프레임 중계를 수행하며, 널리 알려진 데이타링크계층의 프로토콜로는 이더넷, 토큰링, FDDI등을 들 수 있다.

브리지의 기본동작 매우 간단하다. 브리지는 수신된 프레임을 분석하여 프레임에 포함되어 있는 정보를 근거로 중계여부를 결정하며, 중계가 결정된 경우 해당 목적지로 프레임을 전송하는 것으로 설명될 수 있다. 가장 일반적인 트랜스페어런트(Transparent) 브리지를 예로 설명하면,

리피터에 비해 브리지는 대규모의 네트워크를 소규모의 네트워크로 분할하여 인터네트워킹을 수행함에 의해, 불필요한 프레임의 중계를 차단할 수 있고, 더 많은 장비를 네트워크에 접속시킬 수 있으며, 망을 효과적으로 확장할 수 있다.

그러나 라우터에 비해서는 브로드캐스트 프레임등 불필요한 프레임을 중계하는 경우가 많아 라우터보다 대역폭의 이용효율이 떨어지며, 브리지를 통해 연결될 수 있는 시스템의 수도 제한이 된다. 따라서, 인터넷등 대규모 망에 접속하기위해 브리지를 쓰는 경우는 거의 없으며, 보통 한 조직체내에서 제한적인 범위에서 사용하는 것이 일반적이다.

브리지는 제품의 특성에 따라 여러가지 범주로 구분될 수 있으나, 본 절에서는 가장 일반적인 로칼브리지(Local Bridge)와 리모트브리지(Remote Bridge)로 구분하여 설명하며, 좀 더 자세한 분류 및 기술 사항은 차후 브리지 기술 부분의 연재에 설명하겠다..

로칼브리지는 같은 지역내에 있는 2개 이상의 LAN을 연결하며, 리모트브리지는 서로다른 지역에 있는 LAN(Local Area Network)을 원격통신망(WAN:Wide Area Network)을 통하여 연결한다.

리모트 브리지인 경우, 일반적으로 WAN의 속도가 LAN 보다 느리기 때문에 LAN과 WAN의 전송속도 차이를 줄이기 위해서는 충분한 버퍼를 확보해야 한다.

브리지를 이용하여 동종의 망을 연결하는 경우는 별 문제가 없으나, 서로다른 형태의 망을 연결하는 경우 (예, 이더넷과 토큰링)에는 프로토콜의 변환작업이 요구된다. 그러나 이러한 변환 작업은 각 프로토콜에서 지원되고 있는 기능 및 특성의 차이로 인해 완벽히 변환되기는 힘들다.

브리지는 적용되는 기술에 따라 보통 이더넷에서 사용되는 트랜스페어런트 브리지(Transparent Bridge)와 토큰링에서 사용되는 소스라우트 브리지(Source Route Bridge) 그리고 서로 다른 형태의 망간 프로토콜 변환을 수행하는 트랜슬레이션 브리지(Translation Bridge)로 구분되기도 한다.

라우팅은 발신지에서 목적지까지 인터네트워크를 경유하여 정보(패킷)를 전송/중계하는 것을 말하며 라우팅을 수행하는 장비인 라우터(Router)를 보통 하나 이상 거치게 된다. 라우팅은 종종 같은 목적을 수행하는 브리징과 대비되는데 주요 차이점은, 브리징은 OSI 참조모델의 데이타링크계층에서 동작하고 라우팅은 네트워크계층에서 수행된다는 점이다. 이에 따라 서로 다른 방법으로 정보를 중계한다.

라우팅은 최적의 경로를 결정하는 것과 설정된 경로를 따라 패킷을 중계하는 2가지 기본 역할을 수행하는데 일반적으로 최적의 경로를 결정하는 것이 패킷중계에 비해 복잡하다.

최적의 경로를 결정하기 위해서, 라우터는 다양한 정보를 수집하고 이를 근거로 최적의 경로 정보를 추출하여 경로테이블(Routing Table)에 저장한다. 이를 위해 라우팅 프로토콜에서는 최적경로의 측정단위인 경로값(Metric)을 이용하는데, 이 경로값의 구성요소는 라우팅 프로토콜에 따라 매우 다양하다.

일반적으로 사용되는 경로값의 구성요소로는 통과하는 망들의 수, 망의 신뢰도, 망의 지연시간, 대역폭, 망자원의 사용 부하, 통신비용등을 들 수 있다. 혼자만의 정보를 이용하여 최적의 경로를 산출하는 것은 어느 한계를 지니므로, 보통 인접한 라우터와 경로 정보를 교환하게 되는데, 이때 교환되는 정보의 양, 정보의 종류 및 교환주기등도 라우팅 프로토콜에 따라 다양하며, 이는 라우팅 프로토콜의 성능 및 적용범위, 네트워크의 성능등에 영향을 주게된다.

패킷중계는 비교적 간단하며, 라우팅에 의해 결정된 경로에 대해 패킷을 중계한다. 서로 다른 라우팅 프로토콜을 사용하는 라우터도 기본적으로 같은 방식으로 패킷중계를 수행하는데 이는 다음의 3가지 단계로 구분될 수 있다.

앞에서 언급했듯이 현재 구현되어 운용되고 있는 라우팅 프로토콜들은 다양한데, 이는 처음 설계자가 무엇을 우선 고려사항으로 설정 했는가 하는 점 때문이다. 라우팅 프로토콜의 설계고려 사항으로는, 최적의 경로를 선택할 수 있는 최적성, 간단성, 견고성, 안정성, 주변 상황변화의 빠른 적용성, 유연성등을 들 수 있으나, 이 모든 사항을 만족시킬 수 있는 알고리즘을 설계하기는 거의 불가능하다. 따라서, 라우팅 프로토콜의 적용범위등을 고려하여 설계고려사항 항목에 우선순위를 두어 설계를 하게 된다.

소규모의 망을 운영하는 경우에는, 연결된 통신장비 및 컴퓨터 시스템의 수가 적기 때문에 관리의 필요성을 느끼지 못했다. 그러나, 망이 확장되면 될수록 새로운 기술 및 제품에 의한 통신장비 및 시스템의 수는 많아지게 되므로, 이들을 효과적으로 관리할 수 없는 경우에는, 향후 망의 확장, 유지보수 및 서비스 제공에 커다란 장애요인으로 등장하게 된다. 이는 비단 망에 국한되는 문제가 아니라, 투자되는 비용측면에서도 불필요한 낭비가 될 확률이 많기 때문이다.

수많은 업체에서 제작된 많은 종류의 장비들을 일관성 있게 관리한다는 것은 매우 힘든 일이기 때문에, 국제 표준화 그룹은 망관리를 위한 표준 프로토콜을 제정하고 있으며, 이러한 표준 프로토콜을 지원하는 통신 장비를 사용하도록 권장하고 있는 상황이다. 현재 잘 알려진 망관리 프로토콜로서는 SNMP(Simple Network Management Protocol)과 CMIP(Common Management Information Protocol)등이 있으며, 본 절에서는 망관리프로토콜의 기본 구조와 ISO에서 규정한 5개의 관리영역에 대해 간단히 설명한다.

현재 사용중인 대부분의 네트워크 관리 구조들은 <그림3>에 나타난 것과 같은 동일한 기본 구조를 사용한다. 컴퓨터 시스템이나 통신장비등의 관리장비들은 문제가 발생했을 때 경보(Alarm)를 전송할 수 있는 소프트웨어(에이전트;Agent)를 가지고 있으며 각 관리대상에 대한 정보를 관리데이타베이스에 저장하고 있다. 발생한 문제가 어떤 정해진 한계치를 넘어서면, 관리시스템에게 망관리프로토콜을 통하여 경보를 전송하게 된다. 경보를 수신한 관리시스템은 운영자에게 이를 알리거나, 이 사실을 기록하거나, 문제를 해결하기위한 절차들 수행하는 등의 역할을 수행하게 된다.

관리시스템은 각각의 관리대상들에게 어떤 특정한 정보에 대해 문의(Poll)할 수가 있는데 이는 자동적으로 수행되거나 관리자의 요청에 의해 수행될 수도 있다. 이 경우, 관리대상들은 관리시스템의 문의에 대해 각자가 유지하고 있는 관리데이타베이스를 참조하여 이 정보를 관리프로토콜을 이용하여 관리시스템에게 알려주게 된다.

ISO에서는 망 표준화에 많은 공헌을 하고 있으며, ISO에서 제시한 망 관리 모델은 망 관리 시스템의 주요 기능을 이해하는데 도움을 주고 있다. 이는 다음의 5가지의 개념적인 영역으로 구분될 수 있다.

성능 관리는 망의 성능이 어떤 주어진 수준 이상으로 유지될 수 있도록 망의 성능과 관련된 여러가지 측면들을 유지하고 관리하는 역할을 수행한다.
형상 관리는 망의 동작과 관련된 여러 하드웨어 및 소프트웨어들에 대한 형상 정보들이 추적되고 관리될 수 있도록 망 및 시스템의 형상 정보들을 감시하는 역할을 수행한다.
회계 관리는 사용자나 혹은 사용자 그룹에서 망 자원을 고르게 사용할 수 있게 하기 위해 망 자원의 사용도를 측정하고 이를 분석하는 역할을 하는 것으로서 이를 통하여 망 자원에 대한 효율적 분배 및 사용이 가능해 질 수 있으며, 이를 근거로 비용 정보를 산출할 수 있다.
고장 관리는 망에서 발생하는 문제점들을 검출하고, 기록하고, 사용자에게 알려주거나 혹은 수리를 하는 역할을 수행한다.
보안 관리는 허가된 사용자만이 망 자원을 접근하여 사용할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.