이 편이 다루는 범위

05편에서 패킷·IP 주소·LAN과 WAN이라는 네트워크의 최소 어휘를 확보했습니다. 이 편부터는 “그 네트워크를 어떻게 설계하는가”라는 실무 관점으로 한 단계 들어갑니다. 네트워크를 구축하려면 먼저 장치들을 어떤 모양으로 배치할지(위상), 어느 규모로 지을지(개인망부터 클라우드 네트워크까지), 어떤 규칙(프로토콜)으로 통신하게 할지, 그리고 무엇을 기준으로 좋은 설계인지 판단할지를 정해야 합니다.

이 편에서 OSI 참조모델과 MAC 주소는 요약만 다룹니다. 계층별 상세 동작(각 계층이 해결하는 문제, 캡슐화 과정, 장비를 계층별로 판별하는 요령)은 독학사 컴퓨터네트워크 과목의 03편(OSI와 TCP/IP 계층 대응)과 09편(데이터링크 계층 핵심)에서 이미 깊게 다뤘으므로, 여기서는 그 내용을 표로 압축하고 이 과목 고유의 범위인 설계 기준과 국제표준화기구에 지면을 더 씁니다.

쉽게 말하면: 05편이 “네트워크가 무엇으로 이루어지는가”였다면, 이 편은 “그 부품들을 어떤 모양과 기준으로 조립할 것인가”입니다.

1. 네트워크의 기본구성과 분류

네트워크의 기본구성

네트워크는 데이터를 주고받는 지점인 노드(node, 컴퓨터·스위치·라우터 같은 장치)와, 그 노드들을 잇는 링크(link, 케이블이나 무선 채널 같은 연결선)로 이루어진 하나의 그래프 구조입니다. 노드를 어떤 모양으로 링크로 잇느냐가 위상(topology)이고, 그 네트워크가 커버하는 지리적 범위가 규모입니다.

위상(topology)에 따른 분류

쉽게 말하면: 버스형은 마을 앞 큰길 하나에 집들이 다닥다닥 붙은 모양, 성형은 우체국 한 곳에서 모든 집으로 개별 우편함을 낸 모양, 링형은 순환버스 노선처럼 한 방향으로 도는 모양, 트리형은 회사의 조직도 모양, 망형은 모든 집을 서로 직접 잇는 고속도로망 모양입니다.

계산 — 완전 망형(full mesh)에 필요한 링크 수

망형 구조 중에서도 모든 노드가 다른 모든 노드와 직접 연결되는 형태를 완전 망형(full mesh)이라 합니다. 노드가 $n$개일 때 필요한 링크 수는 다음과 같이 구합니다.

• $n$: 네트워크에 참여하는 노드(장치)의 개수
• $n-1$: 노드 하나가 자신을 제외한 나머지 노드 각각과 맺어야 하는 연결 수
• $\div 2$: A와 B 사이의 링크를 A 기준, B 기준에서 각각 한 번씩 두 번 세었으므로 중복을 제거하기 위해 나눔

지사 6곳을 완전 망형으로 직접 연결한다고 하면 다음과 같이 계산됩니다.

해석: 지사가 6곳뿐인데도 필요한 전용선은 15개나 됩니다. 지사가 10곳으로 늘면 $10 \times 9 \div 2 = 45$개로 급격히 늘어납니다. 이렇게 노드 수가 늘수록 링크 수가 제곱에 가깝게 증가하는 성질 때문에, 실제 광역 네트워크는 완전 망형 대신 일부 핵심 지점만 촘촘히 잇고 나머지는 트리형·성형과 섞어 쓰는 경우가 많습니다.

자주 틀리는 점: 망형 구조를 “노드 수만큼 링크가 필요하다”고 단순하게 계산하는 실수가 잦습니다. 완전 망형은 노드 수에 비례하는 것이 아니라 노드 수의 제곱에 가까운 속도로 링크 수가 늘어난다는 점을 기억해야 합니다.

규모에 따른 분류

클라우드 네트워크는 앞의 네 가지와 성격이 다릅니다. PAN·LAN·지역통신망·WAN은 모두 “실제 케이블이 깔린 물리적 범위”를 기준으로 나누지만, 클라우드 네트워크는 물리적으로 어디에 서버가 있는지와 상관없이 사용자가 필요한 만큼 논리적인 네트워크 구성(가상 사설 네트워크 등)을 소프트웨어로 만들어 쓰는 방식입니다. 구체적인 클라우드 네트워크 구성·운용은 정보시스템운용 과목의 서버 가상화·클라우드 편에서 더 다룹니다.

2. 통신 프로토콜의 기능과 국제표준 계층구조

프로토콜의 세 가지 요소

프로토콜(protocol, 통신 규약)은 서로 다른 두 장치가 데이터를 주고받을 때 반드시 지켜야 하는 약속의 집합입니다. 사람끼리도 언어와 대화 예절이 맞아야 소통이 되듯, 기계도 다음 세 가지 요소가 맞아야 통신이 성립합니다.

• 구문(syntax): 데이터를 어떤 형식·구조로 표현할지에 대한 약속. 예를 들어 어느 위치의 비트가 발신지 주소이고 어느 위치가 실제 내용인지를 정합니다.
• 의미(semantics): 특정 비트 패턴이 무엇을 뜻하고, 그 의미에 따라 어떤 동작을 해야 하는지에 대한 약속. 예를 들어 오류가 발생했다는 신호를 받으면 재전송해야 한다는 규칙입니다.
• 타이밍(timing): 데이터를 보내는 속도와 순서를 어떻게 맞출지에 대한 약속. 예를 들어 빠른 발신자가 느린 수신자를 기다려주는 흐름제어가 여기에 속합니다.

쉽게 말하면: 구문은 “어떤 형식으로 쓸지”, 의미는 “그 내용이 무엇을 뜻하는지”, 타이밍은 “언제 얼마나 빠르게 주고받을지”에 대한 약속입니다.

국제표준화기구

프로토콜이 전 세계 어디서나 통하려면 특정 회사가 아니라 국제기구가 정한 공통 표준을 따라야 합니다. 대표적인 기구는 다음과 같습니다.

OSI 참조모델 요약

OSI(Open Systems Interconnection, 개방형 시스템 상호연결)는 ISO가 정한 7층짜리 통신 표준 모델입니다. 계층별 세부 동작과 캡슐화 과정, “낯선 장비가 몇 계층인지 판별하는 요령”은 독학사 컴퓨터네트워크 03편에서 이미 자세히 다뤘으므로, 여기서는 이름과 핵심 단위만 표로 정리합니다.

MAC 주소 요약

MAC 주소(Media Access Control address)는 랜카드 같은 통신 장치마다 하드웨어 제조 단계에서 고유하게 새겨지는 48비트 길이의 물리 주소입니다. 16진수 두 자리씩 여섯 묶음으로 표기하며, 콜론이나 하이픈으로 구분합니다. 예를 들어 00:1A:2B:3C:4D:5E라는 표기에서 앞의 세 묶음(24비트) 00:1A:2B는 OUI(Organizationally Unique Identifier, 제조사 식별번호)로 이 장치를 만든 제조사를 나타내고, 뒤의 세 묶음(24비트) 3C:4D:5E는 그 제조사가 부여한 일련번호입니다.

쉽게 말하면: MAC 주소의 앞부분은 제품을 만든 공장의 이름표이고, 뒷부분은 그 공장에서 찍어낸 제품의 개별 일련번호입니다.

자주 틀리는 점: MAC 주소를 IP 주소처럼 네트워크를 옮기면 바뀌는 값으로 착각하는 경우가 많습니다. MAC 주소는 하드웨어에 고정된 물리 주소로 원칙적으로 바뀌지 않지만, IP 주소는 그 장치가 어느 네트워크에 연결되어 있는지에 따라 다시 배정될 수 있는 논리 주소입니다. 05편에서 다룬 IP 주소와 이 차이를 짝지어 기억해 두면 헷갈리지 않습니다.

3. 네트워크 설계 기준 — 경제성·가용성·안전성·기술표준

왜 필요한가

같은 요구사항이라도 설계자에 따라 결과물이 크게 달라질 수 있습니다. 어떤 기준을 우선할지 미리 정해두지 않으면, 무조건 비싼 장비만 쓰거나 반대로 무조건 싼 장비만 써서 나중에 문제가 생기는 설계가 나옵니다. 그래서 네트워크를 설계할 때는 다음 네 가지 기준을 함께 저울질합니다.

계산 — 가용성 백분율과 연간 허용 다운타임

가용성은 흔히 백분율로 표현하며, “나인(nine)이 몇 개인가”라는 표현으로도 불립니다. 예를 들어 가용성 99.9퍼센트는 “쓰리 나인(three nines)“이라 부릅니다. 1년 동안 허용되는 다운타임(서비스가 멈춰 있는 시간)은 다음과 같이 계산합니다.

먼저 1년을 분 단위로 환산합니다.

가용성이 99.9퍼센트라면, 멈춰 있어도 되는 시간의 비율은 $100\% - 99.9\% = 0.1\%$입니다.

• $525{,}600$: 1년을 분 단위로 환산한 값
• $0.001$: 가용성 99.9퍼센트에서 남는 다운타임 비율(0.1퍼센트를 소수로 표현)

해석: 525.6분은 시간으로 환산하면 약 8.76시간입니다. 가용성 99.9퍼센트를 보장하겠다는 약속은 “1년 내내 켜져 있되, 다 합쳐 하루가 채 안 되는 시간만 멈춰도 된다”는 뜻입니다.

같은 방식으로 가용성 등급을 몇 가지 더 비교해 보면 나인이 하나 늘어날 때마다 허용 다운타임이 얼마나 급격히 줄어드는지 알 수 있습니다.

자주 틀리는 점: 가용성 백분율과, 장비가 평균적으로 얼마 만에 고장 나는지·고장 후 얼마 만에 복구되는지를 나타내는 MTBF(평균 고장 간격)·MTTR(평균 수리 시간)·MTTF(평균 고장까지 시간)를 같은 개념으로 혼동하기 쉽습니다. 가용성은 “전체 시간 중 정상 동작 비율”을 보는 지표이고, MTBF·MTTR·MTTF는 “고장이 나는 간격과 복구에 걸리는 시간”을 보는 지표로 서로 다른 계산 방식을 씁니다. 이 지표들의 구체적인 계산법은 17편(LAN 설계와 스위칭·VLAN)에서 장비 신뢰성 척도로 다시 다룹니다.

안전성과 기술표준

안전성은 데이터 손실·유출 없이 시스템이 안정적으로 운영되는가를 보는 기준으로, 보안 관련 세부 기술은 23편(구내통신 설비와 네트워크 보안관리)에서 깊게 다룹니다. 기술표준은 KS(한국산업표준)·ITU-T·IEEE 같은 표준을 따라야 다른 제조사의 장비를 섞어 써도 서로 호환된다는 뜻이며, 구체적인 장비 인증제도(KC·TTA·GS)는 17편(LAN 설계와 스위칭·VLAN)에서 다룹니다.

핵심 정리

• 네트워크 위상은 버스형·성형·링형·트리형·망형으로 나뉘며, 완전 망형에 필요한 링크 수는 $n(n-1)/2$로 노드 수가 늘수록 급격히 증가한다.
• 네트워크 규모는 개인통신망(PAN)·근거리통신망(LAN)·지역통신망(MAN과 사실상 동의어)·광역통신망(WAN)·클라우드 네트워크 순으로 넓어지며, 클라우드 네트워크는 물리적 범위가 아니라 소프트웨어로 정의된다.
• 프로토콜은 구문·의미·타이밍 세 요소로 이루어지며, ISO·ITU-T·IEEE·IETF 같은 국제표준화기구가 이를 표준으로 정한다.
• OSI 참조모델(7계층)과 MAC 주소(48비트 물리 주소, 앞 24비트가 제조사 식별번호)는 이 편에서 요약만 다루며, 상세 동작은 독학사 컴퓨터네트워크 03·09편을 참고한다.
• 네트워크 설계 기준은 경제성·가용성·안전성·기술표준이며, 가용성 백분율이 100퍼센트에 가까워질수록(나인이 늘어날수록) 연간 허용 다운타임은 급격히 줄어든다.

마무리 복습

참고 자료

• 계명대학교 게시판 - 정보통신기사 출제기준(필기·실기) PDF (2026.1.1.~2028.12.31. 적용) 
• Q-Net(한국산업인력공단) - 국가자격 종목별 상세정보(정보통신기사)