인터넷 연결의 기초: 라우터, NAT, 모바일 네트워크

 

인터넷에 연결된 네트워크 - 인터넷을 라우터로 중계하는 네트워크

현대의 네트워크 환경에서 LAN(Local Area Network) 내의 각 장치는 직접 인터넷에 연결되지 않습니다. 대신, 인터넷과 LAN 사이에 라우터와 방화벽을 두어 보안 기능과 주소 변환 기능을 제공합니다. 이러한 장치는 데이터의 안전한 전송을 보장하며, 외부와의 접점을 효과적으로 관리합니다. 이번 글에서는 인터넷에 연결된 네트워크의 구조와 기능을 자세히 살펴보겠습니다.

 

에지 라우터의 역할
인터넷에 연결하기 위해서는 ISP(Internet Service Provider)의 회선이나 IX(Internet Exchange) 또는 회선 사업자의 연결 서비스를 이용해야 합니다. 모든 장치에 IPv4 주소를 할당하는 것은 현실적으로 불가능하며, 인터넷에는 다양한 공격 패킷이 존재하므로 이 방식은 보안상 바람직하지 않습니다. 따라서 일반적인 LAN에서는 인터넷과 LAN 사이에 라우터를 설치하여 내부와 외부 패킷을 분리합니다.
라우터는 내부와 외부 네트워크를 구분하는 방화벽 역할도 수행합니다. 방화벽은 전용 장비일 수도 있지만, 많은 라우터에는 방화벽 기능이 통합되어 있습니다. 이를 통해 외부의 위협이 되는 패킷을 차단하고, 패킷의 프로토콜 종류나 출발지 포트 번호에 따라 특정 서비스나 연결을 차단할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 IP 주소에서 들어오는 트래픽을 차단하거나, 특정 포트에서의 통신을 제한함으로써 해킹 시도를 예방할 수 있습니다.

 

NAT/NAPT 기능의 필요성
인터넷에서 주고받는 패킷은 에지 라우터나 서버와 글로벌 IP 주소를 사용하여 교환됩니다. 외부에서 LAN 내부의 각 장치로 패킷을 전달하려면 글로벌 IP 주소를 프라이빗 IP 주소로 변환하는 NAT(Network Address Translation) 또는 NAPT(Network Address Port Translation) 기능이 필요합니다. NAT는 단일 글로벌 IP 주소를 여러 프라이빗 IP 주소로 변환하여 패킷을 전달하는 기능이며, NAPT는 이와 더불어 포트 번호까지 사용하여 여러 장치가 하나의 글로벌 IP 주소를 공유할 수 있도록 합니다. 이러한 NAT/NAPT 기능은 대부분 방화벽에 통합되어 제공되며, 인터넷과 LAN 간의 안전한 데이터 통신을 위한 필수 요소입니다.
NAT를 사용하면 내부 네트워크의 장치가 외부와 통신할 때 단일 글로벌 IP 주소를 통해 이루어지므로, IP 주소의 고갈 문제를 해결하는 데도 기여합니다. 특히 IPv4 주소가 한정적이기 때문에 NAT는 많은 기업과 가정에서 필수적인 기술로 자리 잡고 있습니다. NAT를 통해 내부 네트워크는 더 많은 장치를 연결할 수 있으며, 외부 공격자로부터 내부 IP 주소를 숨기는 효과도 있습니다.

 

모바일 네트워크를 통한 인터넷 연결

최근에는 컴퓨터보다 스마트폰으로 인터넷에 연결하는 비중이 증가하고 있으며, IoT(Internet of Things) 장치의 보급으로 모바일 네트워크를 통해 인터넷에 연결하는 경우도 많아지고 있습니다. 스마트폰과 모바일 기기를 통한 인터넷 연결은 점차 일상화되고 있으며, 이러한 변화는 네트워크 구조에도 큰 영향을 미치고 있습니다.

 

모바일 네트워크의 구조
모바일 네트워크를 통해 인터넷에 연결하려면 3계층 이상의 프로토콜을 사용해야 합니다. 프로토콜 스택의 개념을 적용하면, 2계층과 1계층의 프로토콜이 서로 호환될 수 있습니다. 스마트폰의 회선은 모바일 네트워크에 해당하며, 인터넷과 호환되지 않는 프로토콜로 통신하지만 패킷 교환 방식은 공통적으로 적용됩니다.
스마트폰 앱이 인터넷 패킷을 생성하고 이를 모바일 네트워크 프로토콜의 페이로드로 변환하여 전송합니다. 통신사의 모바일 네트워크에 설치된 인터넷 게이트웨이는 이러한 패킷을 처리하여 인터넷으로 전송하는 역할을 수행합니다. 이 과정에서 모바일 네트워크는 패킷의 캡슐화와 변환을 처리하여, 인터넷과의 연결을 가능하게 합니다.
모바일 네트워크는 다양한 프로토콜을 통해 데이터를 전송하는데, 이 과정에서 패킷의 크기, 전송 속도, 신뢰성 등 여러 요소가 고려됩니다. 특히 4G와 5G 네트워크는 높은 데이터 전송 속도와 낮은 지연 시간 덕분에 실시간 데이터 전송 및 스트리밍 서비스에 최적화되어 있습니다.

 

통신 모듈과 텔레워크
게임기나 IoT 기기는 일반적으로 액세스 포인트를 통해 인터넷에 접속하지만, 4G나 5G를 지원하는 통신 모듈을 사용하여 직접 인터넷에 연결할 수 있는 제품도 있습니다. 이러한 통신 모듈은 스마트폰이나 휴대전화와 유사한 기능을 갖추고 있으며, 자동차의 텔레매틱스 단말기나 차량용 인포테인먼트 시스템에 내장되어 있습니다.
텔레워크 환경에서는 원격 접속을 위해 인터넷을 사용할 수 있으며, 이때 인터넷 VPN(Virtual Private Network)을 활용하여 보안성을 높이는 경우도 많습니다. VPN은 데이터를 암호화하여 외부의 공격으로부터 보호하고, 안전하게 정보를 전송할 수 있도록 도와줍니다. 텔레워크는 특히 코로나19 팬데믹 이후 더욱 일반화되었으며, 기업들은 이 기술을 통해 재택근무 환경에서도 안전하게 업무를 수행할 수 있도록 하고 있습니다.
원격 근무가 일상화되면서, VPN은 기업 내부의 민감한 데이터를 안전하게 보호하는 데 필수적인 도구로 자리 잡았습니다. VPN을 통해 직원들은 안전하게 회사 네트워크에 접속하고, 필요한 자료에 접근할 수 있으며, 이를 통해 업무 효율성을 높일 수 있습니다.

인터넷과 LAN 간의 연결은 라우터와 방화벽을 통해 이루어지며, NAT/NAPT 기능을 통해 주소 변환이 관리됩니다. 모바일 네트워크를 활용한 인터넷 연결은 스마트폰과 IoT 장치의 보급으로 더욱 확대되고 있으며, 이는 현대의 네트워크 구조에 중요한 변화를 가져오고 있습니다. 이러한 기술들은 안전하고 효율적인 통신을 가능하게 하며, 기업과 개인 사용자는 이를 통해 보다 나은 네트워크 환경을 경험할 수 있습니다.