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광역 통신망

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목차

1. 개요

광역 통신망(WAN)은 지역, 국가, 전 세계 범위의 컴퓨터 네트워크를 의미하며, 근거리 통신망(LAN) 사용자 간의 데이터 통신을 가능하게 하고, 인터넷 서비스 제공업체(ISP)를 통해 다른 네트워크에 접속할 수 있도록 한다. 광역 통신망은 전용선, 회선 교환, 패킷 교환, 셀 릴레이 등 다양한 연결 기술을 사용하며, TCP/IP를 포함한 여러 프로토콜을 활용하여 데이터 전송 및 주소 지정을 수행한다. 한국은 세계 최고 수준의 광역 통신망 인프라를 갖추고 있으며, 5G 네트워크 구축 등 차세대 통신망 기술 발전을 위해 노력하고 있다. 광역 통신망의 성능 향상은 광역 파일 서비스 또는 WAN 최적화를 통해 이루어질 수 있다.

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광역 통신망
개요
설명'지리적으로 분산된 지역에 걸쳐 컴퓨터 네트워크를 연결하는 컴퓨터 네트워크이다. WAN은 LAN을 연결하는 데 사용되며, 도시, 지역 또는 국가와 같이 더 큰 영역에서 사용할 수 있다. WAN은 종종 임대 회선을 통해 구축된다. WAN은 종종 기업 및 정부 기관에서 직원들이 중앙 위치에서 서로, 다른 위치의 직원, 고객, 공급업체와 정보를 공유할 수 있도록 사용된다.'
유형전용 회선
회선 교환
패킷 교환
가상 사설망 (VPN)
주요 기술다중 프로토콜 레이블 스위칭 (MPLS)
프레임 릴레이
비동기 전송 모드 (ATM)
X.25
상세 정보
정의LAN을 연결하는 데 사용되며, 도시, 지역 또는 국가와 같이 더 큰 영역에서 사용된다.
사용 목적기업 및 정부 기관에서 직원들이 중앙 위치에서 서로, 다른 위치의 직원, 고객, 공급업체와 정보를 공유
인터넷 접속 제공
데이터 백업 및 재해 복구
원격 교육 및 협업
구축 방법종종 임대 회선을 통해 구축
통신 회사 서비스전용 회선
회선 교환
패킷 교환
가상 사설망 (VPN)
관련 프로토콜TCP/IP
프레임 릴레이
X.25
ISDN
PPP

2. 광역 통신망 구성

광역 통신망(WAN)은 지역, 국가, 나아가 전 세계 범위까지 포괄하는 컴퓨터 네트워크이다.[3][4] 이는 지리적으로 멀리 떨어진 근거리 통신망(LAN) 사용자들이 서로 데이터를 주고받거나, 다른 기관의 네트워크에 접속할 수 있도록 지원한다. WAN은 특정 조직이 내부 통신을 위해 구축하는 사설망 형태와, 인터넷 서비스 공급자(ISP)가 여러 조직의 LAN을 인터넷에 연결해주는 공용망 형태로 운영될 수 있다.

기업 등에서는 ISP가 제공하는 전용선이나 패킷 교환 같은 기술을 이용하여 WAN을 구축하며, 라우터와 같은 OSI 3계층 장비를 통해 내부 LAN과 연결한다.

일반적으로 사용자는 ISP와의 계약을 통해 WAN 서비스를 이용한다. ISP는 각기 다른 위치의 LAN들을 케이블이나 무선 접속 기술로 연결하며, 이 연결 지점에는 데이터 전송을 관리하기 위해 모뎀, 라우터, 스위치 등 다양한 네트워크 장비가 설치된다. 또한 ISP들은 인터넷 교환 지점(IXP)을 통해 서로의 네트워크를 연동하거나, 통신 사업자가 운영하는 대용량 인터넷 백본망에 접속한다. 국가 간 또는 대륙 간의 데이터 통신은 주로 해저 케이블이나 위성 통신을 통해 이루어진다. ISP와의 계약 조건에 따라, 특정 LAN들 사이에서만 통신이 가능하도록 폐쇄적인 WAN을 구성하는 것도 가능하다.

2. 1. 네트워크 규모에 따른 분류

컴퓨터 네트워크는 그 규모에 따라 여러 종류로 분류된다. 가장 작은 단위는 근거리 통신망(LAN)이며, 여러 개의 근거리 통신망을 묶어 고속 통신을 지원하는 캠퍼스 통신망(CAN)이 그 다음 규모이다. 이보다 넓은 지역을 포괄하는 것은 도시권 통신망(MAN)이고, 가장 큰 규모는 지역, 국가, 나아가 전 세계까지 아우르는 광역 통신망(WAN)이다. 광역 통신망은 주로 멀리 떨어진 근거리 통신망이나 도시권 통신망 간의 데이터 전송에 사용된다. 네트워크 규모는 근거리 통신망 < 캠퍼스 통신망 < 도시권 통신망 < 광역 통신망 순으로 커진다.

2. 2. 통신 프로토콜 관점

컴퓨터 네트워크 프로토콜 관점에서 보면, 광역 통신망(WAN)은 멀리 떨어진 근거리 통신망(LAN)이나 도시권 통신망(MAN) 사이에서 데이터를 전송하는 데 사용되는 네트워킹 기술이다.[3][4] 이러한 구분이 필요한 이유는, 일반적으로 사용되는 LAN 기술(예: 이더넷이나 Wi-Fi)은 OSI 모델의 하위 계층에서 작동하며 물리적으로 가까운 네트워크를 위해 설계되었기 때문이다. 따라서 이런 기술들은 수십, 수백, 혹은 수천 킬로미터에 걸쳐 데이터를 전송하기에는 적합하지 않다.

광역 통신망은 LAN이나 다른 유형의 네트워크들을 서로 연결하여, 한 지역의 사용자와 컴퓨터가 다른 지역의 사용자와 컴퓨터와 통신할 수 있게 해준다. 많은 광역 통신망은 특정 조직 내부에서만 사용되는 사설망 형태로 구축된다. 반면, 인터넷 서비스 제공업체(ISP)가 구축한 광역 통신망은 여러 조직의 LAN을 인터넷에 연결하는 역할을 한다.

광역 통신망은 종종 전용선을 사용하여 구축된다. 전용선의 양 끝에는 라우터가 위치하여 한쪽 LAN과 다른 쪽 LAN의 라우터를 연결한다. 하지만 전용선은 비용이 매우 높을 수 있어, 상대적으로 저렴한 회선 교환이나 패킷 교환 방식을 사용하여 구축하기도 한다. 네트워크 프로토콜 중 TCP/IP는 데이터 전송 및 주소 지정 기능을 담당한다. 또한, 서비스 제공업체들은 Packet over SONET/SDH, 다중 프로토콜 라벨 스위칭(MPLS), 비동기 전송 모드(ATM), 프레임 릴레이와 같은 프로토콜을 사용하여 광역 통신망 링크를 제공하는 경우가 많다. 최근에는 이더넷 기술을 활용하여 광역 통신망을 구축하는 것도 가능하다.[5]

3. 사설 네트워크

IPv4 주소 체계에는 약 42억 개의 주소가 있는데, 이 중 약 1,800만 개의 주소는 사설 네트워크용으로 특별히 예약되어 있다. 이 예약된 주소 범위는 공용 인터넷에서는 사용될 수 없으며, 외부의 모든 라우터는 이 주소를 가진 데이터 패킷을 무시한다. 따라서 사설 네트워크에 속한 기기들은 외부 인터넷과 직접 통신할 수 없다.

이러한 사설 네트워크가 외부 인터넷에 접속하기 위해서는 라우터에서 네트워크 주소 변환(NAT) 기능을 사용해야 한다. NAT는 사설 IP 주소를 공인 IP 주소로 변환하여 인터넷 통신을 가능하게 해주는 기술이다.

또한, 물리적으로 떨어져 있는 두 개의 사설 네트워크(예: 다른 지역에 있는 회사 지사)를 하나의 네트워크처럼 연결해야 할 경우, 가상사설망(VPN)이나 IP 터널과 같은 기술을 사용하여 인터넷을 통해 안전하게 연결할 수 있다.

3. 1. 가상 사설망 (VPN)

물리적으로 떨어진 두 개의 근거리 통신망(예: 서로 다른 지사의 사무실 네트워크)을 하나의 네트워크처럼 연결해야 할 필요가 있을 때, 가상사설망(VPN)이나 IP 터널 기술을 사용할 수 있다. 공용 인터넷을 통해 이러한 사설 네트워크들을 직접 연결하는 것은 보안 및 주소 체계의 제약으로 인해 어렵기 때문이다.

VPN이나 IP 터널은 공용 네트워크 상에 패킷 캡슐화 기술을 이용하여 가상의 전용 통로를 만든다. 이 과정에서 데이터 패킷은 암호화되어 전송되므로, 마치 두 개의 사설 네트워크가 직접 연결된 것처럼 안전하게 통신할 수 있다.

과거에는 PPTP나 L2TP와 같은 프로토콜을 사용한 VPN 기술이 있었으나, 이들은 보안 취약점이 발견되어 해킹의 위험이 있었다. 이러한 이유로 최근에는 보안성이 더 강화된 SSL 기술을 기반으로 가상사설망을 구성하는 것이 일반적인 추세이다.

3. 2. 예약된 사설 IPv4 네트워크 범위

IPv4 주소 체계에서 약 40억 개의 주소 중 약 1,800만 개의 주소는 사설 네트워크용으로 따로 예약되어 있다.[6] 이 예약된 주소 범위는 공용 인터넷에서는 사용될 수 없으며, 모든 공용 라우터는 이 주소를 가진 패킷을 무시한다. 따라서 사설 네트워크의 기기는 공용 네트워크와 직접 통신할 수 없으며, 외부 네트워크와 연결하려면 라우팅 게이트웨이에서 네트워크 주소 변환(NAT) 기능을 사용해야 한다.

예약된 사설 IPv4 네트워크 범위[6]
이름CIDR 블록주소 범위주소 개수구식 클래스풀 설명
24비트 블록10.0.0.0/810.0.0.0 – 10.255.255.25516,777,216단일 A 클래스.
20비트 블록172.16.0.0/12172.16.0.0 – 172.31.255.2551,048,57616개의 B 클래스 블록의 연속 범위.
16비트 블록192.168.0.0/16192.168.0.0 – 192.168.255.25565,536256개의 C 클래스 블록의 연속 범위.


4. 광역 통신망 연결 기술

광역 통신망(WAN)은 지리적으로 멀리 떨어진 근거리 통신망(LAN)이나 다른 네트워크들을 연결하기 위해 다양한 기술을 사용한다.[3][4] 이는 LAN 환경에서 주로 쓰이는 이더넷이나 Wi-Fi와 같은 기술들이 장거리 데이터 전송에는 적합하지 않기 때문이다. WAN 연결 기술은 OSI 모델의 하위 계층에서 작동하며, 수십에서 수천 킬로미터에 이르는 거리 간의 데이터 전송을 가능하게 한다.

WAN을 구축하는 주요 방식으로는 고정적인 연결을 제공하는 전용선, 필요할 때마다 연결을 맺는 회선 교환, 데이터를 작은 단위로 나누어 보내는 패킷 교환, 그리고 데이터와 음성 전송에 효율적인 셀 릴레이 등이 있다. 이러한 방식들은 각각 비용, 속도, 보안 등에서 다른 특징을 가지므로, 사용 환경과 목적에 따라 적합한 기술이 선택된다.

이러한 연결 방식들은 광섬유, 전화선, 전파 등 다양한 물리적 전송 매체를 통해 구현된다. 기술의 발전과 함께 WAN의 전송 속도는 꾸준히 향상되어 왔다. 오늘날 많은 WAN은 인터넷 서비스 제공자(ISP)가 구축하며, 이들은 Packet over SONET/SDH, 다중 프로토콜 라벨 스위칭(MPLS), 비동기 전송 모드(ATM), 프레임 릴레이 등 다양한 프로토콜과 기술을 활용하여 조직의 LAN을 인터넷에 연결하거나, 조직 내부의 여러 지점들을 연결하는 사설망을 제공한다.

4. 1. 주요 연결 기술

광역 통신망(WAN)을 구성하는 데에는 다양한 연결 기술이 사용된다. 주요 기술 방식과 특징은 다음과 같다.

  • 전용선: 계약 시 지정한 두 지점 간의 고정적인 연결을 제공하는 서비스이다.[7][11] 가장 안전한 연결 방식이지만 가격이 비싸다는 단점이 있다. 주로 점대점 프로토콜(PPP), HDLC, SDLC, HNAS와 같은 프로토콜과 함께 사용된다.
  • 회선 교환: 상대를 지정하여 연결을 설정하고 정보를 전송하는 서비스이다. 연결 대상은 고정적이지 않으며 임의의 대상을 선택할 수 있다. 가격이 저렴하지만, 연결 설정이 필요하다. 점대점 프로토콜(PPP), ISDN 프로토콜에 쓰인다.
  • 패킷 교환: 데이터를 패킷 단위로 나누어 전송하며, 각 패킷에 목적지 정보를 담아 보낸다. 이를 통해 동시에 여러 상대와 통신할 수 있다. X.25나 프레임 릴레이 프로토콜에서 사용된다.
  • 셀 릴레이: 데이터를 고정된 크기의 '셀' 단위로 나누어 전송하는 방식이다. 데이터와 음성 정보를 동시에 효율적으로 전달하는 데 적합하지만, 셀 변환 과정에서 오버헤드가 발생할 수 있다. ATM(비동기 전송 방식) 기술이 대표적이다.


이 외에도 광역 통신망(WAN) 구현에 사용되는 주요 통신 및 네트워킹 기술은 다음과 같다.

이러한 WAN 연결 기술들은 회선 교환 방식의 전화선, 전파를 이용한 무선 전송, 광섬유 등 다양한 물리적 매체를 통해 구현되며, 기술 발전에 따라 전송 속도는 꾸준히 향상되어 왔다.

4. 2. 케이블 종류

광역 통신망(WAN) 링크에는 다양한 종류의 전송 매체와 기술이 사용된다. 대표적인 유선 매체(케이블)는 다음과 같다.

이러한 케이블 외에도 회선 교환 전화선, 전파 전송 등 다양한 기술이 활용된다. 새로운 기술 개발을 통해 전송 속도는 꾸준히 증가해왔다. 1960년대에는 WAN 가장자리에서 110 bit/s 회선이 일반적이었고, 56 또는 64 kbit/s의 코어 링크는 빠른 것으로 간주되었다. 오늘날 가정에서는 전화 접속, 비대칭 디지털 가입자 회선(ADSL), 케이블, WiMAX, 셀룰러 네트워크, 또는 광섬유를 통해 인터넷에 연결한다. 현재 사용 가능한 속도는 전화 연결을 통한 28.8 kbit/s의 28K 모뎀부터 100기가비트 이더넷을 사용하는 최대 100 Gbit/s까지 매우 다양하다.

다음은 과거부터 현재까지 광역 통신망(WAN)을 구현하는 데 사용된 주요 통신 및 네트워킹 기술들이다.

인터넷 서비스 제공자(ISP)는 이러한 다양한 기술을 이용하여 근거리 통신망(LAN)과 LAN을 WAN용 케이블이나 무선 접속 등으로 연결한다. 케이블 간의 접점에는 메인 패치 패널이나 모뎀, 라우터, 레이어2 스위치, 레이어3 스위치와 같은 네트워크 장비가 설치된다. ISP들은 인터넷 교환 지점(IXP)이라는 접점에서 통신 사업자가 제공하는 백본 또는 주요 회선망이라 불리는 대용량 네트워크와 연결되며, 해저 케이블이나 위성 통신 등을 통해 해외의 WAN과도 연결된다.

WAN 기술은 계속해서 발전하여 더 빠른 속도를 제공하고 있다. 예를 들어, AT&T는 2017년에 400기가비트 이더넷의 기업용 시험을 실시했으며,[11] 연구 수준에서는 초당 1 테라비트 이상의 속도도 시연되었다.[12][13]

5. 광역 통신망 서비스 종류

; 전용선 서비스

: 계약 시 지정한 두 지점 간의 고정적인 연결을 제공하는 서비스이다.

; 회선 교환 서비스

: 상대를 지정하여 연결을 설정하고 정보를 전송하는 서비스이다. 연결 대상은 고정적이지 않으며, 임의의 연결 대상을 선택할 수 있다.

; 패킷 교환 서비스

: 목적지를 패킷 단위로 지정하고, 동시에 여러 상대와의 연결을 제공하는 서비스이다.

6. 광역 통신망 주요 프로토콜

광역 통신망(WAN)에서는 데이터를 장거리로 전송하고 서로 다른 네트워크를 연결하기 위해 다양한 통신 프로토콜이 사용된다. 서비스 제공업체가 WAN 링크를 제공할 때 자주 사용하는 프로토콜과 주요 WAN 프로토콜은 다음과 같다.[5]

7. 광역 통신망 성능 향상

광역 통신망의 성능 향상은 때때로 광역 파일 서비스나 WAN 최적화 같은 기술을 통해 이루어진다. 또한, 광역 통신망에 대한 학술 연구는 주로 수학적 모델, 네트워크 에뮬레이션, 네트워크 시뮬레이션의 세 가지 분야로 나눌 수 있다.

참조

[1] 뉴스 What Is a Wide Area Network (WAN)? https://www.lifewire[...] 2017-04-21
[2] 서적 Network+ Study Guide, Fourth Edition Sybex, Inc
[3] 서적 Data Communications and Networking McGraw-Hill 2012-02-17
[4] 학술지 On Wide Area Network Optimization https://ieeexplore.i[...] 2011-10-13
[5] 서적 CCNA Data Center DCICN 640-911 Official Cert Guide https://books.google[...] Cisco Press 2014-11-14
[6] IETF Address Allocation for Private Internets Network Working Group IETF 1996-02-00
[7] 웹사이트 Selecting a WAN Technology (1.2) > WAN Concepts | Cisco Press https://www.ciscopre[...]
[8] 웹사이트 Selecting a WAN Technology (1.2) > WAN Concepts | Cisco Press https://www.ciscopre[...]
[9] 웹사이트 Selecting a WAN Technology (1.2) > WAN Concepts | Cisco Press https://www.ciscopre[...]
[10] 웹사이트 Selecting a WAN Technology (1.2) > WAN Concepts | Cisco Press https://www.ciscopre[...]
[11] 웹사이트 AT&T Completes Industry-Leading 400 Gb Ethernet Testing, Establishing A Future Network Blueprint for Service Providers and Businesses http://about.att.com[...] 2017-09-08
[12] 학술지 Increasing the information rates of optical communications via coded modulation: a study of transceiver performance 2016-02-11
[13] 웹사이트 A New Laser for a Faster Internet - Caltech https://www.caltech.[...] Cal Tech 2014-02-19
[14] 뉴스 A WAN Is a Wide Area Network. Here's How They Work https://www.lifewire[...] 2017-04-21
[15] 서적 Network+ Study Guide, Fourth Edition Sybex, Inc


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