- 네트워크의 개념과 구성 요소를 구체적인 예를 들어 설명할 수 있다.
- 유선 통신과 무선 통신의 특성을 비교하고, 상황에 맞는 연결 방식을 선택할 수 있다.
- 공유·협력·소통을 위한 네트워크 환경(공유기, 공유 설정 등)을 직접 구성할 수 있다.
생각 열기 — 메시지의 비밀 여행
친구에게 "안녕!"이라고 메시지를 보내는 순간을 떠올려 보세요. 보내기 버튼을 누르고 친구의 화면에 메시지가 뜨기까지 걸리는 시간은 1초도 되지 않습니다. 그런데 그 짧은 순간, 메시지는 여러분의 스마트폰을 떠나 기지국 또는 와이파이 공유기를 지나, 통신사의 거대한 장비들을 거쳐, 어쩌면 바다 건너 데이터센터까지 다녀옵니다.
① 메시지는 어떤 길을 따라 친구에게 갈까요? ② 같은 메시지를 보내도 매번 같은 길로 갈까요? ③ 만약 중간의 어떤 장비가 고장 나면 메시지는 사라질까요? — 이 차시가 끝나면 모두 답할 수 있게 됩니다!
네트워크란 무엇일까
연결되는 순간, 컴퓨터는 더 강해진다
네트워크(network)는 여러 대의 컴퓨팅 시스템이 서로 연결되어 데이터를 주고받을 수 있는 체계를 말합니다. 이름 그대로 그물망(net)처럼 얽힌 연결을 통해 컴퓨터들은 파일을 공유하고, 함께 협력하고, 서로 소통합니다. 혼자였다면 계산기에 불과했을 컴퓨터가 네트워크에 연결되는 순간, 전 세계의 지식과 사람에게 닿을 수 있게 되지요.
네트워크의 3가지 구성 요소
노드 (Node)
네트워크에 연결된 장치들. 컴퓨터, 스마트폰 같은 단말 장치와 공유기, 스위치, 라우터 같은 중계 장치가 있어요.
링크 (Link)
노드와 노드를 잇는 통신 매체. 케이블로 잇는 유선 링크와 전파로 잇는 무선 링크가 있어요.
프로토콜 (Protocol)
데이터를 주고받는 약속(규칙). 언어가 달라도 서로 통하도록, 전 세계 컴퓨터는 같은 약속을 따라요. (예: TCP/IP, HTTP)
한국 사람과 프랑스 사람이 대화하려면 공통 언어가 필요하듯, 제조사도 운영체제도 다른 전 세계의 컴퓨터들이 통신하려면 공통의 규칙이 필요해요. "데이터는 이렇게 쪼개고, 주소는 이렇게 붙이고, 받으면 이렇게 답한다"라는 세밀한 약속들이 모여 인터넷을 움직입니다. 인터넷의 핵심 약속이 바로 TCP/IP입니다.
네트워크의 크기 — LAN에서 인터넷까지
| 구분 | 범위 | 예시 |
|---|---|---|
| LAN (근거리 통신망) | 건물·교실 등 가까운 범위 | 학교 컴퓨터실, 우리 집 공유기에 연결된 기기들 |
| WAN (원거리 통신망) | 도시·국가 등 넓은 범위 | 통신사가 도시와 도시를 연결한 망 |
| 인터넷 (Internet) | 전 지구 | 전 세계의 수많은 네트워크를 서로 연결한 '네트워크의 네트워크' |
유선 통신과 무선 통신
선이 있는 길, 선이 없는 길
유선 통신은 케이블이라는 '물리적인 길'로 데이터를 보냅니다. 구리선으로 전기 신호를 보내는 이더넷(Ethernet) 케이블, 빛 신호로 초고속·장거리 전송이 가능한 광케이블이 대표적이에요. 길이 정해져 있으니 빠르고, 안정적이고, 전파 간섭이 없지만 케이블이 닿는 곳에서만 쓸 수 있지요.
무선 통신은 눈에 보이지 않는 전파에 데이터를 실어 보냅니다. 공유기를 중심으로 한 와이파이(Wi-Fi), 기기끼리 가까이서 짝을 지어(페어링) 연결하는 블루투스(Bluetooth), 기지국을 통해 어디서나 연결되는 LTE·5G, 교통카드를 '찍을' 때 쓰이는 NFC까지 종류가 다양해요. 이동하면서 자유롭게 쓸 수 있지만, 벽이나 거리, 전파 간섭의 영향을 받습니다.
🔌 유선 네트워크
- 속도: 매우 빠르고 일정함
- 안정성: 간섭이 거의 없음
- 보안: 물리적 접근이 필요해 상대적으로 유리
- 이동성: 케이블 범위로 제한 ❌
- 예: 이더넷, 광케이블, 해저 케이블
📡 무선 네트워크
- 이동성: 어디서나 자유롭게 ⭕
- 설치: 케이블 공사가 필요 없음
- 속도·안정성: 거리·장애물·간섭의 영향
- 보안: 전파를 가로챌 수 있어 암호화 필수
- 예: 와이파이, 블루투스, LTE·5G, NFC
대륙과 대륙 사이의 인터넷 데이터 중 약 99%는 해저 케이블을 통해 오갑니다. 전 세계 바다 밑에는 지구를 30바퀴 이상 감을 수 있는 길이의 광케이블이 깔려 있어요. 우리가 해외 유튜브 영상을 보는 순간에도 데이터는 태평양 바닥의 케이블 속을 빛의 속도로 달리고 있답니다.
각 상황에 더 알맞은 연결 방식을 골라 보세요. 카드를 누른 뒤, 알맞은 바구니를 클릭!
🔌 유선이 유리해요
📡 무선이 유리해요
💡 판단 기준: 이동해야 하는가? 케이블을 설치할 수 있는가? 속도와 안정성이 얼마나 중요한가?
데이터는 어떻게 전달될까 — 패킷과 주소
택배 시스템을 닮은 인터넷
인터넷에서 데이터는 통째로 전송되지 않습니다. 사진 한 장도 수백 개의 패킷(packet)으로 잘게 쪼개진 뒤, 각 조각에 받는 주소·보내는 주소·순서 번호를 붙여 따로따로 보냅니다. 마치 큰 이삿짐을 여러 개의 택배 상자에 나누어 보내는 것과 같아요.
패킷으로 분할
데이터를 작은 조각으로 나누고 순서 번호를 붙여요. 일부가 사라져도 그 조각만 다시 보내면 돼요.
IP 주소
네트워크 위 모든 기기가 가진 고유한 주소예요. 택배의 받는 사람 주소처럼, 패킷이 찾아갈 목적지를 알려 줘요. (예: 203.0.113.7)
라우터
갈림길마다 서 있는 교통경찰! 패킷의 목적지 주소를 보고 가장 알맞은 길을 골라 다음 구간으로 보내 줘요.
DNS
"www.google.com"처럼 사람이 기억하기 쉬운 이름을 컴퓨터가 쓰는 IP 주소로 바꿔 주는 인터넷의 전화번호부예요.
같은 메시지에서 나온 패킷이라도 각자 다른 경로로 이동할 수 있어요. 어떤 길이 막히면 라우터가 다른 길로 보내 주고, 도착한 패킷들은 순서 번호에 따라 다시 조립됩니다. 그래서 인터넷은 일부 회선이 끊겨도 멈추지 않는 강인한 네트워크가 될 수 있는 거예요. 아래 시뮬레이터에서 직접 확인해 보세요!
메시지를 입력하고 전송해 보세요. 메시지가 패킷으로 쪼개져 서로 다른 길로 이동합니다. 전송 중에 라우터(주황 원)를 클릭해 고장 내 보세요 — 패킷이 어떻게 살아남는지 관찰!
네트워크의 모양 — 토폴로지
어떻게 연결하느냐가 성능과 생존력을 결정한다
컴퓨터들을 연결하는 방법은 한 가지가 아닙니다. 연결의 모양, 즉 토폴로지(topology)에 따라 네트워크의 속도, 비용, 고장에 견디는 힘이 달라져요. 아래 실험실에서 링크(선)나 컴퓨터를 클릭해 고장 내고, 통신이 어떻게 변하는지 실험해 보세요.
구조를 고른 뒤, 선(링크)이나 컴퓨터를 클릭해 고장 내 보세요. 서로 통신할 수 있는 컴퓨터 쌍이 몇 개나 남는지 확인!
| 구조 | 장점 | 단점 | 쓰이는 곳 |
|---|---|---|---|
| 성형 | 관리 쉬움, 한 컴퓨터가 고장 나도 나머지는 정상 | 중앙 장비가 고장 나면 전체 마비 | 가정·학교의 공유기 중심 LAN |
| 버스형 | 케이블이 적어 저렴 | 중심 케이블이 고장 나면 전체 네트워크가 마비될 수 있음, 동시 통신 시 충돌 | 초기 LAN (현재는 드묾) |
| 링형 | 구조 단순, 차례대로 전달 | 데이터가 한 방향으로 도는 단방향 링은 한 곳만 끊겨도 전체가 멈춤 (양방향 링은 두 곳이 끊기면 분리) | 일부 도시 기간망 |
| 그물형 | 일부가 끊겨도 우회 가능 — 가장 튼튼 | 케이블·비용이 많이 듦 | 인터넷 백본망, 군사망 |
공유와 협력을 위한 네트워크 환경 구성
직접 만들어 보는 우리 집·우리 교실 네트워크
우리 집의 네트워크는 성형 토폴로지의 작은 LAN입니다. 통신사에서 들어온 인터넷 회선이 공유기에 연결되고, 공유기가 TV·노트북·스마트폰에 IP 주소를 나눠 주며 하나의 네트워크로 묶어 줘요. 이렇게 구성된 네트워크 안에서는 다양한 공유가 가능해집니다.
파일 공유
같은 네트워크의 컴퓨터끼리 폴더를 공유하면 USB 없이 파일을 주고받을 수 있어요.
프린터 공유
프린터 한 대를 교실의 모든 컴퓨터가 함께 사용할 수 있어요.
클라우드 공유
인터넷 너머의 저장 공간에 파일을 올려 두면 어떤 기기·어디서든 접근하고 함께 편집할 수 있어요.
핫스팟
스마트폰을 임시 공유기로! 이동통신망(LTE·5G)을 와이파이로 바꿔 노트북에 나눠 줄 수 있어요.
[기본] 우리 집(또는 교실)의 네트워크 지도를 그려 보세요.
- 인터넷 회선이 들어오는 지점(모뎀/공유기)을 중앙에 그립니다.
- 연결된 모든 기기를 찾아 그리고, 유선 연결은 실선, 무선 연결은 점선으로 표시합니다.
- 각 기기가 유선/무선 중 그 방식으로 연결된 이유를 한 줄씩 적어 봅니다.
- 지도에 그린 기기 중 사물인터넷 기기(스마트TV, AI 스피커, 로봇청소기, 스마트 전구 등)를 ★표시하고, 각각 어떤 무선 기술(와이파이/블루투스 등)로 연결되어 있는지 조사합니다.
[도전] 모둠별로 협업 문서(클라우드)를 만들어 네트워크 지도를 함께 완성하고, 스마트폰 핫스팟을 켜서 모둠 노트북을 연결해 보세요. 연결 후 설정 화면에서 내 기기가 받은 IP 주소를 확인해 봅시다. 스마트 전구·스마트 플러그 같은 IoT 기기가 있다면 공유기에 새 기기를 등록하는 과정도 직접(또는 제조사 앱의 안내 영상으로) 따라 해 보세요 — 2~3차시에서 바로 이 연결 위에 사물인터넷을 올립니다! (학교 정책에 따라 선생님의 안내를 따르세요)
공유 설정에는 반드시 비밀번호를 걸고, 모르는 사람이 접속할 수 있는 공개 와이파이에서는 파일 공유를 꺼 두세요. 공유는 편리한 만큼 보안과 함께여야 해요. (보안은 5단원에서 깊이 배워요!)
확인 문제
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1차시 확인 문제
4문항 · 즉시 채점
1네트워크에서 데이터를 주고받기 위해 정한 통신 규칙을 무엇이라고 하는가?
2유무선 통신의 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
3패킷 교환 방식에 대한 설명으로 옳은 것은?
4우리 집 공유기 네트워크에서 공유기가 고장 나면 모든 기기의 인터넷이 끊긴다. 이런 특성을 가진 토폴로지는?
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교육과정 너머, 궁금한 만큼 깊이!
심화인터넷의 설계도 — TCP/IP 4계층
인터넷 통신은 역할에 따라 층(layer)으로 나뉘어 설계되어 있어요. 택배에 비유하면 이해가 쉬워요.
| 계층 | 하는 일 | 택배 비유 | 대표 프로토콜 |
|---|---|---|---|
| 응용 계층 | 사용자가 쓰는 서비스의 데이터 생성 | 보낼 물건 준비 | HTTP(웹), SMTP(메일), FTP(파일) |
| 전송 계층 | 데이터 분할, 도착 확인, 재전송 | 상자에 나눠 담고 송장 번호 부여 | TCP, UDP |
| 인터넷 계층 | 주소를 보고 경로 결정 | 물류 허브에서 행선지 분류 | IP |
| 네트워크 접근 계층 | 실제 신호로 변환해 전송 | 트럭·비행기로 운송 | 이더넷, Wi-Fi |
믿을 수 있는 전달이 필요한 웹·메일은 TCP(도착 확인 + 재전송)를, 속도가 생명인 게임·영상통화는 UDP(확인 없이 빠르게)를 사용해요. 게임에서 '핑(ping)'이 높으면 답답한 이유, 이제 알겠지요?
왼쪽의 층을 직접 눌러 보세요 — 메시지가 아래층으로 내려갈수록 각 층의 머리표(헤더)가 택배 포장처럼 겹겹이 붙습니다. 이것을 캡슐화라고 해요.
심화IP 주소가 모자라다? — IPv4와 IPv6
전통적인 IP 주소 체계인 IPv4는 약 43억 개(2³²)의 주소를 만들 수 있어요. 많아 보이지만, 전 세계 인구보다 적고 1인당 기기가 여러 대인 시대에는 턱없이 부족해요. 그래서 등장한 IPv6는 2¹²⁸개 — 지구상의 모래알마다 주소를 붙이고도 남는 개수랍니다.
- IPv4: 203.0.113.7처럼 숫자 4묶음 (32비트)
- IPv6: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334처럼 16진수 8묶음 (128비트) — 연속된 0 묶음은 '::'로 줄여 쓸 수 있어요 (2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334)
로그 눈금에서는 한 칸이 10배예요. IPv4와 세계 인구는 거의 같은 자리(주소가 모자란 이유!), IPv6는 모래알·별보다도 한참 오른쪽 — 사실상 고갈 걱정이 없는 크기랍니다.
사물인터넷 시대에 수백억 개의 사물이 각자 주소를 가지려면 IPv6가 꼭 필요해요. 다음 차시(사물인터넷)와 바로 연결되는 이야기죠!
심화하늘에서 내려오는 인터넷 — 위성 인터넷과 6G
케이블도 기지국도 닿지 않는 사막, 바다, 산간 지역은 어떻게 인터넷에 연결할까요? 최근에는 지구 저궤도(고도 약 550km)에 수천 개의 소형 위성을 띄워 지구 전체에 인터넷을 공급하는 서비스(예: 스타링크)가 상용화되었어요. 전쟁이나 재난으로 지상 통신망이 파괴된 지역에서도 위성 인터넷이 활약하고 있죠.
| 구분 | 고도 | 신호 왕복 지연 | 특징 |
|---|---|---|---|
| 정지궤도 (GEO) | 약 35,800km | 약 0.5초 수준 | 위성 1대가 지구의 넓은 면을 커버하고 항상 같은 자리에 떠 있음 — 방송·기상 위성에 적합 |
| 저궤도 (LEO) | 약 340~1,200km | 약 0.02~0.05초 | 가까워서 빠르지만 머리 위를 금방 지나가 버림 → 수천 대가 릴레이해야 함 (스타링크가 위성을 떼로 띄우는 이유!) |
한편 차세대 이동통신 6G는 2030년 무렵 상용화를 목표로 연구 중이에요. 5G보다 최대 50배 빠른 속도로, 실시간 홀로그램 통신, 완전 자율주행, 원격 로봇 수술 등을 가능하게 할 것으로 기대됩니다. 위성과 지상망을 하나로 묶는 것도 6G의 핵심 목표 중 하나예요.
진로네트워크를 직업으로 — 이런 일을 해요
네트워크 엔지니어
기업·기관의 네트워크를 설계하고 구축·운영해요. 수만 명이 쓰는 망이 멈추지 않게 지키는 사람!
클라우드 인프라 엔지니어
데이터센터와 클라우드의 거대한 네트워크를 소프트웨어로 관리해요.
통신 표준 연구원
6G처럼 미래의 통신 기술과 국제 표준을 연구해요. 우리나라는 5G 세계 최초 상용화 국가로 이 분야 경쟁력이 높아요.
네트워크 보안 전문가
네트워크를 위협하는 해킹을 막아요. (5단원에서 자세히!)
한눈에 정리
- 네트워크 = 노드(장치) + 링크(매체) + 프로토콜(약속)로 이루어진 연결 체계
- 유선은 빠르고 안정적, 무선은 자유롭고 편리 — 상황에 맞게 선택!
- 데이터는 패킷으로 쪼개져 IP 주소를 보고 라우터의 안내로 여행하며, 길이 막히면 우회한다
- 연결의 모양(토폴로지)이 네트워크의 성능과 생존력을 결정한다
- 공유기를 중심으로 파일·프린터·클라우드 공유 환경을 직접 구성할 수 있다