01. 인터넷
“인터넷”은 전 세계 수 많은 컴퓨터 사용자들이 접속되어 있는 거대한 컴퓨터 네트워크입니다. 인터넷은 TCP/IP 프로토콜을 사용하는 글로벌 네트워크입니다. 인터넷의 역사는 “웹(WEB)”의 발전 과정을 통해서 알아볼 수 있습니다.
1) 인터넷 역사
인터넷은 1969년 미국 국방성의 컴퓨터 네트워크인 “아르파넷”에서 탄생했습니다. 처음에는 군사 프로젝트로서 이용되었지만, 점점 사용 범위가 커짐에 따라 군사용 네트워크를 “밀넷”, 민간용 네트워크를 “아르파넷”으로 분리하고 아르파넷은 “인터넷”이라는 이름으로 사용되기 시작했습니다.
그 이후, 본격적으로 웹(WEB)이 발전하기 시작했고 1989년 세계 최초 웹 브라우저인 “월드와이드웹(WWW)”이 탄생하고, 1993년에는 그래픽 기반 웹 브라우저 “모자이크”, 1994년에는 상용화 브라우저인 “넷스케이프 네비게이터”가 만들어지고, 1995년 마이크로소프트사에서 그 유명한 “인터넷 익스플로러”가 개발되었습니다.
웹이 발전한 후에는 모바일 및 소셜 인터넷이 활발하게 개발되기 시작했습니다. 2004년 세계 최대 소셜 네트워크 서비스(SNS)인 “페이스북”이 개발되었고, 2006년에 “트위터”, 2010년에 “인스타그램”이 개발되었고 지금까지 많은 인기를 얻고 있습니다.
2) 월드와이드웹 (World Wide Web)
“월드와이드웹(WWW)”은 하이퍼텍스트 방식으로 많은 사람들이 인터넷에 흩어진 다양한 정보를 찾을 수 있고 또한 공유할 수 있는 전 세계적인 광역 정보 서비스입니다. 위에서 소개한 모자이크, 넷스케이프 네비게이터, 인터넷 익스프로러 등 많은 웹 브라우저가 개발되는 데 있어 중요한 역할을 했습니다.
(1) 하이퍼텍스트 (HyperText)
“하이퍼텍스트”는 링크를 통해 개별 정보를 유기적으로 연결하며, 비연속적 & 비선형적 체계로 구성된 전자 텍스트입니다. 웹 서버에서 정보는 하이퍼텍스트 형식으로 작성되어 홈페이지 단위로 관리되며, 하이퍼텍스트는 링크로 연결되어 문서에 접근한 사용자는 하이퍼텍스트를 통하여 다른 문서로 즉시 접근할 수 있습니다.
(2) URL (Uniform Resource Locator)
“URL”은 웹에서 사용하는 표준 주소 표기 방식입니다. 방대한 규모의 네트워크에 연결된 컴퓨터 안에서 빠르고 정확하게 특정 파일을 찾기 위해서는 해당 정보의 정확한 위치 정보가 필수적입니다. 이때, 이 위치 정보를 나타내는 방식이 바로 URL입니다.
| URL = 프로토콜명://사이트 주소/파일 디렉토리/파일명 |
인터넷에서 주로 사용하는 URL은 “IP주소”와 “도메인 네임”이 있습니다.
“IP 주소”는 인터넷에 연결된 기기를 식별하고 통신하기 위한 특수한 값입니다. 모든 컴퓨터는 숫자로 표현된 IP 주소를 가집니다. 32비트의 2진수 체계이지만, 사람이 사용할 때는 4개의 10진수로 표현됩니다. ex) 128.213.30.27
“도메인 네임”은 IP 주소와 같이 이뤄진 인터넷의 컴퓨터 주소를 영문으로 표현한 것입니다. DNS(Domain Name System)이 개발되어 문자로 된 주소를 사용할 수 있게 되었습니다. ex) https://youtube.com
(3) 웹 클라이언트 / 웹 서버 (Web Client, Web Server)
“클라이언트/서버”는 두 프로그램이 상호 작용하는 방식을 나타내는 용어입니다. 서비스를 요청하는 쪽이 “클라이언트”, 클라이언트가 요청한 서비스를 제공하는 쪽을 ”서버” 라고 부릅니다.
“웹 클라이언트/웹 서버”는 웹을 적용한 클라이언트/서버라는 뜻이며, 웹 클라이언트가 웹 브라우저를 통하여 데이터를 요청하면 인터넷에 연결된 웹 서버는 요청에 응답하여 해당 정보를 웹 클라이언트에게 제공합니다.
3) TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)
“TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)”는 서로 다른 컴퓨터를 연결하여 데이터를 전송하기 위해 사용하는 통신 프로토콜들의 집합입니다. 인터넷에서 사용하는 프로토콜을 TCP와 IP이고 각종 프로토콜을 통틀어 TCP/IP라고 부릅니다.
인터넷 프로토콜은 보통 기능별로 4계층으로 나눌 수 있습니다. TCP/IP 계층은 아래서부터 네트워크 계층, 인터넷 계층, 전송 계층, 응용 계층으로 구분됩니다.
- 네트워크 계층: 물리적 네트워크를 통한 실제 데이터 송수신을 담당합니다.
- 인터넷 계층: 네트워크 계층의 도움을 받아 데이터를 목적지 호스트까지 전달합니다.
- 전송 계층: 최종 통신 목적지를 지정하고 오류 없이 데이터를 전달합니다.
- 응용 계층: 전송 계층을 기반으로 한 다수의 프로토콜과 이를 사용하는 응용 프로그램을 모두 포함합니다.
TCP/IP에서 데이터를 전송할 때는 각 프로토콜에서 정의한 제어 정보가 필요합니다. (이때 제어 정보에는 IP 주소, 포트 번호, 오류 체크 코드 등이 있습니다.) 제어 정보는 위치에 따라 앞쪽에 붙는 “헤더(Header)”와 뒤쪽에 붙는 “트레일러(Trailer)”로 나뉩니다. 데이터는 이 제어 정보가 결합된 “패킷” 형태로 전송됩니다.
02. 모바일 컴퓨팅
1) 모바일 컴퓨팅 발전
“모바일 컴퓨팅”이란 모바일 기기를 이용하여 언제 어디서든지 쉽게 컴퓨터를 다룬다는 의미입니다. 컴퓨터 환경이 발전됨에 따라 모바일 컴퓨팅 시대가 열렸습니다. 모바일 기술이 빠르게 발전되기 위해서는 “고속 네트워크 기술”, “모바일 하드웨어”, “모바일 소프트웨어” 이 3가지가 필수적입니다. 무선 인터넷으로도 빠른 송수신이 가능해야 하며, 소형 & 경량의 하드웨어 제조 기술이 필요하며, 하드웨어에 올라가는 소프트웨어 프로그램 또한 필요합니다.
2) 무선 네트워크 기술
모바일 컴퓨팅에 있어서 무선 네트워크 기술은 절대 빠질 수 없는 중요한 주제입니다. 다양한 무선 네트워크 기술이 모바일 컴퓨터 기술을 한층 끌어올렸습니다. 대표적인 무선 네트워크 기술로는 “이동 통신”, “와이파이”, “무선 PAN 기술” 등이 있습니다.
(1) 이동 통신
"이동 통신"은 모바일 기기에서 데이터를 전송할 수 있도록 파장이 짧은 고주파를 이용하는 무선 네트워크 기술입니다. 이동성을 위하여 네트워크 서비스 제공 지역을 여러 개의 “셀”로 나누고 셀 사이를 이동할 때는 서비스가 끊기지 않도록 “핸드오버” 기술을 사용합니다.
이동통신 기술을 1G 통신에서 2G, 3G를 거쳐 4G를 지나 5G까지 발전했습니다. 세대별 이동 통신 기술의 특징을 알아보겠습니다.
- 1세대(1G): 1984년에 상용화된 아날로그 방식의 음성 서비스입니다.
- 2세대(2G): 1990년대에 상용화에 성공한 GSM과 CDMA 기술을 통해 음성 & 문자 메세지. 무선 인터넷이 가능해졌습니다.
- 3세대(3G): 2000년대부터 음성 데이터 전송, 영상 통화, 고속 무선 데이터 통신망 등이 사용 가능해졌습니다.
- 4세대(4G): 2012년부터 무선 광대역 통신이 가능해졌으며 LTE 기술 표준을 사용하기 시작했습니다.
- 5세대(5G): 2019년부터 사용되기 시작했으며, 4G보다 최대 전송 속도, 고속 이동성, 전송 지연 시간, 최대 연결 가능 기기 수 등이 발전된 무선 네트워크이며, 4차 산업 혁명(AI, AR, VR 등)에 핵심적인 기술입니다.
(2) 와이파이 (Wi-Fi)
“와이파이”는 전자 기기들을 무선 LAN에 연결하는 기술이며, 유선 네트워크 같은 통신 서비스를 사용자들에 무료로 제공해줍니다. 2.4GHz와 5GHz라는 두 가지 주파스 대역을 이용하며, 실내에서는 보통 10~30m의 전송 범위를 지원합니다. 벽과 같은 장애물에는 통신에 제약을 받기도 한다는 단점이 있습니다. 무선 LAN의 무선 공유기를 통해 서로 연결되는 와이파이는 대중들에게 매우 익숙한 기술이며 생활 곳곳에서 광범위하게 사용되고 있습니다.
(3) 무선 PAN
“무선 PAN”은 가까운 거리에 있는 모바일 기기 간 데이터를 송수신할 수 있는 기술입니다. “무선 개인 근거리 통신망 기술”이라고도 불립니다. 대표적인 무선 PAN 기술로는 “Bluetooth”, “NFC”, “ZigBee” 등이 있습니다.
(3-1) 무선 PAN - Bluetooth
“Bluetooth”는 근거리에 있는 기기를 서로 연결하여 정보를 교환하는 무선 PAN 기술입니다. 와이파이와 마찬가지로 2.4GHz 주파수 대역을 사용합니다. 그러나 와이파이에 비해 훨씬 짧은 거리에서 더 느린 속도로 통신합니다. 그렇지만 장애물에 제약을 받지 않으며 짧은 거리에서 느린 속도로 통신하기에 전력 소모가 낮다는 장점이 있습니다.
(3-2) 무선 PAN - NFC
“NFC”는 약 10cm 정도의 매우 가까운 거리에서 양방향 무선 통신을 하는 RFID(Radio Frequency Identification) 기술입니다. 대표적으로 모바일 결제, 출입 통제 시스템, 제품 추적 등에 주로 사용되며 NFC를 탑재한 기기는 태그와 리더 역할을 모두 수행 가능하여 양방향 통신이 가능합니다.
(3-3) 무선 PAN - ZigBee
“ZigBee”는 저속, 저비용, 저전력의 무선 네트워크 기술입니다. 주로 낮은 속도의 전송 속도만 필요로 하며 배터리 하나로도 수년 동안 작동할 수 있어야 하는 환경에서 주로 사용됩니다. 대표적으로 침입자 및 연기 경보, 산업 제어, 조명 스위치, 온도 조절기 같은 간헐적으로 데이터를 전송하는 느린 애플리케이션에 적합합니다.
03. 사물 인터넷
1) 사물인터넷 개념
“사물인터넷(IoT)”은 각종 물체에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술입니다. 인터넷에 연결된 사물들은 데이터를 송수신하며 정보를 분석하여 사용자에게 제공합니다. 이때 사물들은 가전제품, 웨어러블 기기, 자동차 등 굉장히 범위가 넓습니다. 사물인터넷은 통신망으로 연결되어 누구든지 인식 가능하며, 자체 주소를 지정 가능한 물리적 사물로 구성된 광범위하고 조직적인 네트워크입니다.
2) 사물인터넷 기술
사물인터넷의 핵심 기술은 “센싱 기술”, “유무선 네트워크 기술”, “서비스 인터페이스 기술”, “보안 기술”로 구분됩니다.
(1) 센싱 기술 (Sensing)
“센싱 기술”은 사물이 가진 데이터를 인식하고 추출하여 인터넷으로 전송하는 기술입니다. “MEMS(Micro Electro Mechanical System)”, “SoC(System on Chip)”, “임베디드 소프트웨어 기술”이 발전함에 따라 더욱 지능화된 스마트 센서가 활용되고 있습니다.
(2) 유무선 네트워크 기술
“유무선 네트워크 기술”은 분산된 컴퓨팅 자원을 유무선 통신으로 연결하여 고속 처리, 병렬 처리하는 기술입니다. 이 기술을 사용하기 위해서는 다양한 기기들이 실시간으로 통신 가능한 네트워크망이 필요한데, 연결된 네트워크 안에서 클라우드 데이터 저장과 처리 작업이 동시에 이루어집니다.
(3) 서비스 인터페이스 기술
“서비스 인터페이스 기술”은 각종 서비스 분야와 형태에 알맞게 정보를 가공 & 처리 & 융합하는 기술입니다. 서비스 인터페이스에서는 “센서 게이트웨이”의 역할이 굉장히 중요한데, “미들웨어 시스템”을 통하여 여러 가지 중요한 일들을 담당합니다.
(4) 보안 기술
사물인터넷은 굉장히 광범위한 사물 공간 연결망입니다. 그 말은 광범위한 사물 공간 연결망 안에 있는 사물은 모두 해킹의 대상이라는 것입니다. 그렇기에 보안 기술은 무엇보다 중요하게 다루어져야 합니다. 적용 분야별로 기능, 애플리케이션, 인터페이스가 다르기에 그에 맞게 적용되어야 합니다.
