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인터넷 | 유선, 케이블과 와이파이
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안녕하세요, 저는 테스 윈록이에요.
Google에서 일하는 소프트웨어 엔지니어죠.
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여기 질문이 있어요. 사진, 텍스트 메시지,
이메일은 어떻게 이쪽 기기에서 저쪽 기기로
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전송되는 걸까요? 인터넷이 가능하게 만들죠.
인터넷은 정보를 이동하게 하는 물리적 시스템이에요.
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인터넷은 우편 서비스와 무척 흡사하지만,
전송되는 것은 살짝 다르죠.
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인터넷은 상자나 봉투 대신에
바이너리 정보를 전송합니다.
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정보는 비트로 이루어져 있죠. 비트는
서로 반대되는 것의 한 쌍으로 정의됩니다.
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on 또는 off, 예 또는 아니요 처럼요.
보통 1은 on이고 0은 off에요.
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비트에는 2개의 상태가 있으므로, 이진 코드라고 부르죠.
8비트가 모이면 1바이트가 되요.
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1000바이트는 킬로바이트이고,
1000킬로바이트는 1메가바이트이죠.
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노래는 보통 3-4MB로 인코딩되어요.
사진이든, 비디오이든, 노래이든
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인터넷의 모든 것은 비트로 나타나고 전송되죠.
이것은 정보의 원자입니다.
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하지만 1과 0을 한 장소에서 다른 장소로
보내는 것과는 다르죠.
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그러면 실제 유무선으로 보내지는
물리적인 것은 무엇일까요?
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조그만 예를 살펴볼까요. 어떻게 인간은
한 곳에서 다른 곳으로 조그만 정보를
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보낼 수 있는 걸까요.
우리가 1에 대해서는 불을 켜고
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0에 대해서는 불을 끈다고 해보죠.
아니면 삐 소리나 모르스 부호도 좋고요.
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이 방법도 괜찮지만 매우 느리고,
오류도 많고, 전적으로 인간에게 의존합니다.
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우리에게 필요한 것은 기계입니다.
역사를 통틀어, 인간은 이 이진 정보를
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보낼 수 있는 시스템을 많이 만들었어요.
다양한 종류와 매개체를 통해서요.
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오늘날, 우리는 전기, 빛과 라디오 주파수로
비트를 전송합니다. 전기로 비트를 전송하려면,
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구리선으로 연결된 2개의 전구를 상상해 보세요.
한쪽 장치의 오퍼레이터가 전기를 켜면
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전구의 불이 켜집니다. 전기가 없으면,
불도 안켜지죠. 양쪽의 오퍼레이터가
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불을 켜면 1이고 끄면 0이라고 합의합니다.
그러면 우리는 전기를 사용하여
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한 사람에게서 다른 사람에게로 정보를
보낼 수 있는 시스템을 만든 것입니다.
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그러나 조그만 문제가 있어요. 만약
0을 5번 연달아 보내야 한다면,
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어떻게 보내야 하고 양쪽의 사람은
0의 수를 어떻게 셀 수 있을까요?
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해결 방법은 시계나 타이머를 사용하는 겁니다.
오퍼레이터들은 보내는 사람이 초당 1비트를 보내고
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받는 사람은 앉아서 매초를 기록하고
라인을 읽기로 합의할 수 있습니다.
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0을 연달아 5번 보내려면,
불을 끈 다음
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5초를 기다리면, 다른 쪽 사람이
5초를 기록하겠죠.
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1을 연달아 5번 보내려면, 불을 켠 다음
5초를 기다리고, 매 초를 기록하면 되죠.
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분명 우리는 초당 1비트보다 좀 더 빠른 걸
원할 겁니다. 그래서, 대역폭을 늘려야겠죠.
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대역폭이란 장치의 최대 전송량입니다.
대역폭은 비트 전송률로 측정됩니다.
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비트 전송률은 보통 1초의 시간 동안
보낼 수 있는 비트의 수를 말합니다.
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속도의 다른 측정 방법은 지연 속도입니다.
이것은 한 곳에서 다른 곳으로, 소스에서 요청 장치로
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1비트가 이동하는 데 걸리는
시간의 양을 말합니다.
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인간의 유추 능력으로 볼 때, 초당 1비트면
무척 빠른 겁니다. 하지만, 사람이 따라가기 힘들겠죠.
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예를 들어, 3MB 짜리 노래를 3초에
다운로드하고 싶어한다고 해보죠.
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이것은 메가바이트 당 8백만 비트이고
즉, 비트 전송률이 초당 8백만 비트라는 얘기죠.
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인간이 초당 8백만 비트를 보내거나 받을 수는
없습니다. 하지만 기계는 충분히 가능하죠.
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하지만 어떤 종류의 케이블로
메시지를 보내고 신호는 얼마나
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멀리 갈 수 있을까요.
집, 사무실, 학교에서 흔히 볼 수 있는
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이더넷 유선을 사용하면 신호가 끊기거나
몇 백 미터만 떨어져도 간섭이 생길겁니다.
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인터넷의 경우, 전 세계에서 사용하려면
정말 먼 거리에 비트를 보낼 수 있는
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다른 방법을 사용해야 합니다.
바다를 건너야 되는 거죠.
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그럼 어떤 방법을 사용할 수 있을까요?
전선을 통하는 전기보다 훨씬 더 빠른 것이
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무엇일까요? 빛입니다. 광섬유 케이블을 사용하여
한 장소에서 다른 장소로 광선처럼
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비트를 보낼 수 있습니다. 광섬유 케이블은
빛을 반사하도록 엔지니어링된 유리 실입니다.
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광선을 케이블로 쏘아 보내면, 빛은 다른 쪽
끝에 닿을 때까지 케이블의 길이만큼
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위아래로 파장을 일으킵니다.
이 파장의 각도에 따라, 다수의 비트를
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동시에 보낼 수 있게 됩니다.
이 모두는 빛의 속도로 이동하죠.
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따라서 광섬유는 정말로 빠릅니다. 하지만,
신호는 오랜 거리를 이동해도 저하되지 않습니다.
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이렇게 신호 손실없이 수 백 마일을
이동할 수 있는 것입니다.
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해저를 가로지르는 광섬유 케이블을 사용하여
한 대륙과 다른 대륙을 연결합니다.
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2008년 이집트의 알렉산드리아 근처에 있는
케이블이 절단되어 중동과 인도 대부분의
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지역에 인터넷이 차단되는 사건이 있었습니다.
우리는 인터넷을 당연한 것으로 여기지만,
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사실 인터넷은 정말로 취약한 시스템입니다.
그리고 광섬유는 획기적이지만
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정말 값이 비싸며 작업하기가 어렵습니다.
대부분의 경우에는, 구리 케이블을 사용합니다.
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그런데 선이 없으면 비트를 어떻게 이동할까요?
무선으로 보낼 수 있는 방법은 무엇일까요?
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무선 비트 전송 기계는 보통 무선 신호를 사용하여
한 장소에서 다른 장소로 비트를 전송합니다.
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이 기계는 1과 0을 다양한 주파수의
전파로 번역합니다.
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수신하는 기계는 이 프로세스를 거꾸로 하여
전파를 컴퓨터가 이해하는 이진수로 바꿉니다.
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이러한 무선 통신으로 인터넷이 모바일로 됩니다.
하지만 무선 신호가 멀리 이동하면
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완전히 알아 들을 수 없게 됩니다.
시카고에서 로스앤젤레스의 라디오 방송을
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들을 수 없는 거죠. 무선 통신이
위대하긴 하지만, 오늘날 여전히
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유선 인터넷에 의존합니다. 와이파이를 사용하는
커피숍에 있다면, 비트는 무선 라우터로 간 다음
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물리적인 선을 통해 전송되어
인터넷의 정말 먼 거리를 이동합니다.
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비트를 보내는 물리적인 방법이 미래에
바뀔 수도 있습니다.
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위성간의 레이저 송신이나, 풍선 또는 드론에서
쏘는 전파처럼요.
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하지만, 기본적인 정보의 이진수 표현과
그러한 정보를 보내고 받는 프로토콜은
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상당 부분 동일할 것입니다.
단어, 이메일, 이미지, 고양이 동영상,
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강아지 동영상 등 인터넷에 있는
모든 것은 이러한 1과 0으로 분할되어
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전기 펄스, 광선, 전파 등의 수 많은
수단으로 전송됩니다.