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