서로 다른 휴대폰끼리 어떻게 연결 되는걸까? : 무선통신 기초부터 통신 프로토콜(TCP/IP)의 모든 것

 

무선통신의 세계, TCP/IP로 시작하다

 

우리 모두가 사용하는 휴대폰, 그리고 그 속의 보이지 않는 통신 시스템, 스마트폰으로 간단히 메시지를 보내고, 친구와 화상 통화를 하는 동안 무선 통신이 어떻게 작동하는지 궁금하신 적 있으신가요? TCP/IP라는 용어가 낯설게 들릴 수 있지만, 사실 우리 주변에서 매일 사용되고 있습니다. 오늘은 무선 통신의 기초부터 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)까지 쉽게 알아보도록 하겠습니다.

 

 

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목차

 

1. TCP/IP란 무엇인가?
2. 무선 통신의 시작: 역사를 통해 본 발전
3. 무선 이동통신의 작동 원리
4. 쉽게 이해하는 TCP/IP: 택배와 도로의 비유
5. 무선 통신과 TCP/IP의 역할: 무엇이 어떻게 연결되나?
6. 다음 포스트 예고: 비트, 바이트, 패킷 이야기

 

 

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 용어 간단 정리

 

용어	설명
TCP(트랜스미션 컨트롤 프로토콜)	Transmission Control Protocol, 데이터의 신뢰성 관리
IP(인터넷 프로토콜)	Internet Protocol, 데이터의 주소 설정 및 경로 관리
프로토콜	컴퓨터와 네트워크 장치 간의 통신 규칙 (데이터를 어떻게 주고받을지에 대한 약속)
기지국	휴대폰과 네트워크를 연결해주는 중계 장치
주파수	무선 통신에서 데이터를 전송하는 전파의 특성
무선통신	전파를 이용해 데이터를 송수신하는 통신 방식

 

 

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1. TCP/IP란 무엇인가?

 

 

 

TCP/IP는 인터넷과 네트워크 통신의 핵심 프로토콜입니다. TCP(Transmission Control Protocol)는 데이터를 정확하고 신뢰성 있게 전송하는 역할을 하며, IP(Internet Protocol)는 데이터의 주소를 설정하여 어디로 보낼지를 결정합니다. 이 두 가지가 함께 작동하여 데이터(문자, 사진 등)가 올바른 경로로 정확하게 전달되도록 도와줍니다.

구분	역할	주요 기능
TCP	신뢰성 있는 데이터 전송	데이터 패킷의 순서 관리, 오류 검출 및 재전송
IP	데이터의 경로 설정	데이터의 출발지와 목적지 주소 설정

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2. 무선 통신의 시작: 역사를 통해 본 발전

 

 

 

무선 통신의 역사는 20세기 초로 거슬러 올라갑니다. 초기에는 전신과 라디오 통신으로 시작했지만, 시간이 지나면서 휴대폰과 스마트폰으로 발전했습니다. 현재 사용되는 4G LTE, 5G 네트워크는 고속 데이터 전송을 가능하게 해줍니다.

 

지금의 엄청난 통신 네트워크의 시작은 ARPANET의 등장으로 시작되었는데, 인터넷이라는 단어도 결국엔 여러가지의 네트워크를 이어서 하나의 네트워크로 만든다는 의미입니다.

 

ARPANET은 소프트웨어를 통해 최초로 호스트들 간의 통신을 제공했고, 게이트웨이라는 장비를 만들어내서 각기 다른 네트워크들끼리 패킷을 전송할 수 있는 시스템을 만들었다. 하지만 각기 다른 네트워크끼리 데이터를 전송하는데 많은 문제점(전송 속도, 신뢰성 등)이 발생했고, 이를 해결하기 위해 TCP가 등장하였다.

 

이후 TCP의 기능을 분리하여 TCP/IP로 나누게 되었고 이후 ARPANET의 공식적인 프로토콜이 되었다. 흔히 우리가 알고 있는 랜선의 LAN(Local Area Network) 상에서 TCP/IP가 확대되고 많은 인터넷 서비스 제공 회사들(국내;KT, SKT, LGU+ 등)이 생겨나면서 인터넷 연결을 원하는 고객들이 이 회사들의 서비스를 이용하기 시작했다.

 

 

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3. 무선 이동통신의 작동 원리

 

 

무선 이동통신은 주파수를 이용해 데이터를 전송합니다. 휴대폰에서 데이터를 보내면, 이 데이터는 기지국으로 전송됩니다. 기지국은 데이터를 받아 인터넷 망을 통해 전달하고, 최종적으로 수신자의 기지국에 도달해 다른 사람의 휴대폰으로 데이터를 전달합니다.

 

 

무선 이동통신의 과정

1. 발신자의 휴대폰 → 기지국으로 데이터 전송 (전파 이용)
2. 기지국 → 인터넷 망을 통해 데이터 전송
3. 인터넷 망 → 수신자의 기지국으로 전달
4. 수신자의 기지국 → 수신자의 휴대폰으로 데이터 전송

 

 

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4. 쉽게 이해하는 TCP/IP: 택배와 도로의 비유

 

 

 

사실 이렇게 설명해도, 눈에 보이지 않는 전파나 통신 프로토콜을 이해하기는 어렵습니다. TCP/IP를 쉽게 이해하려면 택배와 도로의 비유를 사용해볼 수 있습니다.

 

- TCP는 택배를 보내는 과정에서 포장하고, 배송 번호를 붙이는 역할을 합니다. 택배가 손상되거나 잘못 배달되었을 때 재전송을 요청하는 것도 TCP의 역할입니다.
- IP는 택배를 보내기 위한 주소 설정과 도로 경로를 결정하는 역할을 합니다. 택배가 어떤 경로를 통해 목적지에 도착할지 결정하는 것이죠.

 

* 게임을 할 때 로컬 연결 시 아이피 주소를 입력하거나 외부 장비를 연결할 때 IP 주소를 제대로 입력하지 않으면 전혀 반응이 없고 연결되지 않는 현상이 있습니다.

이는 바로, 데이터가 전송되어야할 주소지 자체가 잘못되었기 때문입니다. 우리집은 601동인데 602동으로 배달이 되었으니 아무리 기다려도 택배가 도착하지 않는 것이죠.

따라서, 두가지 장비를 연결할 땐 IP 주소의 정확한 입력이 기본입니다.

이렇게 TCP와 IP가 함께 작동하면, 택배(데이터)가 목적지까지 안전하게 도착할 수 있습니다.

 

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5. 무선 통신과 TCP/IP의 역할: 무엇이 어떻게 연결되나?

 

 

 

사실, 여기까지는 무난하게 이해하셨을거라고 생각합니다. 여기서 조금만 더 나가서 "그래서 데이터가 어떤 형태로 전달 되는건데?" 라는 의문이 들 수 있습니다. 그 내용에 대해 살짝 다뤄보겠습니다.

 

카카오톡에서 보내고자하는 데이터(메세지, 사진 등)를 입력한 뒤 전송버튼을 누르면 TCP의 일이 시작됩니다. 데이터를 작은 조각으로 나누고 패킷으로 분할합니다. 각각의 패킷에는 헤더라는 정보가 추가됩니다. 헤더에는 패킷 번호와 오류 검사와 같은 정보가 포함되어 있습니다.

 

패킷 번호

나누어진 작은 조각들을 어떤 순서로 재조립해야 하는지에 대한 숫자 정보

 

 

패킷화 된 데이터는 TCP와 IP를 통해 준비된 후 물리적 전송 계층에서 무선 신호로 변환됩니다. 그리고 주파수에 실려 기지국을 전송됩니다. 그리고 기지국은 IP를 확인해 목적지를 확인 후 다음 기지국으로 보냅니다.

 

최종 수신 기지국에 도착하면 상대방 휴대폰으로 데이터를 보내고 상대방 휴대폰의 TCP가 일을 시작합니다. 전달 받은 패킷 데이터를 패킷 번호에 맞춰 재조립하고 손상되지 않음을 확인한 뒤 휴대폰 상에 데이터를 내보냅니다.

 

캐나다로 보내는 나의 소중한 건담 로봇

 

한국(내 휴대폰)에 사는 친구가 건담 로봇(데이터)을 캐나다에 캘빈에게 보내기 위해 모두 분해(내 TCP의 역할)한 뒤 조립 설명서(패킷 번호)를 동봉하여 택배 회사(기지국)를 통해 보내고, 상대방의 주소(IP)에 정확히 도착한 뒤 다시 건담 로봇(데이터)를 조립(상대 TCP의 역할)하여 나에게 건담 로봇이 도착하는 것 입니다!

 

 

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다음 포스트 예고: 비트, 바이트, 패킷 이야기

 

 

이번 포스트에서는 TCP/IP와 무선 통신의 기본 개념을 살펴보았습니다. 다음 포스트에서는 비트와 바이트, 그리고 패킷 등 통신 데이터의 기본 단위에 대해 자세히 설명드리겠습니다. 무선 통신에서 데이터가 어떻게 나뉘고 조립되는지 궁금하신가요? 단순히 주파수에 실어서 보낸다고 했는데, 어떻게 실리는지도 궁금하시다면 다음 포스트도 기대해 주세요!