TCP/IP란? 인터넷은 언제부터 시작되었을까

앞선 글에서는 아르파넷이 서로 떨어진 컴퓨터를 연결하고 연구자료를 공유할 수 있는 새로운 환경을 만든 과정을 살펴보았다. 아르파넷은 컴퓨터가 혼자 계산하는 장비에서 다른 컴퓨터와 정보를 주고받는 통신장비로 변화하는 출발점이 되었다.

그러나 아르파넷이 성공하였다고 해서 오늘날과 같은 인터넷이 곧바로 만들어진 것은 아니었다. 아르파넷은 어디까지나 하나의 통신망이었다. 무선통신망과 위성통신망, 대학과 기업이 만든 별도의 네트워크는 각각 다른 방식으로 움직이고 있었다.

하나의 네트워크 안에서는 컴퓨터들이 정보를 주고받을 수 있었지만, 서로 다른 규칙을 사용하는 네트워크끼리는 자유롭게 연결되기 어려웠다. 컴퓨터를 연결하는 데 성공한 연구자들 앞에 이번에는 네트워크와 네트워크를 연결해야 하는 더 큰 문제가 놓였다.

이 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 TCP/IP였다.

TCP/IP는 특정 컴퓨터나 하나의 통신망에만 적용되는 기술이 아니었다. 서로 다른 장비와 네트워크가 공통된 규칙에 따라 데이터를 주고받도록 만든 통신의 약속이었다. 오늘날 우리가 사용하는 인터넷도 수많은 네트워크가 이 약속을 함께 지키면서 작동하고 있다.

하나의 네트워크만으로는 인터넷이 될 수 없었다

아르파넷이 만들어진 뒤 미국의 네트워크 연구는 점차 다양한 통신환경으로 확대되었다. 연구자들은 유선으로 연결된 컴퓨터뿐 아니라 무선통신과 위성통신을 이용하여 데이터를 전송하는 방법도 시험하였다.

무선통신망은 차량이나 이동 중인 장비를 연결하는 데 유리하였고, 위성통신망은 넓은 지역과 바다 건너의 먼 장소를 연결할 수 있었다. 특히 군사작전에서는 지휘소와 부대, 함정과 항공기처럼 서로 다른 환경에서 움직이는 통신망을 연결할 필요가 있었다.

문제는 각 네트워크의 특성이 서로 달랐다는 점이었다. 유선망은 비교적 안정적인 통신회선을 이용하였지만 무선망은 이동과 전파환경에 따라 연결상태가 달라질 수 있었다. 위성망은 먼 거리를 연결할 수 있었지만 데이터가 오가는 데 시간이 더 걸릴 수 있었다.

네트워크마다 데이터의 크기와 전송속도, 오류를 처리하는 방식도 달랐다. 하나의 통신방식을 모든 네트워크에 강제로 적용하려 하면 각 네트워크가 가진 장점을 제대로 활용하기 어려웠다.

연구자들은 네트워크 내부의 구조를 모두 같게 만드는 대신, 서로 다른 네트워크가 연결되는 지점에서 공통된 규칙을 사용하도록 하는 방법을 고민하였다. 각 네트워크는 자신의 방식대로 움직이되, 외부와 데이터를 주고받을 때만 같은 약속을 지키도록 한 것이다.

이는 서로 다른 언어를 사용하는 나라들이 모든 국민에게 하나의 언어만 사용하도록 강요하는 대신, 국경을 넘을 때 공통된 통역방식을 사용하는 것과 비슷하였다. 이 생각은 네트워크들의 네트워크라는 인터넷의 기본구조로 발전하였다.

로버트 칸과 빈트 서프는 공통된 통신규칙을 설계하였다

서로 다른 네트워크를 연결하는 연구의 중심에는 미국의 컴퓨터 과학자 로버트 칸(Robert E. Kahn)과 빈트 서프(Vinton G. Cerf)가 있었다.

로버트 칸은 아르파넷 구축에 참여하며 패킷 교환 네트워크가 실제로 작동하는 과정을 경험하였다. 이후 무선 패킷망과 위성 패킷망을 아르파넷에 연결하는 문제를 연구하면서, 하나의 네트워크에만 맞춘 통신규칙으로는 다양한 통신망을 묶을 수 없다는 사실을 확인하였다.

그는 네트워크의 종류와 구조가 달라도 데이터가 목적지까지 전달될 수 있는 개방된 통신방식이 필요하다고 판단하였다. 이를 구체적인 기술로 발전시키는 과정에서 네트워크 통신을 연구하던 빈트 서프와 협력하였다.

두 사람은 1973년부터 서로 다른 패킷 교환 네트워크를 연결하기 위한 통신규칙을 설계하였다. 그리고 1974년 발표한 논문을 통해 패킷 네트워크를 상호 연결하는 새로운 개념을 소개하였다.

이들의 설계에서 중요한 원칙은 네트워크 내부의 통신방식을 모두 통일하지 않는다는 것이었다. 어떤 회사의 컴퓨터를 사용하든, 어떤 종류의 통신망에 연결되어 있든 공통된 형식으로 데이터를 보내고 받을 수 있으면 되었다.

또한 통신망이 모든 전송과정을 완벽하게 책임지도록 하지 않았다. 네트워크는 데이터를 가능한 목적지 방향으로 전달하고, 빠지거나 순서가 뒤섞인 데이터를 확인하는 일은 통신하는 컴퓨터가 맡도록 하였다.

이러한 설계는 하나의 중앙통신망이 전체를 통제하지 않아도 여러 네트워크가 연결될 수 있게 하였다. 새로운 네트워크를 추가할 때도 기존 인터넷 전체를 다시 설계할 필요가 없었다.

용어 한 줄 정리

프로토콜(Protocol)은 컴퓨터와 통신장비가 데이터를 주고받을 때 사용하는 형식과 순서, 처리방법을 정해 놓은 공통된 약속이다. 서로 다른 장비도 같은 프로토콜을 사용하면 정보를 교환할 수 있다.

오늘날 로버트 칸과 빈트 서프가 인터넷의 아버지라고 불리는 이유도 단순히 새로운 통신기술 하나를 만들었기 때문만은 아니었다. 두 사람은 서로 다른 네트워크가 자신의 특성을 유지하면서도 하나의 거대한 통신환경으로 연결될 수 있는 기본원리를 제시하였다.

그들이 설계한 규칙은 이후 여러 차례 수정되고 보완되었지만, 네트워크를 개방된 방식으로 연결한다는 핵심 생각은 현재의 인터넷에도 그대로 이어지고 있다.

IP는 데이터가 찾아갈 주소와 길을 만들었다

TCP/IP라는 이름에는 서로 다른 역할을 담당하는 두 가지 핵심 프로토콜이 포함되어 있다. 그중 IP는 Internet Protocol의 약자로, 데이터를 목적지까지 전달하는 기본적인 역할을 담당하였다.

우편물을 보내려면 봉투에 받는 사람의 주소를 적어야 한다. 주소가 없다면 우편물은 어느 도시와 어느 집으로 가야 하는지 알 수 없다. 인터넷에서 움직이는 데이터에도 이와 비슷한 주소가 필요하였다.

IP는 통신에 참여하는 컴퓨터와 장비에 주소를 부여하고, 데이터에 출발지와 목적지 정보를 담도록 하였다. 이렇게 만들어진 주소가 IP 주소이다.

전송할 데이터는 작은 패킷으로 나뉘었으며, 각 패킷에는 목적지의 IP 주소가 기록되었다. 네트워크 사이에 설치된 장비는 패킷의 목적지 주소를 확인한 뒤 다음 네트워크로 전달하였다.

이때 모든 패킷이 반드시 같은 길로 이동하는 것은 아니었다. 어떤 통신경로가 혼잡하거나 끊어졌다면 다른 경로를 선택할 수 있었다. 각각 다른 길을 지나간 패킷이 목적지에서 다시 모이는 것도 가능하였다.

IP는 패킷을 목적지 방향으로 전달하지만, 모든 데이터가 반드시 도착한다는 사실까지 보장하지는 않았다. 통신 중 일부 패킷이 사라질 수도 있었고, 먼저 출발한 패킷이 나중에 도착할 수도 있었다.

이러한 방식은 처음에는 불완전하게 느껴질 수 있다. 그러나 네트워크가 모든 패킷을 완벽하게 관리하려 하면 구조가 복잡해지고, 새로운 종류의 통신망을 연결하기도 어려워진다.

IP는 우선 데이터를 목적지 방향으로 보내는 일에 집중하였다. 대신 데이터가 정확하게 도착했는지 확인하는 역할은 TCP가 담당하도록 하였다. 두 기능을 나누면서 인터넷은 단순하면서도 확장하기 쉬운 구조를 갖추게 되었다.

TCP는 흩어진 데이터를 원래 모습으로 되돌렸다

TCP는 Transmission Control Protocol의 약자로, 데이터를 안정적으로 주고받도록 관리하는 역할을 담당하였다.

인터넷으로 긴 문서나 사진을 전송한다고 생각해 볼 수 있다. 파일 전체가 하나의 덩어리로 이동하는 것이 아니라 여러 개의 작은 데이터 조각으로 나뉘어 전송된다. 각 조각은 네트워크의 상황에 따라 서로 다른 경로를 이용할 수 있다.

이 과정에서 먼저 보낸 데이터가 늦게 도착하거나 일부 데이터가 중간에서 사라질 수 있다. 조각들이 뒤섞인 상태로 전달된다면 수신한 컴퓨터는 원래 파일을 정상적으로 복원하기 어렵다.

TCP는 전송할 데이터를 일정한 단위로 나누고 각각에 순서를 표시하였다. 데이터를 받은 컴퓨터는 이 번호를 확인하여 원래 순서대로 다시 조립하였다.

도착하지 않은 데이터가 있으면 상대방에게 다시 보내 달라고 요청하였다. 같은 데이터가 중복으로 도착하면 하나만 남기고 정리하였다. 한꺼번에 너무 많은 데이터가 전달되어 수신장비가 처리하지 못하는 상황도 조절하였다.

IP가 데이터가 이동할 주소와 길을 제공하였다면, TCP는 그 길을 따라 이동한 데이터가 빠짐없이 도착하였는지를 확인하는 역할을 맡았다.

택배에 비유하면 IP는 상자에 주소를 붙이고 여러 물류센터를 거쳐 목적지로 보내는 과정과 비슷하다. TCP는 보낸 상자의 수와 번호를 확인하고, 빠진 상자가 있으면 다시 보내 달라고 요청한 뒤 순서대로 정리하는 과정에 가깝다.

두 프로토콜이 서로 역할을 나누면서 네트워크는 다양한 통신환경을 받아들일 수 있었고, 사용자는 데이터가 전송되는 복잡한 과정을 직접 확인하지 않아도 안정적으로 정보를 주고받을 수 있게 되었다.

 

짧은 생각

TCP/IP의 의미는 모든 컴퓨터와 네트워크를 똑같이 만들었다는 데 있지 않았다. 서로 다른 모습을 그대로 유지하면서도 함께 소통할 수 있는 최소한의 약속을 만들었다는 점이 더 중요하였다.

사람과 조직의 관계도 이와 비슷할 수 있다. 모든 생각과 방식을 하나로 통일하려 하면 오히려 연결이 어려워진다. 서로의 차이를 인정하면서도 함께 지켜야 할 기준을 정할 때 더 넓은 협력이 가능해진다. 

인터넷은 완전히 같은 것들의 연결이 아니라, 서로 다른 것들이 공통된 약속을 통해 연결된 결과였다. TCP/IP가 만든 가장 큰 변화도 바로 여기에 있었다.

1983년 아르파넷은 TCP/IP로 전환하였다

TCP/IP가 설계되었다고 해서 곧바로 모든 네트워크가 이를 사용한 것은 아니었다. 새로운 통신규칙이 실제 환경에서도 안정적으로 작동하는지를 확인하고, 기존 장비와 프로그램을 새로운 방식에 맞게 바꾸는 과정이 필요하였다.

연구자들은 유선망과 무선망, 위성망을 연결하는 다양한 시험을 진행하였다. 서로 다른 종류의 네트워크를 거친 데이터가 목적지까지 전달되고 다시 올바른 형태로 조립되는지를 확인하였다.

시험을 통해 TCP/IP가 특정 통신망에만 적용되는 기술이 아니라 여러 네트워크를 함께 연결할 수 있는 통신규칙이라는 사실이 점차 증명되었다.

아르파넷은 기존에 NCP라는 통신규칙을 사용하고 있었다. NCP는 같은 아르파넷 안에 연결된 컴퓨터들이 통신하는 데에는 적합하였지만, 서로 다른 네트워크를 연결하는 데에는 한계가 있었다.

결국 아르파넷에 연결된 컴퓨터들은 1983년 1월 1일을 기준으로 기존의 NCP에서 TCP/IP로 전환하였다. 이 날을 현대 인터넷이 본격적으로 시작된 중요한 시점으로 보는 이유도 여기에 있다.

이제 아르파넷은 하나의 폐쇄된 네트워크에 머물지 않고 다른 종류의 네트워크와 연결될 수 있었다. 새로운 네트워크도 TCP/IP라는 공통된 규칙을 사용하면 기존 통신망에 참여할 수 있었다.

인터넷이라는 말도 이러한 구조를 잘 보여준다. 인터넷은 하나의 거대한 통신망을 의미하기보다, 여러 네트워크가 서로 연결된 네트워크들의 네트워크를 의미하였다.

TCP/IP는 특정 기업이나 한 종류의 컴퓨터만을 위한 폐쇄된 기술이 아니었다. 이 개방성 덕분에 대학과 연구기관, 기업과 정부기관이 만든 수많은 네트워크가 점차 하나의 인터넷으로 연결될 수 있었다.

TCP/IP는 오늘날에도 인터넷의 공통언어로 사용되고 있다

TCP/IP가 만들어진 시기의 컴퓨터는 지금보다 훨씬 크고 느렸다. 인터넷에 연결된 기관의 수도 많지 않았고, 일반인이 일상생활에서 컴퓨터 네트워크를 사용할 기회도 거의 없었다.

그러나 로버트 칸과 빈트 서프가 설계한 기본원리는 수십 년이 지난 오늘날에도 계속 사용되고 있다. 우리가 웹사이트에 접속하고 이메일을 보내며, 스마트폰으로 사진과 영상을 전송할 때에도 데이터는 인터넷 프로토콜에 따라 움직인다.

가정의 컴퓨터와 스마트폰, 회사의 서버와 데이터센터, 공장의 장비와 각종 센서도 서로 다른 통신환경에서 작동한다. 그럼에도 공통된 인터넷 프로토콜을 사용하기 때문에 하나의 네트워크처럼 연결될 수 있다.

인터넷이 빠르게 성장할 수 있었던 이유는 모든 네트워크를 하나의 회사나 기관이 직접 관리하지 않았기 때문이다. 각각의 네트워크는 독립적으로 운영되면서도 TCP/IP라는 공통된 규칙을 통해 다른 네트워크와 정보를 교환하였다.

새로운 통신기술이 등장하여도 인터넷 전체를 처음부터 다시 만들 필요가 없었다. 유선전화망과 무선통신망, 광케이블과 이동통신, 위성통신처럼 서로 다른 전송수단도 TCP/IP를 이용하여 연결될 수 있었다.

아르파넷이 컴퓨터와 컴퓨터를 연결할 수 있다는 가능성을 보여주었다면, TCP/IP는 서로 다른 네트워크들을 하나의 인터넷으로 성장시킨 공통언어였다.

하지만 연결되는 컴퓨터와 네트워크가 늘어나면서 또 다른 문제가 나타났다. 인터넷에 연결된 장비마다 숫자로 이루어진 IP 주소를 사용하였기 때문에, 사람이 모든 주소를 기억하기는 어려웠다.

사람들은 복잡한 숫자 대신 쉽게 기억할 수 있는 이름으로 컴퓨터와 서버를 찾을 방법이 필요하였다. 인터넷 주소를 사람이 이해하기 쉬운 이름으로 바꾸어 주는 새로운 체계가 등장한 이유였다.

다음 글에서는 ‘DNS는 어떻게 숫자로 된 인터넷 주소를 이름으로 바꾸었을까?’를 통해 우리가 복잡한 IP 주소를 외우지 않고도 원하는 웹사이트를 찾아갈 수 있는 이유를 살펴보려 한다.