[IT동아 강형석 기자] 아침에 일어나 스마트폰을 집어 드는 순간부터, 밤에 스트리밍 영상을 보다 잠드는 순간까지 기기는 항상 네트워크에 연결돼 있다. 컴퓨터도 마찬가지다. 실내에서 데스크톱 PC 혹은 노트북 PC 전원을 켜고 콘텐츠를 소비하고 문서 작업을 진행할 때, 기기는 항시 네트워크에 연결해 데이터를 주고받는다. 연결이 끊기면 당장 불안해지고, 조금이라도 느려지면 답답함이 밀려온다. 이렇듯 네트워크는 물이나 전기처럼 당연한 인프라가 됐다.

PC 뒤에 케이블을 연결한 후, 네트워크에 접속하는 데이터 전송 기술. 흔히 인터넷(Internet)이라 부르지만, 데이터를 주고받는 기술 자체는 이더넷(Ethernet)이라 부른다. 인터넷은 작은 네트워크들이 서로 연결된 거대한 환경을 의미하고, 이더넷은 각 인터넷을 구성하기 위한 네트워크 기술이다. 인터넷은 전 세계를 잇는 고속도로 전체고, 이더넷은 도로망을 실제로 구성하는 도로 포장 기술에 해당하는 셈이다.

이더넷은 빛의 전달 물질이라는 가상 물질 에테르(ether)에서 유래한 것으로 알려졌다. 19세기 물리학자들은 빛이 파동으로 전달되려면 매질이 필요하다 생각했고, 그 매질을 에테르라 부른 게 시작이다. 이더넷이 개발된 1970년대, 개발자들은 데이터가 케이블을 통해 흐른다는 개념을 이 에테르에 비유해 이름을 붙였다.

이더넷은 근거리 통신망(LAN, Local Area Network)을 유선으로 구현하는 기술이다. 데이터 신호를 전기 신호로 전환하는 것이 핵심으로 설치 비용 대비 속도가 빠르다는 장점을 가졌다.

1985년 10Mbps 동축케이블(구리선)로 출발한 이더넷은 ▲1995년 100Mbps(초당 12.5MB 전송) ▲1998년 1Gbps(초당 125MB 전송) 기가비트 ▲2002년 10Gbps(초당 1.25GB 전송) ▲2010년 40Gbps(5GB 전송)ㆍ100Gbps(12.5GB 전송) 이더넷으로 발전했다. 40년 남짓한 시간 동안 전송 속도가 수천 배 이상 증가한 것이다.

유선과 무선 네트워크의 차이는?

유선 네트워크 기술인 이더넷과 무선 네트워크 기술인 와이파이(Wi-Fi)는 케이블 유무와 다른 특성이 존재한다. 먼저 이더넷은 각 기기에 연결하는 전용 케이블을 사용한다. 케이블은 통신사와 PC 기기 사이에 직결하는 구조로 항상 가장 빠른 속도를 유지할 수 있다.

와이파이는 다르다. 데이터 분배 장치(공유기)에서 전파가 공중으로 퍼져나가는 구조다. 이 전파를 노트북, 스마트폰 등 수신 장치가 잡아챈다. 전파는 빛처럼 직진하려는 성질이 있지만, 벽이나 바닥 같은 장애물을 만나면 꺾이거나 약해진다. 연결 속도는 거리, 장애물(벽ㆍ바닥ㆍ천장), 전파 간섭, 네트워크 사용 장치 수에 영향을 받는다. 예로 실내 공간에서 스마트폰ㆍ노트북ㆍ태블릿ㆍTV 등 여러 기기가 연결된 상태라면, 이들 장비가 무선 대역(주파수)을 공유한다.

와이파이는 데이터를 송신하거나 수신하는 것 중 하나만 가능한 반이중(Half-Duplex) 방식으로 운영된다. 무전기처럼 한 사용자가 말하는 동안에는 상대방의 말을 들을 수 없는 구조다. 또한 신호 충돌을 최소화하기 위해 각 기기는 채널이 조용해질 때까지 기다린 후 데이터를 전송하므로, 접속 기기가 많아질수록 '기다리는 시간'이 증가하고 체감 속도가 저하된다.

초당 전송 데이터 용량만큼 중요한 게 데이터가 기기까지 도달하는 시간이다. 와이파이는 선 없이 데이터를 전송하는 과정에서 신호 암호화ㆍ복호화, 재전송, 간섭 회피 등의 부가 과정을 거친다. 케이블 안에서 전기 신호가 직접 전달되는 이더넷과 달리 처리 과정에 시간을 쓸 수밖에 없는 구조다. 무선 네트워크에 연결해 영상을 볼 때 가끔 반응이 느린 이유도 이 때문이다.

파일을 내려 받는 것이라면 대용량 파일을 빨리 전송하면 되지만, 순간의 반응에 희비가 엇갈리는 온라인 게임에서는 지연시간이 체감 성능을 좌우하는 핵심 지표다. 이더넷의 지연시간은 0.3ms에서 1ms로 짧은 반면, 와이파이는 1ms에서 3ms로 상대적으로 길다. 이러한 차이로 인해 PC 게이머들은 실내 환경과 접속 장비의 상태에 따라 지연이 발생하는 와이파이를 선호하지 않는다.

PC방처럼 수십대 PC에 데이터를 전송하는 환경은?

그렇다면 수많은 PC를 운영하는 PC방은 어떤 네트워크 기술을 쓰는 걸까? 개인 환경처럼 수십~수백 대 PC에 각각 이더넷 연결을 하거나 고성능 와이파이 기술로 관리하는 것처럼 보인다. 하지만 수십 대의 PC가 동시에 와이파이를 통해 고용량 트래픽을 주고받는다는 건 현실적으로 불가능하다. 주파수 간섭과 대역폭 공유 문제로 인해 성능이 급격히 떨어지기 때문이다.

PC방 같은 대규모 컴퓨팅 환경에서는 계층형 네트워크 구조를 갖는다. 이떄 데이터 신호를 분배해 처리하는 스위치를 쓴다. 스위치 하나에 수십 대 PC를 연결해 하나로 모으고, 이 스위치를 다시 코어 스위치에 연결해 분배하는 식이다. 코어 스위치는 모든 내부 데이터 입출력을 중앙 처리하는 장비로 일반 가정에서 쓰는 이더넷 단말기(모뎀) 역할을 한다. PC방이 사용하는 회선은 보통 가정용 기가비트보다 빠른 고속 전용 회선이다. 일부 대형 PC방은 자체 서버를 두어 게임 파일의 로컬 배포, 이용자 관리, 결제 시스템, 원격 모니터링 등을 통합 관리하기도 한다.

스위치, 코어 스위치가 아니라 가상 근거리 통신망(VLAN)을 써 시스템을 관리하는 기술도 존재한다. 관리형 스위치는 대규모 네트워크의 데이터 흐름 우선순위를 세밀하게 제어 가능하다. 예를 들어, 이용자 좌석 PC와 결제 단말기, 직원 관리 PC를 서로 다른 VLAN으로 분리하는 식이다. 어느 한 구역에서 트래픽이 폭증해도 다른 구역에 영향을 미치지 않는다.

유선과 무선 네트워크를 어떻게 활용하면 좋을까?

이더넷과 와이파이는 서로 장단점이 존재한다. 케이블에 따른 연결 제약 대신 안정적인 속도를 제공하는 이더넷, 반대로 와이파이는 선 없이 편리하지만 지연 속도가 아쉽다. 그렇다면 각 네트워크 기술은 어떻게 활용하는 게 좋을까?

이더넷은 안정성과 지연 시간이 중요한 환경에서 유리하다. 온라인 게임에서 이더넷의 특성이 두드러진다. 온라인 게임의 지연 시간은 PC에서 게임 서버까지 데이터가 왕복하는 데 걸리는 시간인 핑(Ping)으로 표시된다. 사용자 PC 네트워크 내 핑 값이 길어질수록 게임 실행에 불리하다. 일반적으로 핑이 20ms(밀리초) 이하면 쾌적한 게임 환경을 제공하고, 50ms 이하면 정상적인 게임 플레이가 가능하다. 하지만 100ms 이상의 지연이 발생하면 총을 쏘는 순간과 화면에 결과가 표시되는 순간 사이에 체감 가능한 지연이 발생한다.

안정적인 데이터 다운로드 속도도 이더넷의 장점이다. 최근 AAA 게임의 초기 다운로드 용량은 50GB~100GB를 가뿐히 넘긴다. 고화질 영상 파일도 수십GB에 달한다. 이더넷의 빠른 데이터 입출력 속도 및 높은 전송 대역은 전반적인 온라인 경험 개선에 도움을 준다.

와이파이 기술은 어떤 환경에서 빛을 발할까? 일반적인 웹 서핑, 이메일 확인, 영상 스트리밍과 같은 작업은 와이파이로도 충분하다. 넷플릭스ㆍ유튜브ㆍ인터넷 강의ㆍ화상회의 등 온라인 스트리밍 서비스는 수십 Mbps 정도의 데이터 전송만 이뤄지면 실행에 문제가 없다.

이동이 잦은 환경에서는 와이파이만큼 좋은 대안이 없다. 초경량 노트북, 스마트폰, 태블릿, 무선 이어폰 등 이동형 장비는 케이블 연결이 불가능하기 때문이다.

스마트홈 환경도 와이파이와 궁합이 좋은 영역이다. 스마트 전구, 온도 조절기, 보안 카메라, 냉장고 같은 IoT 기기들은 대용량 트래픽을 필요로 하지 않는다. 이런 기기들에 이더넷 케이블을 연결한다는 것 자체가 현실적으로 불가능하다.

이더넷과 와이파이 선택 기준은 다음과 같다. 실시간성이 중요하고, 대용량 트래픽이 지속적으로 필요하며, 끊김이 없어야 할 경우 이더넷이 유리하다. 반면, 편의성이 우선시되며 이동이 잦다면 와이파이가 더 실용적이다.

IT동아 강형석 기자 (redbk@itdonga.com)