# 로컬 영역 네트워크 (LAN)

## 1. 개요
**로컬 영역 네트워크(Local Area Network, LAN)**는 가정, 사무실, 학교 건물과 같이 지리적으로 제한된 좁은 범위 내에서 컴퓨터, 서버, 프린터 등 다양한 네트워크 장치들을 연결하여 데이터와 자원을 공유하는 통신망을 의미한다. LAN은 외부 네트워크(WAN)에 비해 전송 속도가 매우 빠르고 오류 발생률이 낮으며, 특히 **단일 관리 주체(Single Administrative Domain)**에 의해 운영된다는 점에서 WAN과 뚜렷하게 구분되며, 이를 통해 효율적인 자원 관리가 가능하다는 특징이 있다.

## 2. 동작 원리 및 구성 요소
LAN은 물리적인 전송 매체(케이블, 무선 신호)와 이를 제어하는 네트워크 장비들의 조합으로 동작한다. 데이터는 [[패킷]](Packet, 네트워크를 통해 전송되는 데이터의 작은 단위) 형태로 쪼개져 목적지 주소를 기반으로 전달된다.

### LAN 구성 요소 관계도
`[단말 장치(PC/노트북)]` $\rightarrow$ `[L2 스위치]` $\rightarrow$ `[라우터/공유기]` $\rightarrow$ `[외부 인터넷(WAN)]`
*(단말 장치들은 NIC를 통해 스위치에 연결되며, 스위치는 내부 트래픽을 제어하고, 라우터는 외부망과의 게이트웨이 역할을 수행함)*

### 주요 구성 요소 및 역할
| 구성 요소 | 명칭 | 역할 및 특징 |
| :--- | :--- | :--- |
| **NIC** | 네트워크 인터페이스 카드 | 장치를 네트워크에 물리적으로 연결하는 하드웨어. 고유 식별자인 [[MAC 주소]]를 가짐 |
| **허브 (Hub)** | 더미 허브 | 들어온 데이터를 연결된 모든 포트로 복제하여 전송하는 단순 장치 (충돌 가능성 높음) |
| **스위치 (Switch)** | L2 스위치 | [[MAC 주소]]를 학습하여 데이터가 필요한 특정 포트로만 전송하는 지능형 장치 |
| **라우터/공유기** | 유무선 공유기 | 내부 LAN과 외부 WAN을 연결하는 게이트웨이 역할을 수행하며, [[NAT]](Network Address Translation)를 통해 사설 IP를 공인 IP로 변환하고 [[IP 주소]]를 할당 및 경로 제어 |
| **전송 매체** | UTP 케이블, 광섬유 | 전기 신호나 빛 신호를 통해 데이터를 물리적으로 전달하는 통로 |

## 3. [[OSI 7계층]] 모델과의 관계
LAN의 동작은 국제 표준인 **[[OSI 7계층]](Open Systems Interconnection Reference Model)** 중 주로 하위 계층에서 정의된다.

*   **물리 계층 (Physical Layer, 1계층):** 케이블의 규격, 전압, 커넥터 형태 등 물리적 연결을 담당한다.
*   **데이터 링크 계층 (Data Link Layer, 2계층):** 물리적 주소인 **[[MAC 주소]]**(Media Access Control Address)를 사용하여 인접한 장치 간의 데이터 전송을 제어하며, 오류 검출 및 흐름 제어를 수행한다. 스위치가 이 계층에서 동작한다.
*   **네트워크 계층 (Network Layer, 3계층):** **[[IP 주소]]**를 기반으로 최적의 경로를 설정(라우팅)하여 데이터를 목적지까지 전달한다. 라우터(공유기)가 이 계층에서 동작한다.

## 4. LAN의 주요 기술 표준
LAN은 전송 방식에 따라 유선과 무선 표준으로 나뉜다.

### 4.1 [[이더넷]] (Ethernet)
가장 널리 사용되는 유선 LAN 표준으로, IEEE 802.3 규격을 따른다. 초기에는 동축 케이블을 사용했으나 현재는 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블과 광섬유가 주를 이룬다. 높은 안정성과 빠른 전송 속도(1Gbps ~ 100Gbps 이상)가 장점이다.

### 4.2 와이파이 (Wi-Fi)
IEEE 802.11 규격을 따르는 무선 LAN 표준이다. 무선 액세스 포인트(AP)를 통해 전파를 이용하여 장치를 연결하며, 이동성이 뛰어나지만 유선에 비해 간섭에 취약하다. 따라서 보안 설정이 매우 중요하며, 현재 **WPA2 및 WPA3** 보안 표준이 널리 사용된다.

## 5. [[IP 주소]] 할당 및 DHCP 동작 원리
LAN 내의 각 장치는 통신을 위해 고유한 [[IP 주소]]가 필요하다. 이를 수동으로 설정하는 대신 자동화하는 기술이 **[[DHCP]](Dynamic Host Configuration Protocol)**이다.

**DHCP 동작 과정 (DORA 과정):**
1. **Discover** $\rightarrow$ 클라이언트가 네트워크에 "IP 주소를 할당해줄 서버가 있는가?"라고 브로드캐스트 메시지를 보낸다.
2. **Offer** $\rightarrow$ DHCP 서버가 사용 가능한 IP 주소를 제안한다.
3. **Request** $\rightarrow$ 클라이언트가 제안받은 IP 주소를 사용하겠다고 요청한다.
4. **Acknowledgement** $\rightarrow$ 서버가 최종적으로 IP 할당을 승인하고 임대 기간을 알린다.

## 6. 네트워크 토폴로지 (망 구성 형태)
토폴로지는 장치들이 물리적으로 연결된 기하학적 형태를 의미한다.

*   **성형 (Star):** 중앙의 스위치/허브에 모든 장치가 연결된 형태. 관리가 쉽고 한 장치가 고장 나도 전체에 영향이 없으나, 중앙 장치 고장 시 전체 네트워크가 마비된다. (현대 LAN의 표준)
*   **버스형 (Bus):** 하나의 공통 전송 선로에 모든 장치가 연결된 형태. 설치가 간단하지만 충돌이 잦고 선로 단절 시 전체 통신이 불가능하다.
*   **링형 (Ring):** 장치들이 원형으로 연결되어 데이터를 한 방향으로 전달하는 형태. 충돌은 없으나 경로상의 한 장치만 고장 나도 전체 네트워크가 중단된다.
*   **망형 (Mesh):** 모든 장치가 서로 그물망처럼 연결된 형태. 신뢰성이 매우 높으나 케이블 비용이 막대하여 특수 목적(백본망)으로만 사용된다.

## 7. LAN과 다른 네트워크의 비교
네트워크는 커버하는 지리적 범위에 따라 다음과 같이 구분된다.

| 구분 | PAN (Personal) | LAN (Local) | MAN (Metropolitan) | WAN (Wide) |
| :--- | :--- | :--- | :--- | :--- |
| **범위** | 개인 주변 (10m 내외) | 단일 건물/캠퍼스 | 도시 단위 | 국가/대륙 단위 |
| **속도** | 매우 빠름 | 빠름 | 보통 | 상대적으로 느림 |
| **소유권** | 개인 | 단일 조직/개인 | 도시/통신사 | 다수 통신사/국가 |
| **예시** | 블루투스, USB | 사무실 내부망 | 도시 전역 광역망 | 인터넷 (Internet) |

## 8. 활용 사례 및 보안
### 8.1 주요 활용 사례
*   **자원 공유:** 고가의 프린터, 스캐너, 복합기 등을 여러 사용자가 공유하여 하드웨어 도입 비용을 절감하고 업무 효율을 높인다.
*   **파일 공유 및 협업:** [[NAS]](Network Attached Storage)나 파일 서버를 통해 중앙 집중식 데이터 저장소를 구축함으로써, 팀원 간 실시간 데이터 공유와 협업 환경을 조성한다.
*   **내부 서비스 운영:** 사내 인트라넷, 내부 DB 서버, 메신저 등을 운영하여 외부 유출 위험을 줄이고 보안성을 강화하며, 내부 통신 속도를 최적화한다.

### 8.2 보안 및 관리 기술
*   **[[VLAN]] (Virtual LAN):** 물리적 연결 구조와 상관없이 소프트웨어적으로 네트워크를 분리하는 기술이다. 
    *   **필요성:** 물리적으로는 하나의 스위치에 연결되어 있더라도, '인사팀'과 '개발팀'처럼 부서별로 네트워크를 분리함으로써 보안성을 높이고, 불필요한 브로드캐스트 트래픽을 차단하여 네트워크 성능을 최적화하기 위해 사용된다.
*   **방화벽 (Firewall):** 외부 네트워크(WAN)로부터 들어오는 비정상적인 트래픽을 차단하여 내부 LAN의 자원을 보호한다.

## 9. 최신 트렌드: [[SDN]] (소프트웨어 정의 네트워크)
최근의 LAN 환경은 하드웨어 중심에서 소프트웨어 중심으로 진화하고 있으며, 그 핵심이 **[[SDN]](Software Defined Networking)**이다.

SDN은 네트워크의 **제어 평면(Control Plane)**과 **데이터 전송 평면(Data Plane)**을 분리하는 기술이다. 기존에는 각 스위치가 개별적으로 경로를 결정했지만, SDN 환경에서는 중앙 집중식 컨트롤러가 전체 네트워크 상태를 파악하고 소프트웨어적으로 경로를 제어한다. 이를 통해 네트워크 관리자는 물리적 장비를 일일이 설정할 필요 없이 중앙에서 유연하게 트래픽을 관리하고 최적화할 수 있다.