[CS-네트워크] IP 주소/MAC 주소

Smite·2023년 11월 4일

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IP 주소와 MAC 주소는 네트워크에서 서로 다른 역할을 하는 주소 체계이다. 이 두 주소에 대한 내용은 다음과 같다.

IP(Internet Protocol)

IP (Internet Protocol)는 컴퓨터 및 다양한 네트워크 장치가 인터넷에서 통신하기 위해 사용하는 프로토콜이다. IP는 컴퓨터 간의 데이터 패킷을 라우팅하고 전달하는 데 사용되며, 모든 인터넷 통신에서 중요한 역할을 한다.

IP Address

IP 주소는 네트워크 계층에서 작동하며, 인터넷이나 로컬 네트워크에서 컴퓨터나 기기를 식별하는 주소이다.
IP 주소는 논리 주소로, 컴퓨터의 위치를 나타내거나 데이터 패킷의 목적지를 결정하는 데 사용된다.
IP 주소는 계층화된 주소 구조를 가지며, IP 버전 4 (IPv4)와 IP 버전 6 (IPv6)이 가장 널리 사용된다.

IP 종류

IP 주소에는 다양한 유형이 존재하는데, 먼저 공인 IP 주소는 인터넷이 사용자를 찾을 수 있도록 사용자를 식별하는 역할을 하고 사설 IP 주소는 사설 네트워크에서 다른 장치와 안전하게 연결하기 위해 사용되며, 동일한 네트워크의 각 장치에는 고유한 사설 IP 주소가 할당된다.

그렇다면 공인 IP 주소와 사설 IP 주소의 차이는 무엇일까?

공인 IP (Public IP)

공인 IP 주소는 인터넷 상에서 고유한 식별자로 사용된다. 이 주소는 전 세계의 네트워크 장치에서 접근 가능하며, 웹 서버, 이메일 서버, 클라이언트 컴퓨터 등에 할당된다.
공인 IP 주소는 전체 인터넷에서 전역적으로 고유해야 한다.
이 주소는 일반적으로 ISP (인터넷 서비스 제공업체)에 의해 할당되며, 다양한 프로토콜을 통해 전 세계로 라우팅된다.

사설 IP (Private IP)

사설 IP 주소는 개별 네트워크에서 사용되며, 인터넷에서 직접 접근할 수 없다.사설 IP 주소를 사용하면 여러 장치가 동일한 공인 IP 주소를 공유하면서 내부 네트워크에서 통신할 수 있다.
사설 IP 주소는 주로 가정이나 기업 내부 네트워크에서 사용된다.
가장 흔히 사용되는 사설 IP 주소 범위는 다음과 같다.
- 클래스 A: 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
- 클래스 B: 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
- 클래스 C: 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
사설 IP 주소는 NAT(Network Address Translation)을 통해 공인 IP 주소와 연결되고 인터넷과 통신할 때는 NAT 장치를 통해 변환된다.

공인 IP 주소는 인터넷에서 고유하게 식별되며 외부 통신에 사용되는 반면, 사설 IP 주소는 개별 네트워크 내에서 내부 통신에 사용된다. 사설 IP 주소는 보안성과 네트워크 관리를 위해 중요한 역할을 한다.

Internet Protocol version

IPv4(Internet Protocol version 4)와 IPv6(Internet Protocol version 6)은 인터넷에서 사용되는 주소 지정 체계로, 네트워크 장치 및 컴퓨터 간의 통신을 관리하는 역할을 한다.

IPv4(Internet Protocol version 4)

주소 길이 IPv4 주소는 32비트로 구성되며, 보통 4개의 8비트 블록으로 표현된다.
예를 들어, 192.168.1.1과 같은 형태이다.
주소 고갈 IPv4 주소 고갈 문제가 심각한데, 주소 고갈을 해결하기 위해 여러 가지 방법이 사용되고 있지만 한계가 있다.
서브넷팅 IPv4에서 서브넷팅은 주소 공간을 효율적으로 관리하기 위한 중요한 기술이다.
네트워크 주소, 브로드캐스트 주소 IPv4에서 각 네트워크는 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소를 가지며, 이들 주소는 일반적으로 첫 번째 주소와 마지막 주소로 설정된다.
클래스 기반 주소 할당 IPv4에서는 클래스 A, B, C, D 및 E와 같은 주소 클래스가 있었으며, 각 클래스는 주소 범위와 네트워크 크기를 나타낸다.

IPv6(Internet Protocol version 6)

주소 길이 IPv6 주소는 128비트로 구성되며, 16비트 블록으로 표현된다.
예를 들어, 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334와 같은 형태이다.
주소 고갈 해결 IPv6는 주소 공간의 고갈 문제를 해결하기 위해 대규모 주소 할당을 제공한다. 이로써 대규모 네트워크 및 IoT 디바이스를 지원할 수 있게 되었다.
서브넷팅 간소화 IPv6는 서브넷팅을 간소화하고, 대규모 주소 공간을 효과적으로 관리하도록 설계되었다.
주소 할당 IPv6 주소 할당은 이전의 클래스 기반 주소 할당보다 유연하며, 주소 체계가 단순화되었다.
네트워크 주소와 브로드캐스트 없음 IPv6에서는 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소 개념이 없어졌으며, 대신 모든 노드를 위한 고유 주소와 멀티캐스트를 통한 효과적인 통신이 가능하다.

IPv4와 IPv6는 공존하며, IPv6는 주소 고갈 문제를 해결하고 미래의 인터넷에 대비하기 위한 중요한 프로토콜이다. 이제 많은 네트워크와 서비스가 IPv6를 채택하고 있으며, 앞으로 IPv6의 중요성은 더 커질 것으로 예상된다.

MAC 주소(Media Access Control Address)

MAC 주소는 네트워크 장치의 고유한 식별자로 사용되는 주소이다.

MAC 주소는 데이터 링크 계층에서 작동하며, 네트워크 카드나 네트워크 인터페이스 카드(NIC)와 관련이 있다.
MAC 주소는 하드웨어 주소로, 네트워크 장치 자체를 고유하게 식별하는 데 사용된다.
MAC 주소는 6바이트(48비트)의 고유한 주소로 표현된다.
예를 들어 00:1A:2B:3C:4D:5E와 같이 콜론(:) 또는 하이픈(-)으로 구분된다.

IP 주소와 MAC 주소는 서로 다른 역할을 하며 다른 계층에서 작동한다. IP 주소는 라우팅 및 패킷 전송을 관리하며, 통신하는 장치 간의 네트워크 주소를 식별하는 데 사용된다. 반면 MAC 주소는 데이터 링크 계층에서 패킷의 출발지와 목적지를 식별하는 데 사용된다. MAC 주소는 더 낮은 수준에서 작동하며, 네트워크 장치가 실제로 통신하기 위해 필요한 주소이다.

번외

네트워크 통신에서 사용되는 주소 지정 방식에는 다양한 유형이 있다. 이중 주요한 것은 유니캐스트, 멀티캐스트, 애니캐스트, 브로드캐스트이다.

유니캐스트 (Unicast)
- 유니캐스트는 네트워크에서 가장 일반적으로 사용되는 주소 지정 방식이다.
- 데이터 패킷은 특정 목적지 하나로 전송된다.
- 주로 일대일 통신에 사용되며, 목적지 주소는 유일해야 한다.
멀티캐스트 (Multicast)
- 멀티캐스트는 데이터 패킷을 다수의 목적지로 전송하는 방식이다.
- 하나의 송신자가 여러 수신자에게 동시에 데이터를 보낼 수 있다.
- 주로 온라인 스트리밍, IP 텔레비전, 그룹 채팅 등의 다중 통신 시나리오에 사용된다.
애니캐스트 (Anycast)
- 애니캐스트는 여러 대상 중 가장 가까운 목적지에 데이터 패킷을 보내는 방식이다.
- 여러 대상이 동일한 주소를 사용하며, 라우팅 알고리즘에 따라 가장 가까운 대상이 패킷을 처리한다.
- 주로 부하 분산, 서비스 가용성을 향상시키는 목적으로 사용된다.
브로드캐스트 (Broadcast)
- 브로드캐스트는 네트워크 상의 모든 호스트에 데이터 패킷을 전송하는 방식이다.
- 모든 호스트가 패킷을 수신하며, 주로 로컬 네트워크에서 사용된다.
- 인터넷에서는 사용되지 않거나 제한적으로 사용된다.

이러한 주소 지정 방식은 네트워크 통신에서 데이터 전송의 효율성과 목적에 따라 선택된다. 유니캐스트와 멀티캐스트는 일반적으로 널리 사용되며, 애니캐스트는 서버 부하 분산과 가용성 향상을 위해 중요한 역할을 한다. 브로드캐스트는 네트워크 트래픽을 늘리는 원인이 될 수 있어 현대의 네트워크에서는 제한적으로 사용된다.