네트워크 캐스팅의 종류 (Network Casting)

• 해당 글은 패킷 스위칭 기술을 이용한 컴퓨터 네트워크에서의 라우팅 기술에 대해 기술함.

요약

• 라우팅 - 최적 경로를 선택하는 과정
• 유니캐스트 - 1:1 통신방식
• 브로드캐스트 - 도메인 내 모든 PC들에게 한번에 전송하는 통신 방식
• 멀티캐스트 - 1:N 통신방식
• 애니캐스트 - 1: 가장 가까운 1 통신방식
• IPv4 = 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트
• IPv6 = 유니캐스트, 멀티캐스트, 애니캐스트

라우팅(Routing)

• 네트워크 안에서 통신 데이터를 보낼 때 최적의 경로를 선택하는 과정.
  • 최적의 경로 = 가장 짧은 거리 또는 가장 적은 시간 안에 전송 가능한 경로.
  • 라우터, 브릿지, 게이트웨이(GW), 방화벽, 스위치로 불리는 중간 노드를 거쳐 출발지로부터 최종 목적지까지 논리적으로 주소가 부여된 패킷의 전달 과정을 총괄하는 것이 라우팅.
• 전화 통신망, 전자 정보 통신망, 교통망 등 여러 종류의 네트워크에 사용.

구현

• 다수의 네트워크 카드를 가진 범용 컴퓨터로도 패킷 전달과 라우팅 수행 가능.
• 라우팅 과정은 네트워크 목적지에 대한 기록을 관리하는 라우팅 테이블을 기초로 하여 수행.
• 라우터의 메모리에 기록된 라우팅 테이블의 구성은 효과적인 라우팅에 매우 중요.
• 라우팅 알고리즘은 한번에 한가지 네트워크 경로를 사용하지만, 다중 경로 라우팅 기술은 다양한 대체 경로의 사용을 가능하게 하였음.

브릿징(Bridging)과의 차이점

• 브릿징 : 대규모 네트워크에서의 비구조화된 주소 지정.
• 좁은 의미의 라우팅 : 네트워크 내에서 인접성을 가진 구조 => 구조화된 주소 체계를 가짐.
• 구조화된 주소는 라우팅 테이블의 효율을 높이고 그 결과 브릿징보다 높은 성능을 가지게 됨.

유니캐스트(Unicast)

• 하나의 목적지로만 전송.

• 고유 주소로 식별된 하나의 네트워크 목적지에 1 : 1로 트래픽 또는 메시지를 전송하는 방식.

• 개인적이거나 고유한 리소스가 필요한 모든 네트워크 프로세스에서 사용 가능.

• 대량으로 배포되는 특정 네트워크 응용 프로그램에서 유니캐스트 전송시, 전송 비용이 매우 높음.

  • 각 네트워크 연결마다 호스트의 컴퓨터 리소스와 네트워크 대역폭을 사용하기 때문.

• 유니캐스의 목적이 실패로 돌아갈 시(브로드 캐스트로 진행되는 경우), 유니캐스트 플러드(Unicast Flood)라고 부름.

  • MAC 주소를 모르는 IP 유니캐스트 패킷이 들어올 경우, 모든 포트로 브로드 캐스트됨.

• 수신자의 CPU 성능 저하 없음.

  • MAC 주소를 비교하여 동일하지 않으면 해당 통신을 버림.

브로드캐스트(Broadcasting)

• 송신 호스트가 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호스트에게 전송되는 방식.
• 각 송신자가 그룹 내의 모든 수신자에게 메시지를 전송.
• IPv6 에서는 브로드캐스팅 방법을 구현하지 않음.
  • 특정 트래픽 수신시, 네트워크의 모든 노드에 영향을 주지 않고 트래픽 전달.
• CPU 부담 증가, 과도한 브로드캐스트 = 네트워크 및 PC 성능 저하 유도.
  • PC들이 신호를 받게 되면 필요한 정보인지 확인하는 작업이 필요.

멀티캐스트(Multicast)

• 한 번의 송신으로 메시지나 정보를 목표한 여러 컴퓨터에 동시 전송하는 것.
• 망 접속 형태가 요구할 시, 자동으로 라우터와 같은 다른 네트워크 요소들에 메시지 복사본이 생성. (스위치나 라우터가 멀티캐스트 방식을 지원해야 함.)
• 보통 IP 캐스트 형태로 구현.
  • 스트리밍을 위한 인터넷 프로토콜 응용 프로그램 또는 인터넷 텔레비전에서 사용. (화상회의, 증권거래소, 멀티미디어 컨텐츠, 원격 학습 등)
  • IP 라우팅 단계에서 구현.
  • 라우터는 멀티캐스트 대상 주소로 보내기 위한 최적의 전송 경로를 생성
  • IP 멀티캐스트는 상업적 목적의 인터넷 백본에서는 일반적으로 잘 사용되지 않음.
• 특정 그룹을 지정해서 해당 그룹원에게 보내는 방식

자세한 내용 : 위키백과-멀티캐스트

애니캐스트 또는 임의캐스트(Anycast)

• 단일 송신자로부터의 가장 가까운 노드로 연결시키는 네트워크 어드레싱 및 라우팅 방식.
• 동일 주소를 가지는 장비 중 가장 가까운 장비 하나만 응답을 함.
• 다음과 같은 효과를 얻을 수 있음.
  • 트래픽 분산
  • 네트워크 이중화
  • DDos 공격 발생시, 서버 피해 최소화
  • Client와 Server간 물리적인 거리를 줄임으로서 Response Time 단축

지오캐스트(Geocast)

• 지리적 위치상 근거리로 식별되는 인근 지역 지리적 위치에 따른 네트워크의 대생 그룹에 트래픽 정보를 전달하는 것.