32-bit IP Address

• 길이: 32 비트

• 용도: 네트워크 계층(레이어 3)에서 장치 간 인터페이스를 식별하고 데이터 패킷의 라우팅에 사용된다.

• 적용 범위: 전 세계적인 네트워크에서 장치를 찾는 데 사용된다.

MAC Address

• 길이: 48 비트

• 용도: 물리적 네트워크 계층에서 로컬 영역에서 장치 간 통신에 사용된다. 특히, 같은 네트워크 내에서 프레임을 한 인터페이스에서 다른 인터페이스로 전송할 때 사용됩니다.

• 특징: 대부분의 LAN 장치에서 MAC 주소는 NIC(Network Interface Card)의 ROM에 고정되어 있으나, 때때로 소프트웨어적으로 설정할 수도 있다.

• 표기법: MAC 주소는 보통 16진수로 표기되며, 예를 들어 1A:2F:BB:76:09:AD와 같이 표현된다.

💡 주요 차이점

• IP 주소는 네트워크 계층에서 장치가 네트워크 상에서 서로를 찾고 통신하는 데 사용된다.
• MAC 주소는 데이터 링크 계층에서 로컬 네트워크 내에서 물리적으로 연결된 장치 간의 통신을 담당한다.
  • 예를 들어, 같은 네트워크 상의 두 컴퓨터 간에 프레임을 전달할 때, IP 주소는 필요하지 않지만, MAC 주소는 필요하다.

LAN address

• LAN 주소(= MAC 주소)는 각 네트워크 어댑터에 부여된 고유한 주소이다. 이는 로컬 네트워크에서 데이터를 전송할 때 사용된다.

  • 어뎁터(Adapter)는 네트워크에 연결된 각 컴퓨터 또는 장치에 부착된 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 의미한다.

  • 각 어댑터는 고유한 MAC 주소를 가지며, 이 주소는 같은 네트워크(LAN) 내에서 데이터 전송을 위해 사용된다.

• MAC 주소는 로컬 네트워크에서만 의미가 있다. 즉, 같은 LAN 내에서 연결된 장치들 간에 데이터를 주고받을 때만 사용된다.

  • 네트워크 스위치 또는 무선 액세스 포인트를 통해 연결된 장치들이 MAC 주소를 사용하여 서로 통신한다.

  • 예를 들어, 네트워크 내부에서 한 컴퓨터가 다른 컴퓨터로 데이터를 보낼 때, 송신자의 MAC 주소와 수신자의 MAC 주소가 사용된다.

MAC 주소 할당

• MAC 주소는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)에 의해 관리된다.

  • 제조업체는 IEEE로부터 MAC 주소 공간의 일부를 구매하여 각 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC)에 고유한 주소를 할당한다.

  • 예: 1A-2F-BB-76-09-AD는 제조업체 식별자와 NIC의 일련번호를 포함합니다.

    • 앞의 세 부분 1A:2F:BB는 제조 업체 식별자이다.

    • 뒷부분 76:09:AD은 NIC의 시리얼 넘버를 나타낸다.

MAC & IP Address

📍 MAC 주소는 개인의 사회 보장 번호와 비슷하며, 전 세계적으로 고유하고 변경되지 않는다.
📍 이동성이 있어, 하나의 LAN에서 다른 LAN으로 NIC을 옮길 수 있다.

📍 IP 주소는 우편 주소와 같이 위치에 따라 달라지며, 네트워크 위치를 나타낸다.
📍 계층적 주소 구조로, 특정 서브넷에 따라 달라지므로 이동성이 없다.

ARP: Address Resolution Protocol

ARP는 네트워크 상의 장치가 IP 주소를 사용하여 해당 장치의 MAC 주소를 찾는 데 사용되는 프로토콜이다.

작동 원리

❓ IP 주소를 알고 있는 인터페이스의 MAC 주소를 어떻게 결정할 수 있을까?

• ARP 테이블

  • 네트워크에 연결된 각 장치(호스트, 라우터 등)는 IP와 MAC 주소의 매핑을 포함하는 ARP 테이블을 유지한다.

  • 이 테이블에는 다음 정보가 포함된다:

    • IP 주소
    • MAC 주소
    • TTL(Time To Live) : ARP 테이블에 저장된 주소 매핑이 유지되는 시간 (일반적으로 20분)

ARP 프로세스

1. ARP 요청:

   • 장치 A가 장치 B와 통신하려 할 때, A는 먼저 자신의 ARP 테이블을 확인하여 B의 IP 주소에 해당하는 MAC 주소를 검색한다.

   • 만약 ARP 테이블에 해당 정보가 없다면, A는 LAN 내 모든 장치에 ARP 요청 패킷을 브로드캐스트한다.

   • 이 패킷은 B의 IP 주소를 포함하고 "이 IP 주소를 가진 장치는 누구인가요?"라고 묻는다.

   • 이때, 목적지 MAC 주소는 FF-FF-FF-FF-FF-FF이다.

2. ARP 응답:

   • 해당 IP 주소를 가진 장치 B는 ARP 응답 패킷을 A에게 직접 전송한다.

   • 이 패킷에는 B의 MAC 주소가 포함되어 있다.

3. 주소 저장:

   • A는 받은 MAC 주소를 자신의 ARP 테이블에 IP 주소와 함께 저장하고, 이후 해당 IP 주소로 데이터를 전송할 때 이 MAC 주소를 사용한다.

💡 ARP는 "plug-and-play" 방식을 사용한다.
노드가 네트워크 관리자의 개입 없이 스스로 학습하여 ARP 테이블을 생성한다.

Addressing - Routing to another LAN

데이터그램을 A에서 R을 거쳐 B로 보내는 경우를 생각해보자.
이 경우는 데이터그램이 LAN에서 다른 LAN으로 라우팅되고 있다.

1. A에서 R로 데이터그램 보내기

   

   • A는 R(라우터)로 데이터그램을 보내기 위해, R의 MAC 주소를 사용하여 이더넷 프레임을 생성한다.

   • 데이터그램에는 소스 IP(A의 IP)와 목적지 IP(B의 IP)가 포함된다.

   • 이 프레임은 물리적 계층을 통해 R로 전송된다.

2. R에서 데이터그램 수신 및 처리

   

   • R은 프레임을 받고, 이더넷 헤더를 제거하여 IP 데이터그램을 추출한다.

   • R은 자신의 라우팅 테이블을 확인하여 목적지 IP(B의 IP)로 가는 경로를 결정한다.

3. R에서 B로 데이터그램 전송 준비

   

   • R은 목적지 B로 데이터그램을 전송하기 위해, B의 MAC 주소를 찾기 위해 ARP를 사용할 수 있다.

   • R은 B의 MAC 주소를 목적지 MAC 주소로 사용하여 새로운 이더넷 프레임을 생성한다.

4. B로 데이터그램 전송

   • 수정된 이더넷 프레임은 물리적 계층을 통해 B로 전송된다.

   • B는 프레임을 수신하여 이더넷 헤더를 제거하고, IP 데이터그램을 추출한 후 상위 계층으로 전달한다.

5. 데이터 처리 완료

   • B는 데이터그램을 처리하여 필요한 작업을 수행한다.