IP & MAC

1. IP(Internet Protocol)

1. IP란?

• 네트워크 계층(L3)에서 동작하는 프로토콜

• 서로 다른 네트워크에 있는 호스트 간 패킷을 전달하기 위한 규약

• 주요 역할

  • 논리적 주소 지정(IP주소)

  • 패킷 전달(Routing 기반 전달)

  • 패킷 분할(Fragmentation) 및 재조립

1. IP의 특징

• 비연결성(Connectionless)

  • 사전 연결 없이 각 패킷을 독립적으로 전송

• 비신뢰성(Unreliable)

  • 패킷 손실, 중복, 순서 뒤바뀜을 보장하지 않음

  • 전송 보장은 TCP가 담당

→ 정리하면

IP는 “전달만” 담당하고, 신뢰성과 순서 보장은 상위 프로토콜(TCP)이 담당함.

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2. IP 주소

1. IP 주소란?

• 네트워크 상에서 장치를 식별하기 위한 논리적 주소

• 네트워크 주소 + 호스트 주소 구조

• 계층형 주소 구조(Hierarchical Address)

→ 라우팅이 가능한 이유는 계층형 구조이기 때문

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3. IPv4 vs IPv6

• IPv4

  • 32 bit 주소

  • 예: 192.168.0.1

  • 약 43억개

  • 주소 부족 문제 발생 가능

• IPv6

  • 128 bit 주소

  • 16진수 8개 블록

  • 예: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

  • NAT 의존도 감소

• IPv6 등장 배경?

  • IoT 및 모바일 기기 증가로 인한 IPv4 주소 고갈

  • NAT 한계 보완

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4. IP 주소 클래스(과거)

IP주소는 과거에 A, B, C 클래스로 나눠 사용했음.

클래스	범위	특징
A	1.0.0.0 ~ 126.x.x.x	대형 네트워크
B	128.x.x.x ~ 191.x.x.x	중형 네트워크
C	192.x.x.x ~ 223.x.x.x	소형 네트워크

• 네트워크 ID와 호스트 ID를 고정 비트로 나눔

• 비효율 문제로 현재는 CIDR 방식 사용

CIDR(현재)

• 예: 192.168.0.0/24

• 슬래시 뒤 숫자는 네트워크 비트 수

• 유연한 주소 할당 가능

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5. 공인 IP vs 사설 IP

• 공인 IP

  • 전 세계에서 유일

  • ISP를 통해 할당

  • 인터넷 통신 가능

• 사설 IP

  • 내부 네트워크에서만 사용

  • 외부와 통신시 NAT 필요함

  • 대표로 사용되는 주소 범위:

    • 10.0.0.0/8

    • 172.16.0.0/12

    • 192.168.0.0/16

• NAT

  • 사설 IP → 공인 IP 변환

  • 내부 여러 장치가 하나의 공인 IP 사용 가능

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6. 고정 IP vs 유동 IP

고정 IP

• 항상 동일한 IP

• 서버 운영, NAS 등에 사용

유동 IP

• DHCP를 통해 자동 할당

• 접속 시마다 변경 가능

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7. MAC 주소

1) MAC 이란?

• 데이터 링크 계층(L2)에서 사용하는 주소

• 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 부여됨

2) MAC 주소 특징

• 48bit (6byte)

• 예: 11:32:FF:2C:4B:AB

• 앞 3byte = OUI(제조사 식별 값)

• 뒤 3byte = 고유 식별자

• 물리적 주소라고도 부름

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8. ARP

ARP(Address Resolution Protocol)

• IP → MAC 주소 변환 프로토콜

• 같은 네트워크 내에서만 동작

과정:

1. 목적지 IP의 MAC을 모름

2. ARP 브로드캐스트 요청

3. 해당 IP 보유 장치가 MAC 응답

4. ARP 테이블에 저장

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9. IP vs MAC 핵심 비교

구분	IP 주소	MAC 주소
계층	네트워크 계층(L3)	데이터 링크 계층(L2)
종류	논리적 주소	물리적 주소
범위	전 세계 라우팅 가능	동일 네트워크 내
변경 가능성	변경 가능	일반적으로 고정
역할	어디로 갈지 결정	실제 전달

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10. 왜 IP와 MAC이 모두 필요한지??

1) MAC 만 있으면 안되는 이유

• MAC은 같은 네트워크 내에서만 의미 있음

• 전 세계 라우팅 불가

• 네트워크 경로 결정 불가능

→ MAC은 근거리 전달용

2) IP만 있으면 안되는 이유

• 실제 물리적 전송은 L2에서 이루어짐

• 결국 프레임 단위 전달에는 MAC 필요

→ IP는 목적지 찾기

→ MA은 실제 전달.

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Q1. IP는 왜 비신뢰?

• 단순 전달만 담당

• 신뢰성은 TCP가 L4에서 담당

  • 손실, 중복, 순서 보장 안함

Q2. IP와 MAC은 어떤 관계?

• IP는 목적지를 찾는 논리 주소

• MAC은 실제 전달에 사용하는 물리 주소

• ARP를 통해 IP에서 MAC 으로 변환

Q3. 같은 네트워크 vs 다른 네트워크.

• 같은 네트워크: ARP로 직접 MAC 획득 후 전달

• 다른 네트워크: 게이트웨이(라우터)로 전달

Q4. NAT는 왜 필요할까?(Network Address Translation)

• IPv4 주소 부족 해결

• 내부 네트워크 보호

• 여러 사설 IP가 하나의 공인 IP 공유

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[ETC]

NAS(Network Attached Storage)

• 네트워크에 연결된 저장 장치

• 여러 사용자가 네트워크를 통해 파일을 공유할 수 있는 스토리지 서버

  → 집이나 회사 내부망에 있는 파일 서버

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)

DHCP란?

• 네트워크에 접속한 장치에게 자동으로 IP를 할당해주는 프로토콜

  → IP 자동 배정 시스템

• DHCP가 없으면 모든 PC에 IP를 수동 설정해야함 → 중복 IP 충돌 발생 가능

• IP주소, 서브넷마스크, 기본 게이트웨이, DNS 서버등을 DHCP가 할당해줌.

• 가정에선 공유기가 DHCP 서버 역할을 함.

  → 접속 때마다 IP를 자동 배정함 → IP가 바뀔 수 있음

NAT(Network Address Translation)

NAT란?

• 사설 IP ↔ 공인 IP 변환 기술

  → 내부 IP를 외부에서 보이는 IP로 바꿔주는 기술.

  NAT는 "외부 → 내부 접근을 자동으로 가능하게 해주는 기술"이 아닙니다.

  기본 NAT 동작은 내부 → 외부 통신을 가능하게 해주는 것입니다.

  외부 → 내부는 기본적으로 차단됩니다.

• 집 공유기(아파트 경비실) 공인 IP(아파트 주소): 203.10.10.5

  • 내부(각 세대) PC1: 192.168.0.2

  • 내부 PC2: 192.168.0.3

  외부에서는 → 모든 요청이 203.10.10.5 로 보임

  내부에서는 → NAT 테이블로 구분

• 장점

  • IPv4절약, 내부망 보호(보안)/ 내부 구조 외부에 노출 막음

• 단점

  • 서버 운영 시 포트포워딩 필요

상황 예시 (집 네트워크)

• 공유기 → DHCP 서버 역할

• NAS → 고정 IP 또는 DHCP 예약

• 공유기 → NAT 수행

흐름:

1. 노트북 켜짐

2. DHCP 통해 IP 받음 (192.168.0.5)

3. NAS는 192.168.0.10 (고정 IP)

4. 외부 접속 시 공유기가 NAT 수행

정리

• NAS → 네트워크 저장 서버(같은 내부망이면 NAT 사용 안 함)

• DHCP → IP 자동 할당 프로토콜(내 PC에 사설 IP를 할당)

• NAT → 사설 IP를 공인 IP로 변환하는 기술(외부 인터넷으로 나갈 때만 사용)