ARP란? (Address Resolution Protocol)

1. ARP란? (Address Resolution Protocol)

ARP(Address Resolution Protocol)는 네트워크 통신에서 IP 주소를 물리적 주소(MAC 주소)로 변환하는 프로토콜입니다. 컴퓨터 네트워크에서 데이터가 실제로 전달되려면 논리적 주소(IP)와 물리적 주소(MAC) 두 가지가 모두 필요한데, ARP는 이 두 주소 간의 다리 역할을 합니다.

쉽게 이해하자면, IP 주소는 우리가 편지를 보낼 때 사용하는 '주소'와 같고, MAC 주소는 실제 그 집을 찾아갈 수 있는 '상세 위치 정보'와 같습니다. ARP는 주소(IP)를 알고 있지만 상세 위치(MAC)를 모를 때, 이를 찾아주는 우체부와 같은 역할을 합니다.

 

2. 왜 ARP가 필요합니까?

네트워크 통신은 두 가지 주소 체계를 사용합니다

1. IP 주소(논리적 주소): 네트워크상의 위치를 나타내는 주소
2. MAC 주소(물리적 주소): 네트워크 장비의 고유 식별자

 

컴퓨터가 데이터를 보내려면 목적지의 IP 주소와 MAC 주소가 모두 필요합니다. 그러나 보통 우리는 IP 주소만 알고 있고 MAC 주소는 알지 못합니다. 이때 ARP가 필요합니다.

실생활 예시로 설명하자면

• 여러분이 친구에게 소포를 보내려고 합니다.
• 친구의 주소(IP)는 알지만, 정확히 어떤 아파트의 몇 동 몇 호(MAC)인지 모릅니다.
• 여러분은 배달부(ARP)에게 "이 주소에 사는 사람의 상세 위치를 알려주세요"라고 요청합니다.
• 배달부는 그 지역에 가서 "여기 사는 ○○○씨 계신가요?"라고 외치고(브로드캐스트), 해당 주민이 "네, 저 여기 있어요!"라고 응답하면 정확한 위치를 확인합니다.

 

3. ARP (Address Resolution Protocol)의 작동 방식

3.1 ARP 요청(ARP Request)

컴퓨터 A가 같은 네트워크에 있는 컴퓨터 B에게 데이터를 보내려고 할 때, A는 B의 IP 주소는 알지만 MAC 주소는 모릅니다. 그래서 A는 네트워크 전체에 "이 IP 주소를 가진 컴퓨터의 MAC 주소가 무엇인가요?"라는 ARP 요청을 브로드캐스트(모든 컴퓨터에게 전송)합니다.

구체적인 예시를 들어보겠습니다

• 컴퓨터 A(IP: 192.168.1.5)가 컴퓨터 B(IP: 192.168.1.10)에게 파일을 보내려고 합니다.
• A는 B의 MAC 주소를 모르므로 네트워크 전체에 "192.168.1.10의 MAC 주소가 무엇인가요?"라는 ARP 요청을 보냅니다.
• 이 메시지는 네트워크의 모든 장치에게 전달됩니다.

 

3.2 ARP 응답(ARP Reply)

네트워크의 모든 장치가 ARP 요청을 받지만, 요청된 IP 주소를 가진 장치(컴퓨터 B)만 응답합니다. B는 자신의 MAC 주소를 포함한 ARP 응답을 A에게 직접(유니캐스트) 보냅니다.

• 네트워크의 모든 컴퓨터가 ARP 요청을 받습니다.
• IP 주소가 192.168.1.10인 컴퓨터 B만 "제 MAC 주소는 00:1A:2B:3C:4D:5E입니다"라고 A에게 직접 응답합니다.
• 다른 컴퓨터들은 자신의 IP 주소가 아니므로 응답하지 않습니다.

 

3.3 ARP 캐시(ARP 테이블)

네트워크 통신 효율을 높이기 위해, 컴퓨터는 최근에 알아낸 IP 주소와 MAC 주소의 매핑 정보를 ARP 캐시(또는 ARP 테이블)에 임시로 저장합니다. 이렇게 하면 같은 컴퓨터와 다시 통신할 때 ARP 요청을 다시 보내지 않아도 됩니다.

• 컴퓨터 A는 B의 MAC 주소(00:1A:2B:3C:4D:5E)를 받은 후, 이 정보를 자신의 ARP 캐시에 저장합니다.
• 나중에 A가 B에게 다시 데이터를 보내야 할 때, A는 캐시에서 B의 MAC 주소를 바로 찾을 수 있습니다.
• ARP 캐시의 정보는 일정 시간(보통 몇 분에서 몇 시간) 후에 만료되어 최신 정보를 유지합니다.

Windows에서는 arp -a 명령어를 통해 현재 ARP 테이블을 확인할 수 있습니다:

Interface: 192.168.1.5 --- 0x3
  Internet Address      Physical Address      Type
  192.168.1.1           00-11-22-33-44-55     dynamic
  192.168.1.10          00-1A-2B-3C-4D-5E     dynamic
  192.168.1.255         ff-ff-ff-ff-ff-ff     static

위 테이블은 IP 주소와 해당하는 MAC 주소의 매핑을 보여줍니다. 'dynamic'은 ARP를 통해 자동으로 학습된 항목을, 'static'은 수동으로 설정된 항목을 나타냅니다.

ARP는 네트워크의 기본적인 작동 메커니즘으로, 인터넷 브라우징, 파일 전송, 이메일 확인 등 모든 네트워크 활동의 기반이 됩니다. 우리가 평소에 인식하지 못하지만, 컴퓨터가 네트워크를 통해 통신할 때마다 ARP가 중요한 역할을 하고 있습니다.