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MAC 주소란?

MAC(Media Access Control) 주소는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 할당된 고유한 식별자입니다. 쉽게 말해, 여러분의 컴퓨터나 스마트폰이 네트워크에 연결될 때 사용하는 '하드웨어 주소'라고 생각하면 됩니다.

MAC 주소는 다음과 같은 특징을 가집니다:

• 물리적 주소: 네트워크 장치의 제조 과정에서 하드웨어에 직접 부여됩니다.
• 48비트(6바이트) 길이: 보통 00:1A:2B:3C:4D:5E와 같은 형식으로 표시됩니다.
• 전 세계적으로 유일: 이론적으로 모든 네트워크 장치는 서로 다른 MAC 주소를 가집니다.
• 변경 불가능: 원칙적으로는 변경할 수 없지만, 소프트웨어를 통해 임시로 변경하는 'MAC 스푸핑'이 가능합니다.

실생활 예시로, MAC 주소는 마치 여러분의 주민등록번호와 같습니다. 태어날 때 부여받고 평생 바뀌지 않는 고유한 번호처럼, 네트워크 장치도 '태어날 때' 고유한 MAC 주소를 부여받습니다.

IP 주소란?

IP(Internet Protocol) 주소는 인터넷에 연결된 장치에 할당되는 논리적 주소입니다. 컴퓨터 네트워크에서 기기들이 서로를 인식하고 통신하기 위해 사용하는 '네트워크 주소'라 할 수 있습니다.

IP 주소의 주요 특징은 다음과 같습니다:

• 논리적 주소: 네트워크 관리자나 ISP(인터넷 서비스 제공업체)에 의해 할당됩니다.
• IPv4는 32비트, IPv6는 128비트: IPv4는 192.168.1.1과 같은 형식, IPv6는 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334와 같은 형식입니다.
• 네트워크에 따라 변경 가능: 한 네트워크에서 다른 네트워크로 이동할 때 IP 주소가 바뀔 수 있습니다.
• 계층적 구조: 네트워크 부분과 호스트 부분으로 나뉘어 라우팅에 사용됩니다.

실생활 예시로, IP 주소는 우편 주소와 비슷합니다. 이사를 가면 주소가 바뀌듯이, 네트워크를 바꾸면 IP 주소도 바뀔 수 있습니다. 우편 주소가 우편물을 정확한 위치로 전달하는 데 사용되는 것처럼, IP 주소는 데이터 패킷이 인터넷을 통해 정확한 목적지로 전달되도록 돕습니다.

MAC 주소와 IP 주소의 차이

역할

MAC 주소와 IP 주소는 네트워크에서 서로 다른 역할을 수행합니다.

MAC 주소의 역할

• 로컬 네트워크(LAN) 내에서 통신할 때 사용됩니다.
• 데이터 링크 계층(OSI 모델의 2계층)에서 작동합니다.
• 이더넷 프레임의 출발지와 목적지를 식별합니다.

예를 들어, 여러분이 집에서 와이파이 공유기를 통해 인터넷에 접속할 때, 컴퓨터와 공유기 사이의 통신은 MAC 주소를 기반으로 합니다. 컴퓨터가 "이 데이터는 공유기의 MAC 주소 00:11:22:33:44:55로 보냅니다"라고 표시하는 것과 같습니다.

IP 주소의 역할

• 전 세계적인 인터넷 통신에 사용됩니다.
• 네트워크 계층(OSI 모델의 3계층)에서 작동합니다.
• 데이터 패킷의 출발지와 목적지 네트워크를 식별합니다.

여러분이 웹사이트 접속할 때, 브라우저는 먼저 DNS 서버를 통해 해당 웹사이트의 IP 주소를 찾습니다. 그런 다음 데이터 패킷에 "이 데이터는 IP 주소 142.250.196.110(구글 서버 중 하나)으로 보냅니다"라고 표시합니다. 

주소를 결정하는 방법

MAC 주소 결정 방법

• 제조사에 의해 하드웨어 생산 단계에서 할당됩니다.
• 첫 24비트(3바이트)는 제조사 식별 코드(OUI)입니다.
• 나머지 24비트는 제조사가 자체적으로 할당한 일련번호입니다.

예를 들어, MAC 주소 00:1A:2B:3C:4D:5E에서 00:1A:2B는 제조사 코드이고, 3C:4D:5E는 해당 제조사가 자사 제품에 부여한 고유 번호입니다.

IP 주소 결정 방법

• 정적 할당: 네트워크 관리자가 수동으로 설정합니다.
• 동적 할당: DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)를 통해 자동으로 할당받습니다.
• 자동 구성: 장치가 자체적으로 IP 주소를 생성합니다(예: IPv6의 SLAAC).

가정용 인터넷에서는 대부분 공유기의 DHCP 서버가 연결된 장치에 자동으로 IP 주소를 할당합니다. 마치 도서관에서 방문객에게 임시 번호표를 나눠주는 것과 유사합니다.

MAC 주소와 IP 주소의 실제 사용 방법

실제 네트워크에서 데이터가 전송될 때, MAC 주소와 IP 주소는 함께 작동합니다. 

시나리오: 로컬 네트워크 내에서 컴퓨터 A가 컴퓨터 B에 데이터를 보내는 경우

1. 컴퓨터 A는 컴퓨터 B의 IP 주소를 알고 있지만, MAC 주소는 모릅니다.
2. 컴퓨터 A는 ARP(Address Resolution Protocol)를 사용하여 네트워크에 "IP 주소 192.168.1.5를 가진 컴퓨터의 MAC 주소가 무엇인가요?"라고 질문합니다.
3. 해당 IP 주소를 가진 컴퓨터 B가 "제 MAC 주소는 00:1B:2C:3D:4E:5F입니다"라고 응답합니다.
4. 컴퓨터 A는 이 정보를 ARP 캐시에 저장하고, 데이터 패킷의 목적지 MAC 주소로 설정합니다.
5. 데이터는 로컬 네트워크를 통해 해당 MAC 주소를 가진 컴퓨터 B로 전송됩니다.

시나리오: 인터넷을 통해 웹사이트에 접속하는 경우

1. 여러분의 컴퓨터가 www.example.com에 접속하려고 합니다.
2. DNS 서버를 통해 www.example.com의 IP 주소(예: 93.184.216.34)를 찾습니다.
3. 목적지가 로컬 네트워크 외부에 있으므로, 데이터 패킷의 목적지 MAC 주소는 라우터(기본 게이트웨이)의 MAC 주소로 설정됩니다.
4. 라우터는 패킷을 받아 IP 주소를 확인한 후, 해당 패킷을 인터넷을 통해 다음 라우터로 전달합니다.
5. 이 과정이 반복되어 최종적으로 목적지 서버에 도달합니다.

이 과정은 마치 국제 우편을 보내는 것과 비슷합니다. 편지에는 최종 목적지 주소(IP 주소)가 있지만, 우선 가장 가까운 우체국(라우터)의 위치(MAC 주소)로 전달됩니다. 각 우체국은 목적지 주소를 확인하고 다음 우체국으로 전달하는 과정을 반복합니다.

결론

MAC 주소와 IP 주소는 네트워크 통신의 핵심 요소로, 각각 다른 계층에서 서로 다른 목적으로 작동합니다. MAC 주소는 물리적 장치를 식별하는 영구적인 하드웨어 주소이고, IP 주소는 네트워크에서 장치의 위치를 나타내는 논리적 주소입니다.

이 두 주소 체계가 조화롭게 작동하기 때문에 우리는 인터넷을 통해 전 세계 어디에 있는 컴퓨터와도 통신할 수 있습니다. 마치 우편 시스템에서 주소와 우편번호가 함께 작동하여 편지가 정확한 목적지에 도달하도록 하는 것과 같습니다.

네트워크 통신의 기본을 이해하는 것은 오늘날의 디지털 세계에서 매우 중요합니다. MAC 주소와 IP 주소의 개념을 이해하면 네트워크 문제를 해결하거나 보안 설정을 구성할 때 큰 도움이 될 것입니다.

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.