ARP(Address Resolution Protocol)란?
정의
- 동일한 네트워크 대역(LAN 영역)에서 통신하기 위해 필요한 MAC 주소(물리적 주소)를 IP주소를 이용해서 알아오는 프로토콜
- 즉, 논리적인 주소(IP)를 이용해 물리적인 주소(MAC)를 알아오는 프로토콜
특징
- IP 주소와 이에 해당하는 MAC 주소 정보는 각 IP 호스트의 ARP 캐시라 불리는 메모리에 테이블 형태로 저장된 후 패킷 전송 시 사용된다.
- Windows는 명령 프롬프트(cmd)에 arp -a 명령어, 리눅스의 경우 arp 명령어를 통하여 IP 주소와 MAC 주소의 대응 관계를 확인할 수 있다.
- 반대로 MAC 주소를 IP 주소로 대응시키기 위해 사용하는 프로토콜인 RARP(Reverse Address Resolution Protocol)이 있다.
운영체제에 따른 arp 캐시 테이블 조회 결과는 위와 같다.
설명
컴퓨터는 IP 주소를 통해 다른 컴퓨터를 식별하는게 아니라 MAC 주소(물리적 주소)를 이용해 식별한다. 즉, IP 간 통신을 위해서는 MAC 주소(물리적 주소)를 알아야 하는데, 이를 확인하는 방법이 바로 ARP이다.
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ARP 정의 및 구조
동일한 네트워크 대역(LAN 영역)에서 통신하기 위해 필요한 MAC 주소(물리적 주소)를 IP주소를 이용해서 알아오는 프로토콜즉, 논리적인 주소(IP)를 이용해 물리적인 주소(MAC)를 알아오는 프로토콜I
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ARP 테이블 구성
기본 포맷
Internet 192.168.1.1 0 0023.5ECA.8291 ARPA FastEthernet0/0
Internet 192.168.1.2 12 00A0.C9B2.1234 ARPA FastEthernet0/0
구성 요소 상세
Protocol
- Internet: IPv4 주소 사용
- Internet6: IPv6 주소 사용
Address
- IP 주소 (IPv4/IPv6)
- ARP 엔트리의 네트워크 주소
Age (min)
- 엔트리 생성 후 경과 시간
- 0: 새로 생성된 엔트리
- -: 정적 엔트리 (수동 설정)
Hardware Addr
- MAC 주소 (48비트)
- 시스코 형식: xxxx.xxxx.xxxx
- 일반 형식: xx:xx:xx:xx:xx:xx
Type
- ARPA: 표준 ARP 프로토콜
- SNAP: IEEE 802 네트워크용
- SAP: IEEE 802 네트워크용
Interface
- FastEthernet0/0
- GigabitEthernet0/0
- 패킷이 송수신되는 물리적 인터페이스
실제 예시
Internet 192.168.1.1 0 0023.5ECA.8291 ARPA Fa0/0
Internet 192.168.1.2 12 00A0.C9B2.1234 ARPA Fa0/0
Internet 192.168.1.10 - 0080.4567.89AB ARPA Fa0/0
Internet 192.168.2.1 5 00B0.D012.3456 ARPA Fa0/1
Internet6 FE80::1 15 0023.5ECA.8291 ARPA Fa0/0
주의: SNAP과 SAP는 레거시 환경에서 주로 사용되며, 현대 네트워크에서는 ARPA가 표준
ARP 동작 실제 예시
시나리오 1: 같은 네트워크 내 통신
PC-A(192.168.1.10)가 PC-B(192.168.1.20)와 통신하려는 경우:
1. PC-A의 초기 상태:
- ARP 테이블 내용: 비어있음
2. ARP 요청 (브로드캐스트):
- 출발지: PC-A
MAC: AA:AA:AA:AA:AA:AA
IP: 192.168.1.10
- 목적지: 브로드캐스트
MAC: FF:FF:FF:FF:FF:FF
IP: 192.168.1.20
3. PC-B의 응답 (유니캐스트):
- 출발지: PC-B
MAC: BB:BB:BB:BB:BB:BB
IP: 192.168.1.20
- 목적지: PC-A
MAC: AA:AA:AA:AA:AA:AA
IP: 192.168.1.10
4. 최종 PC-A의 ARP 테이블:
IP Address MAC Address
192.168.1.20 BB:BB:BB:BB:BB:BB
시나리오 2: 프록시 ARP 예시
서로 다른 서브넷의 PC들이 라우터를 통해 통신:
1. PC-A(192.168.1.10)가 PC-C(192.168.2.10)와 통신시도
2. 라우터의 프록시 ARP 응답:
- PC-A의 ARP 요청에 라우터가 자신의 MAC으로 응답
- PC-A의 ARP 테이블:
IP: 192.168.2.10 MAC: RR:RR:RR:RR:RR:RR (라우터의 MAC)
실제 ARP 문제 해결
일반적인 ARP 문제와 해결방법:
# Windows에서 ARP 테이블 확인
arp -a
# Linux에서 ARP 테이블 확인
ip neigh show
# ARP 항목 수동 추가 (Windows)
arp -s 192.168.1.100 00-11-22-33-44-55
# ARP 캐시 초기화 (문제 해결 시)
arp -d
라우팅 테이블(Routing Table)이란?
- 목적지까지 갈 수 있는 모든 가능성 있는 경로들 중에서 가장 효율적이라고 판단되는 경로 정보는 패킷을 전달할 때 바로 참고해서 사용할 수 있도록 따로 모아두는데 이 공간을 라우팅 테이블(Routing Table)이라고 한다.
- 라우터가 패킷을 어디로 전송할지 경로를 결정하는 방법은 라우팅 테이블을 참조하여 결정한다.
- 라우터(Router)는 패킷의 목적지와 목적지를 가려면 어느 인터페이스로 가야 하는 지를 자신의 라우팅 테이블에 가지고 있고 패킷의 목적지 주소를 라우팅 테이블과 비교하여 어느 라우터에게 넘겨줄지를 판단하게 된다. 따라서 라우팅 프로토콜(Routing Protocol)의 가장 중요한 목적이 바로 라우팅 테이블 구성이다.
- 라우팅 프로토콜(Routing Protocol): 라우터들끼리 경로 정보를 교환하는 프로토콜
03. 라우팅 테이블 만드는 방법 (라우팅)
3-1. 라우팅이란?
- 라우팅은 쉽게 말해 서로 다른 네트워크 대역에 있는 장치 간 통신을 할 때 최적의 경로를 통해 통신을 가능하게 해 주는 것을 말한다.
- 최적의 경로라 함은 주어진 데이터를 가장 짧거나 가장 빠른 시간 안에 전송할 수 있는 경로를 말한다.
3-2. 정적 라우팅
- 관리자가 직접 설정하는 방법
- 입력된 라우팅 정보가 수정하기 전에는 이전의 값이 변하지 않고 고정된 값을 유지하며 라우팅 정보는 관리자가 수동으로 입력한다.
- 네트워크의 규모가 크면 라우터의 숫자도 많아 입력해야 할 정보량도 증가하여 주로 규모가 작은 네트워크에서 정적 라우팅 기법을 사용한다.
- 네트워크 정보가 변경되면 그 내용을 모든 라우터에 일일이 업데이트해 주어야 한다.
3-3. 동적 라우팅
- 라우팅 프로토콜로 라우팅 테이블을 만들어내는 방법
- 라우팅 정보를 인접한 다른 라우터들과 자동으로 교환하여 라우팅 테이블을 자동으로 작성한다.
- 정적 라우팅 기법과는 다르게 네트워크 규모가 커져도 자동으로 라우팅 테이블을 갱신하기 때문에 규모가 큰 네트워크에서 사용이 가능하다.
- 동적 라우팅 프로토콜 종류: RIP, BGP, OSPF
3-4. 디폴트 라우팅
- 디폴트 라우터를 설정하여 라우팅 테이블에 등록되지 않은 주소를 갖는 패킷들은 디폴트로 지정된 경로로 전송되도록 한다.
라우터와 라우팅 테이블
라우터란 둘 혹은 그 이상의 네트워크와 네트워크 간 데이터 전송을 위해 최적 경로를 설정해주며 데이터를 해당 경로를 따라 한 통신망에서 다른 통신망으로 통신할 수 있도록 도와주는 인터
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라우팅 테이블 구성
기본 포맷
172.16.0.0 255.255.0.0 192.168.1.1 Fa0/0
192.168.1.0 255.255.255.0 Direct Fa0/1
0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.254 Fa0/0
구성 요소 설명
Network ID
- 목적지 네트워크 주소
- 특정 네트워크의 시작 주소
- 예: 172.16.0.0, 192.168.1.0
Subnet Mask
- 네트워크 범위를 결정하는 마스크 값
- 네트워크와 호스트 부분 구분
- 예: 255.255.0.0 (/16), 255.255.255.0 (/24)
Next Hop
- 다음 라우터의 IP 주소
- 직접 연결된 경우 "Direct" 표시
- 예: 192.168.1.1, Direct
Interface
- 패킷이 나가는 물리적 인터페이스
- 예: FastEthernet0/0, FastEthernet0/1
- 일반적으로 Fa0/0, Gi0/0 등으로 표기
실제 예시
0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.254 Fa0/0 Static 1/0
10.0.0.0 255.0.0.0 192.168.1.1 Fa0/1 Static 1/0
172.16.0.0 255.255.0.0 Direct Fa0/0 Connected 0/0
192.168.1.0 255.255.255.0 Direct Fa0/1 Connected 0/0
172.20.0.0 255.255.0.0 192.168.2.1 Fa0/2 OSPF 110/20
192.168.50.0 255.255.255.0 192.168.2.2 Fa0/2 EIGRP 90/156160
10.10.0.0 255.255.0.0 192.168.2.3 Fa0/2 BGP 20/0
1. 직접 연결 경로 (C: Connected)
네트워크 인터페이스가 직접 연결된 경우 자동으로 라우팅 테이블에 추가되는 경로입니다.
- 메트릭:
- 항상 0(가장 낮은 비용).
- 다른 경로보다 최우선으로 선택됨.
- 특징:
- 라우팅 테이블에 자동으로 추가됨.
- 관리자가 별도로 설정할 필요 없음.
- 네트워크 연결 상태에 따라 자동으로 갱신.
- 장점:
- 관리 부담이 없음.
- 가장 신뢰할 수 있는 경로로 간주됨.
- 장애 발생 시 즉시 테이블에서 제거.
- 예:
- 네트워크 인터페이스 192.168.1.1/24가 활성화되면 라우팅 테이블에 192.168.1.0/24가 자동 추가.
2. 정적 라우트 (S: Static Route)
관리자가 특정 경로를 명시적으로 설정한 경로입니다.
- 설정 방식:
- 명령어로 특정 네트워크와 넥스트 홉 지정.
- 예: ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.2.
- 명령어로 특정 네트워크와 넥스트 홉 지정.
- 메트릭:
- 관리 거리 (Administrative Distance): 1
- 직접 연결된 경로 다음으로 높은 신뢰도.
- 특징:
- 경로를 수동으로 설정하고 유지보수해야 함.
- 장애가 발생하면 관리자가 직접 대체 경로를 설정해야 함.
- 장점:
- 매우 신뢰성 높음.
- 특정 트래픽 경로를 제어 가능.
- 단점:
- 대규모 네트워크에서는 관리가 어려움.
- 장애 상황에서 자동 복구 기능이 없음.
- 사용 사례:
- 백업 경로 설정.
- 보안 목적으로 특정 경로 강제 지정.
- 소규모 네트워크에서 단순 구성.
3. 동적 라우트
라우팅 프로토콜을 통해 경로를 자동으로 학습하고 갱신하는 방법입니다.
(1) OSPF (Open Shortest Path First)
- 메트릭:
- 링크 비용 기반(Lowest Cost).
- 비용은 기본적으로 대역폭을 반비례하여 계산:
- Cost = Reference Bandwidth / Link Bandwidth
- 기본 Reference Bandwidth: 100 Mbps (수정 가능).
- 특징:
- 링크 상태 프로토콜(Link State Protocol).
- 라우터가 네트워크 전체의 맵을 학습.
- 모든 라우터는 동일한 링크 상태 데이터베이스(LSDB)를 유지.
- 다이내믹한 경로 복구와 부하 분산 가능.
- 장점:
- 네트워크가 변경될 경우 빠르게 반응.
- 경로를 정밀하게 제어 가능.
- 대규모 네트워크에서 효율적.
- 단점:
- 설정 복잡도 증가.
- 높은 CPU 및 메모리 요구사항.
- 사용 사례:
- 중대형 네트워크에서 최적화된 경로 제공.
- MPLS 및 이종 네트워크 환경.
(2) RIP (Routing Information Protocol)
- 메트릭:
- 홉 카운트(Hop Count) 기반.
- 네트워크를 거치는 라우터 수로 경로를 평가.
- 최대 홉 수: 15 (16은 무한대로 간주, 경로 폐기).
- 특징:
- 거리 벡터 프로토콜(Distance Vector Protocol).
- 30초마다 경로 정보를 주기적으로 브로드캐스트.
- 장점:
- 구성과 관리가 단순.
- 소규모 네트워크에서 적합.
- 단점:
- 대규모 네트워크에 부적합(느린 수렴 속도).
- 홉 카운트만 평가하므로 대역폭이나 지연을 고려하지 않음.
- 사용 사례:
- 간단한 내부 네트워크.
- 리소스가 제한된 환경.
(3) BGP (Border Gateway Protocol)
- 메트릭:
- 경로 속성 기반(Path Attributes).
- AS_PATH: 경로를 거친 자율 시스템(AS) 목록.
- LOCAL_PREF: 로컬에서의 경로 우선순위.
- MED(Multi-Exit Discriminator): 동일 AS 내 다중 경로 시 우선순위.
- 경로 속성 기반(Path Attributes).
- 특징:
- 인터넷에서 사용되는 유일한 외부 게이트웨이 프로토콜(EGP).
- 대규모 네트워크에서 경로 안정성과 확장성 제공.
- 경로 정책에 따라 트래픽 흐름 제어 가능.
- 장점:
- 전 세계 인터넷 경로 정보 관리 가능.
- 상세한 경로 제어 정책 설정.
- 매우 안정적인 수렴 프로세스.
- 단점:
- 복잡한 구성 및 유지보수 필요.
- 잘못된 설정 시 인터넷 전체에 영향 가능.
- 사용 사례:
- ISP 간 경로 교환.
- 대규모 기업 네트워크와 클라우드 연결.
| 라우팅 프로토콜 비교 표 | |||
| 라우팅 프로토콜 | OSPF | RIP | BGP |
| 프로토콜 타입 | 링크 상태(Link State) | 거리 벡터(Distance Vector) | 경로 벡터(Path Vector) |
| 메트릭 | 링크 비용(Cost) | 홉 카운트(Hop Count) | 경로 속성(Path Attributes) |
| 수렴 속도 | 빠름 | 느림 | 느림(정책 기반) |
| 규모 적합성 | 중대형 네트워크 | 소규모 네트워크 | 글로벌/대규모 네트워크 |
| 장점 | 효율적이고 정확한 경로 | 단순한 설정 | 강력한 경로 제어 정책 |
| 단점 | 설정 복잡도, 리소스 사용 높음 | 대규모 적합하지 않음 | 구성 및 운영 복잡 |
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'Network tech > 네트워크 기초' 카테고리의 다른 글
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