네트워크 / MAC 주소가 있는데 IP 주소가 왜 필요해?

IP주소가 있는데 MAC 주소가 왜 필요해?

제목에 많은 고민을 했다. IP 주소가 있는데 MAC 주소가 필요한 이유, MAC 주소와 IP 주소의 차이 등등,,

 

결론부터 말하면 이 글은 MAC 주소와 IP 주소가 둘 다 필요한 이유를 담고 있다.

 

나처럼 IP 주소나 MAC 주소 하나만으로 데이터 전달 목적지를 정하면 안 될까 하는 궁금증을 가진 독자들에게 내가 생각한 그 이유를 설명하고자 한다.

 

사용 계층이 다르다.

IP 주소와 MAC 주소를 사용하는 계층이 다르다. IP 주소는 Network layer에서, MAC 주소는 Data Link 계층에서 사용된다.

 

OSI 7 계층과 각 계층별 프로토콜 예시

 

위 그림의 Network 계층과 Data Link 계층의 프로토콜에서, Ethernet과 IP만 익숙하겠지만 실제로는 더 다양한 프로토콜이 존재한다. 그 두 계층의 프로토콜에서 독립적으로 사용되기 위한 각각 다른 식별자가 필요한 것이다.

 

예시로 보기 

그래도 잘모르겠다면 MAC 주소를 장소의 물리적 주소(경도와 위도, 그림에선 장소 이름으로 표기), IP 주소를 장소의 논리적 주소(지번 주소, 도로명 주소)로 생각해보자.

 

도로명 주소를 사용하는 A 배달원은 카카오 (위도 : 33.45, 경도 : 126.56)를 "제주 제주시 첨단로 242"으로 찾아 택배를 배달한다. 반면 지번 주소를 사용하는 B 배달원은 같은 위치를 "제주 제주시 영퐁동 2181"로 택배를 배달한다.

 

두 배달원은 다른 위치로 가는 것이 아니다. 같은 위치로 '다른 프로토콜'로 배달할 뿐이다.

 

IP 주소도 마찬가지다. 네트워크 레이어의 IP 프로토콜이 목적지를 식별하는 값이 IP 주소인거지, 모든 네트워크 레이어의 프로토콜의 식별 값이 아니다. 

 

 

예컨대 네트워크 레이어의 다른 프로토콜 IPX가 사용하는 주소는 80비트로 구성되어, 32비트의 주소 체계를 사용하는 IP 프로토콜과 다르다. 그런데도 IP와 마찬가지로 Link 계층의 프로토콜 이더넷과 통신이 가능하다.

 

이렇게 IP 주소와 MAC 주소가 둘 다 있어서, 정확하게는 Network 계층과 Link 계층의 식별자가 분리되어 있어서, 이렇게 독립적으로 프로토콜을 선택할 수 있는 것이다. 

 

물리 주소와 논리 주소 독립이 필요한 이유

IP 주소로 MAC 주소를 대체할 수 없는 이유는 이제 알았을 것 같다. 학번이 있는데 왜 주민등록번호가 필요하냐고 묻는 것과 같은 이치니 말이다.

 

그렇다면 물리 주소가 논리 주소가 독립되면 어떤 점이 좋을까. 위 배달원 예시를 이어가겠다.

 

아래 그림처럼 배달원이 아무 관련 없는 위경도들을 받아 데이터를 전송하도록 하면, 그 목적지들이 너무 많고 관련성이 적어 아마 배달원이 배달 경로를 탐색하는데 과부하가 걸릴 것이다. 

 

 

 

실제로 택배 배송 조회를 해보면 출발지에서 배송지까지 한번에 오지 않는다. 출발지에서 시작하여, 지역별 HUB와 터미널을 거치고, 내 동네 대리점에 도착한 후, 집으로 도착한다.

 

데이터도 마찬가지다. 도착지를 알고 있다고, 한번에 쑥 데이터가 전송되는 것이 아니다. 경기도 -> 성남시 -> 분당구 -> 정자동 -> 집으로 이동하는 것처럼, 데이터도 여러 스위치를 거쳐 도착지에 도달하게 된다. 이를 forwarding 이라고 한다. (실제로 forwarding 물류 운송 과정을 뜻한다.)  

 

 

다른 예시로, 교장 선생님이 대강당에서 1000 명의 넘는 학생에게 주민등록번호(물리 주소)로 한 명 한 명 찾아 성적표를 나눠주는 것보다, 3학년 주임 선생님 -> 3반 담임 선생님 -> 4분단 조장 -> 학생으로 계층을 만들어 성적표를 전달하는 편이 훨씬 효율적인 것과 같다.

 

이를 '네트워크 계층화'라고 한다. 좀 어렵게 네트워크 안에 속하는 노드들이 같은 네트워크 prefix를 갖도록 하여, 라우팅 테이블을 간단하게 하는 것이다.

 

그래서 논리 주소가 필요한 것이다.

 

정리

제가 궁금했던 것이었고, 제가 나름대로 찾아본 자답을 정리해보았습니다.

 

결국 하고 싶은 말은 1. 두 계층의 주소를 독립해서 프로토콜에 구애 받지 않을 수 있다. 2. 논리 주소를 사용해서 네트워크 계층화를 만든다. 이 두 포인트였고, 예시로 이해에 도움을 드리고자 했는데 잘 전달되었나 모르겠습니다.

 

부족한 글 솜씨와 지식에도 끝까지 읽어주셔서 감사합니다. 틀린 부분이나, 첨부했으면 하는 내용 댓글 남겨주시면 빠르게 수정하겠습니다.

 

더하여 나라 별로 할당된 ip 주소가 있다. 커뮤니티에서 장난이라고 생각하는 해저 케이블의 존재는 진짜다.라는 내용도 다루고 싶었는데, 글이 너무 길어져 참고 자료만으로 남기려 합니다.

 

처음 네트워크를 공부하고 있는 저에게는 재미있는 생각 거리가 되었거든요.

 

 

 

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