[네트워크] ARP( Address Resolution Protocol )

MAC 주소와 IP 주소의 관계 및 ARP의 역할

통신 과정에서 MAC 주소와 IP 주소는 서로 협력하여 데이터를 목적지에 전달합니다.
일반적으로 네트워크 통신에서는 IP 주소를 기반으로 데이터 경로를 설정합니다.
하지만 최종적으로 데이터를 전달하려면 MAC 주소가 필요합니다.

 

 

왜 MAC 주소 이전에 IP 주소를 사용하는가?

1. MAC 주소의 한계
   • 모든 MAC 주소를 알기에는 불가능에 가깝습니다.
   • 네트워크 간 경로 설정에는 MAC 주소만으로는 부족합니다.
2. IP 주소의 역할
   • 데이터를 네트워크 간 전달할 수 있도록 라우팅 경로를 설정합니다.
   • 최종 목적지에 도달한 후 MAC 주소로 해당 네트워크 내의 특정 장치를 찾습니다.

 

 

문제: IP 주소는 알고 있지만 MAC 주소를 모를 때

대부분의 통신에서 IP 주소는 알고 있지만, 목적지 장치의 MAC 주소는 모르는 상황이 발생합니다.
이를 해결하기 위해 사용되는 프로토콜이 **ARP(Address Resolution Protocol)**입니다.

 

 

ARP: IP 주소를 통해 MAC 주소를 찾는 프로토콜

ARP는 동일 네트워크 내의 장치가 IP 주소를 이용해 MAC 주소를 알아내도록 도와주는 프로토콜입니다.
※ 중요한 점: 동일 네트워크 내의 장치 간에만 동작합니다.

 

 

 

ARP의 동작 과정

1. ARP 요청
   • 브로드캐스트 메시지를 통해 네트워크 내 모든 장치에 "특정 IP 주소를 가진 장치의 MAC 주소가 무엇인가?"를 묻습니다.
2. ARP 응답
   • 해당 IP 주소를 가진 장치가 자신의 MAC 주소를 포함한 응답 메시지를 보냅니다.
3. ARP 테이블(캐시) 갱신
   • 응답을 받은 장치는 ARP 테이블에 IP 주소와 MAC 주소의 매핑 정보를 저장합니다.
   • 일정 시간이 지나면 캐시에서 삭제됩니다.

 

 

ARP 요청(브로드캐스트 메시지)

ARP 요청은 네트워크 내 모든 장치에게 전송되며, 이 과정은 브로드캐스트 메시지를 통해 이루어집니다.
브로드캐스트 메시지는 네트워크 내 모든 장치가 수신합니다.

 

ARP 응답

브로드캐스트를 통해 자신의 IP가 맞다면 브로드캐스트를 발생시킨 장치에 전달을 합니다.

 

 

ARP 테이블

• ARP 테이블은 IP 주소와 MAC 주소를 매핑한 정보를 저장한 테이블입니다.
• 해당 정보가 캐시에 저장되면 이후 동일 장치로 데이터를 전송할 때 브로드캐스트 없이도 직접 통신할 수 있습니다.
• 테이블 정보는 일정 시간이 지나면 자동으로 삭제됩니다.

 

ARP 패킷

오퍼레이션 : 요청, 응답

프로토콜 : IP 주소

하드웨어 : MAC 주소

 

다른 네트워크의 MAC 주소를 알아내는 방법

1. 라우터를 통한 전달
   • 동일 네트워크에 없는 경우 ARP 요청은 라우터로 전달됩니다.
2. 라우터의 역할
   • 라우터가 목적지의 MAC 주소를 알고 있다면 그대로 전달합니다.
   • 모르는 경우 다른 라우터에 요청을 전달하며, 이 과정을 반복합니다.
3. ARP 패킷의 반환
   • 최종적으로 목적지의 MAC 주소를 알게 되면, 해당 정보는 요청을 보낸 네트워크로 돌아옵니다.

※ 이 과정은 기본 ARP 프로토콜만을 기준으로 설명한 예시입니다. 실제로는 라우터 프로토콜(OSPF, BGP 등)이 동작합니다.

 

 

정리

• IP 주소는 데이터를 전달하기 위한 논리적 주소입니다.
• MAC 주소는 네트워크 내에서 장치를 식별하는 물리적 주소입니다.
• ARP는 IP 주소로 MAC 주소를 알아내는 프로토콜로, 동일 네트워크 내에서 동작합니다.

 

한 줄 요약

ARP는 IP 주소를 통해 동일 네트워크 내의 MAC 주소를 찾아내는 필수적인 프로토콜입니다.

 

 

 

참고 자료

• KT Word: ARP 패킷