목차

왜 링크 계층 주소가 필요한가?

IP 주소는 종단 간 주소지만, 실제 데이터 전송은 링크 단위(hop-by-hop)로 이루어진다.

라우터는 매 홉마다 프레임을 새로 구성하며, 해당 홉의 출발지/도착지 링크 계층 주소(MAC)를 사용한다.

즉, 네트워크 계층(IP)은 출발지~목적지 전체 경로, 데이터링크 계층(MAC)은 링크 단위의 다음 홉 경로를 위한 주소 지정한다.

MAC 주소란?

NIC(Network Interface Card)에 전역적으로 고유하게 할당되어있는 주소이다. 총 48비트(6바이트), 16진수 12자리로 구성되어있다. -> locally unique하다 e.g. A3:34:45:11:92:CC

다른 이름: Link-layer address, Physical address

확인 명령어: Windows: ipconfig /all, getmac -v

MAC 주소의 세 가지 유형

유형	설명
Unicast	1:1 통신 (특정 수신자 MAC 주소 사용)
Multicast	1:다 통신 (MAC 주소의 첫 바이트의 LSB가 1인 경우) e.g. 01:00:5E:01:02:03
Broadcast	1:모두 통신 (모든 비트가 1인 주소) e.g. FF:FF:FF:FF:FF:FF

ARP (Address Resolution Protocol)

ARP: IP 주소 → MAC 주소로 변환하는 프로토콜이다. 네트워크 계층과 링크 계층 간의 주소 변환 다리 역할을 한다.

동작 위치: TCP/IP 모델상 네트워크 계층, 그러나 MAC 주소를 다루므로 cross-layer 프로토콜

📑 ARP 동작 과정 송신자 A는 수신자 B의 IP 주소는 알지만 MAC 주소는 모름

A는 브로드캐스트(FF:FF:FF:FF:FF:FF)로 ARP Request 전송

포함 내용: B의 IP 주소, A의 MAC 주소

수신자 B는 자신의 IP와 일치함을 확인하고, A에게 ARP Reply 전송

포함 내용: B의 MAC 주소

A는 B의 MAC 주소를 ARP 캐시에 저장한 후 데이터 프레임 전송 시작

🧾 ARP Packet 구조 (요약) 필드 설명 Hardware Type 1 (이더넷) Protocol Type 0x0800 (IPv4) Hardware Address Length 6 (MAC 주소 길이) Protocol Address Length 4 (IPv4 주소 길이) Operation 1=Request, 2=Reply

🗂️ 통신 예시 (Alice → Bob) Alice는 Bob의 IP를 알고 있고, MAC 주소를 모름

ARP Request: Alice → 전체 브로드캐스트로 Bob의 MAC 주소 요청

ARP Reply: Bob → Alice에게 MAC 주소 응답

데이터 전송: Alice가 Bob의 MAC 주소로 프레임 캡슐화 후 전송

🔁 각 링크(R1, R2 등)에서 프레임은 새롭게 구성되며, 해당 홉의 MAC 주소를 사용

📌 핵심 개념 요약 정리 개념 설명 MAC 주소 네트워크 인터페이스 고유 주소 (링크 단위 주소) IP 주소 종단 간 논리 주소 (전체 경로 지정) ARP IP 주소 → MAC 주소 변환 프로토콜 유니캐스트 단일 수신자 주소 멀티캐스트 그룹 통신 주소 브로드캐스트 네트워크 전체 대상 주소