네트워크 계층 이해하기 : IP 주소와 라우팅의 역할

네트워크의 계층 중 하나인 네트워크 계층은 물리 계층과 데이터 링크 계층 위에 있고, 서로 다른 네트워크 간의 통신을 가능하게 합니다. 이번 글에서는 네트워크 계층의 역할과 주요 개념인 IP 주소와 라우팅에 대해 설명드리겠습니다.

네트워크 계층 이해하기 : IP 주소와 라우팅의 역할

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네트워크 계층의 필요성

물리 계층과 데이터 링크 계층이 로컬 네트워크(LAN) 내 통신에 중점을 둔 반면, 네트워크 계층은 다른 네트워크와의 통신을 말합니다. 예를 들어, 동일한 네트워크 내부에서 데이터가 이동하는 것과 달리, 인터넷상 지구 반대편의 사용자와 연결될 때에는 여러 네트워크를 거쳐야 합니다. 이처럼 LAN을 넘어서 다른 네트워크와 연결하는 데 필요한 계층이 바로 네트워크 계층입니다.

 

네트워크 계층의 주요 기능 : IP 주소와 라우팅

네트워크 계층의 주요 기능으로 IP 주소 체계와 라우팅이 있습니다.

• IP 주소 : 네트워크 계층에서는 각 호스트에 IP 주소를 부여하여 송수신 대상을 지정합니다. IP 주소는 데이터가 정확한 목적지로 도달할 수 있도록 주소 체계를 제공하는 역할을 합니다.
• 라우팅 : IP 주소를 기반으로 서로 다른 네트워크 간 최적의 경로를 찾아 데이터를 전달하는 과정을 라우팅이라 합니다. 라우팅을 통해 여러 네트워크를 거쳐 목적지까지 도달하는 경로가 설정됩니다. 대표적인 장비가 라우터입니다.

 

네트워크 계층이 필요한 이유

데이터 링크 계층만으로는 네트워크를 넘어서는 통신이 어려운데, 이는 두 가지 문제 때문입니다.

• 경로 탐색의 어려움 : 로컬 네트워크를 넘어서는 경로를 데이터 링크 계층에서 파악하기는 어렵습니다. 네트워크 계층의 라우팅 기능이 필요한 이유입니다.
• MAC 주소의 한계 : 물리적 주소인 MAC 주소만으로는 세상 모든 네트워크에 속한 호스트를 특정하기 어렵습니다. 예를 들어, MAC 주소는 호스트의 네트워크 인터페이스(NIC)에 할당된 고정 주소이므로, 이동성이 높은 환경에서 모든 호스트 위치를 관리하기에는 제한이 있습니다. 이를 해결하기 위해 논리적인 주소인 IP 주소를 사용합니다.

 

IP 주소와 MAC 주소의 역할

IP 주소와 MAC 주소는 서로 다른 역할을 수행합니다.

• IP 주소 : 수신지의 네트워크 위치를 나타내는 논리 주소로, 네트워크 간 최적 경로를 찾는 데 사용됩니다. 이를 통해 네트워크 간의 데이터를 전송할 수 있습니다.
• MAC 주소 : 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 고유하게 할당되는 물리 주소입니다. 로컬 네트워크(LAN)에서 호스트를 식별하고 최종적으로 데이터를 특정 호스트로 전송하는 데 사용됩니다.

 

논리 주소와 물리 주소 : IP 주소와 MAC 주소의 차이

• MAC 주소(물리 주소)는 네트워크 인터페이스에 할당된 고정 주소로, 네트워크 하드웨어에 내장되어 있어 쉽게 변경되지 않습니다.
• IP 주소(논리 주소)는 네트워크 환경에 따라 유동적으로 할당될 수 있으며, 네트워크 변경 시 새로 할당받거나 수동 설정이 가능합니다. IP 주소는 자동 할당을 위한 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)를 통해 네트워크에 접속한 장치에 IP 주소를 자동으로 할당할 수 있습니다.

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네트워크 계층은 물리적 한계를 넘어선 통신을 지원하며, IP 주소와 라우팅을 통해 서로 다른 네트워크를 원활하게 연결할 수 있는 기능을 제공합니다. 이는 인터넷 구조에서 중요한 계층으로, 데이터를 전송하는 과정에서 네트워크 간의 효율적인 통신을 가능하게 합니다.