6. 주소 관리와 라우팅

6. 주소 관리와 라우팅

2025. 10. 26. 16:29ㆍ컴퓨터 네트워킹

6. 주소 관리와 라우팅: 주소 변환과 경로 탐색

네트워크 계층의 마지막 여정입니다. 이번 글에서는 한정된 IP 주소를 효율적으로 사용하는 방법과, 라우터가 목적지까지 가는 최적의 경로를 어떻게 찾아내는지에 대해 자세히 알아보겠습니다.

IPv4 주소는 약 43억 개로 한정되어 있어, 인터넷의 폭발적인 성장으로 인해 주소 고갈 문제에 직면했습니다. 이 문제를 해결하기 위해 주소를 아껴 쓰는 단기적인 해결책과 주소 공간 자체를 늘리는 장기적인 해결책(IPv6)이 등장했습니다.

공인 IP 주소 (Public IP): 인터넷상에서 유일하게 식별되는 '공식 주소'입니다.
사설 IP 주소 (Private IP): 회사나 집과 같은 내부 네트워크에서만 사용되는 '내부용 주소'입니다. (10.x.x.x, 172.16.x.x, 192.168.x.x 대역)

NAT(Network Address Translation)는 사설 IP 주소를 공인 IP 주소로, 또는 그 반대로 주소를 변환해주는 기술로, 주로 라우터에 구현됩니다.

주요 목적: IP 주소 절약(하나의 공인 IP로 여러 장치 인터넷 사용)과 보안 강화(내부 네트워크 구조 은닉)입니다.
PAT (Port Address Translation): 현재 가장 널리 쓰이는 NAT 방식으로, IP 주소뿐만 아니라 포트 번호까지 변환하여 다수의 동시 접속을 구분하고 관리합니다. NAT 라우터는 NAT 변환 테이블을 사용하여 이 매핑 정보를 기록합니다.

동작 과정:

내부 → 외부 (Outbound): 사설 IP를 가진 컴퓨터가 외부 서버로 패킷을 보낼 때, NAT 라우터는 패킷의 출발지 주소를 [자신의 공인 IP]:[새로운 포트 번호]로 변경하고, 이 변환 정보를 NAT 테이블에 기록합니다.
외부 → 내부 (Inbound): 외부 서버의 응답 패킷이 라우터에 도착하면, 라우터는 NAT 테이블을 참조하여 패킷의 목적지 주소를 원래의 [사설 IP]:[사설 포트 번호]로 변경하여 내부 컴퓨터에 전달합니다.

라우팅은 패킷을 최종 목적지까지 전달하기 위한 최적의 경로를 결정하는 과정이며, 라우터는 라우팅 테이블을 기반으로 이 역할을 수행합니다.

정적 라우팅 (Static Routing): 네트워크 관리자가 모든 경로 정보를 수동으로 직접 입력하는 방식입니다. 네트워크 규모가 작고 변화가 없을 때 사용하며, 보안성이 높지만 관리가 어렵습니다.
동적 라우팅 (Dynamic Routing): 라우터들이 라우팅 프로토콜을 사용하여 서로 경로 정보를 자동으로 교환하고, 이를 통해 라우팅 테이블을 스스로 최신 상태로 유지하는 방식입니다. 네트워크 변화에 능동적으로 대처할 수 있어 관리가 용이합니다.

동적 라우팅 프로토콜은 어떤 알고리즘을 사용하느냐에 따라 크게 두 가지로 나뉩니다.

구분	거리 벡터 (Distance Vector)	링크 상태 (Link State)
정보 교환 방식	주기적으로 자신의 전체 라우팅 테이블을 이웃 라우터와 교환	변화가 발생할 때만 해당 링크 상태 정보를 네트워크 내 모든 라우터와 공유
경로 결정 방식	이웃의 정보("저쪽으로 가면 홉 2개")만 보고 경로 결정 (Routing by Rumor)	네트워크의 전체 지도를 가지고 최단 경로를 직접 계산 (Dijkstra 알고리즘)
대표 프로토콜	RIP (Routing Information Protocol)	OSPF (Open Shortest Path First)

또한, 하나의 자치 시스템(AS) 내에서 동작하는 내부 게이트웨이 프로토콜(IGP, 예: RIP, OSPF)과 서로 다른 자치 시스템 간에 경로를 교환하는 외부 게이트웨이 프로토콜(EGP, 예: BGP)로도 분류할 수 있습니다.

라우팅 테이블에 특정 목적지로 가는 경로가 여러 개 있을 경우, 서브넷 마스크의 길이가 가장 긴(가장 구체적인) 경로를 우선적으로 선택하는 규칙입니다. 예를 들어, `/24` 경로와 `/26` 경로가 모두 일치하면, 더 구체적인 `/26` 경로를 따릅니다.