[네트워크] 서브넷과 게이트웨이

초기 네트워크는 모든 단말이 하나의 네트워크에 존재하는 로컬 네트워크(LAN)을 고려하여 설계되어 통신하는 방법이 매우 간단했다. 이메일과 인터넷 기술의 발달로 작은 LAN 네트워크들이 하나의 큰 네트워크로 묶이면서 먼 거리에 있는 다른 LAN 간의 통신이 중요해졌다.

 

같은 네트워크 내에서의 통신과 원격지 네트워크 간의 통신은 동작 방식이나 필요한 네트워크 장비가 모두 다르다.

원격지 네트워크와의 통신에 사용하는 장비를 게이트웨이라고 부르고 3계층 장비(라우터와 L3 스위치)가 이 역할을 할 수 있다.

 

서브넷과 게이트웨이의 용도

로컬 네트워크에서는 ARP 브로드캐스트를 이용해 도착지 MAC 주소를 학습할 수 있고 이 MAC 주소를 이용해 직접 통신할 수 있지만 원격 네트워크 통신은 네트워크를 넘어 전달되지 못하는 브로드캐스트의 성질 때문에 네트워크 장비의 도움이 필요하다.

 

이 장비를 게이트웨이라고 하고 게이트웨이에 대한 정보를 PC나 네트워크 장비에 설정하는 항목이 기본 게이트웨이이다.

ARP 브로드캐스트는 원격지 네트워크로 보낼 수 없다.

기본 게이트웨이는 3계층 장비(네트워크)가 수행하고 여러 네트워크와 연결되면서 적절한 경로를 지정해주는 역할을 한다.

 

앞에서 간단히 설명했듯이 출발지와 목적지 네트워크가 동일한 LAN 내에서 통신하는 것인지, 서로 다른 네트워크 간의 통신인지에 따라 통신 방식이 달라지므로 출발지에서는 먼저 목적지가 자신이 속한 네트워크의 범위인지 확인하는 작업이 필요하다.

 

이때 사용되는 것이 서브넷 마스크이다.

자신이 속한 네트워크를 구하는 방법은 자신의 IP 주소와 서브넷 마스크를 and 연산해 나오는 값이다.

이 연산의 결괏값인 로컬 네트워크 주소에 목적지가 속해 있으면 로컬 통신이고 아니면 원격지 통신이다.

 

2계층 통신 vs. 3계층 통신

2계층 통신, 3계층 통신은 원래 정확한 표현은 아니지만 실무에서 많이 쓰는 표현이다.

정확한 표현은 로컬 네트워크 통신, 원격지 네트워크 통신이다.

 

단말 간의 통신은 애플리케이션 계층부터 시작해 캡슐화, 디캡슐화를 거쳐 통신하는데 로컬 네트워크에서 직접 통신한 경우(출발지와 목적지가 같은 네트워크에 존재할 경우), 라우터와 같은 3계층 네트워크 장비의 도움 없이 통신이 가능하다. 즉, 단말 간을 연결해주는 네트워크 장비에서 2계층까지만 정보를 확인해 통신하고 ARP 요청을 보낼 때 직접 브로드캐스트를 이용하므로 이를 L2 통신이라고 부른다.

 

반면 원격지 네트워크와 통신해야 할 경우(출발지와 목적지가 다른 네트워크에 존재할 경우), 라우터와 같은 3계층 장비의 도움이 없으면 통신할 수 없다. 해당 패킷을 전송하는 네트워크 장비에서 3계층 정보까지 확인해야 하며 이것을 L3 통신이라고 한다.

 

레이어 2, 레이어 3 통신에 따른 ARP 요청

같은 네트워크에 있는 단말 간 통신은 직접적으로 이루어진다. 상대방의 MAC 주소를 알아내기 위해 ARP 브로드캐스트를 이용하고 상대방의 MAC 주소를 알아내자마자 패킷이 캡슐화되어 통신이 시작된다.

 

외부 네트워크와 통신이 필요할 때는 단말이 자신이 직접 보낼 수 없는 위치에 목적지가 있다고 판단하고 ARP 요청을 기본 게이트웨이의 IP 주소로 요청한다. 게이트웨이에서 ARP 응답을 받은 단말은 도착지 MAC 주소에 응답받은 기본 게이트웨이의 MAC 주소를 적어놓고 통신을 시작한다.

 

로컬 통신(L2)은 도착지 MAC 주소와 도착지 IP 주소가 같은 반면, 원격지 통신(L3 통신)은 도착지 MAC 주소와 도착지 IP 주소가 다르다.

도착지 IP 주소는 통신의 실제 도착지이고 도착지 MAC 주소는 디폴트 게이트웨이의 MAC 주소가 사용된다.