목차
1. 네트워크 주소 체계 개요
2. IP 주소(3계층)와 논리적 주소 구조
3. MAC 주소(2계층)와 물리적 주소
4. FQDN(7계층)과 도메인 주소
5. DNS와 ARP의 역할
6. 포트 번호(4계층)와 애플리케이션 통신
7. 포트와 실제 통신 흐름
8. OS에서 포트 관리 방식
9. 전체 정리
1. 네트워크 주소 체계 개요
네트워크에서 통신을 하기 위해서는 여러 계층에서 서로 다른 형태의 주소를 사용한다.
대표적으로 다음과 같은 주소들이 존재한다.
- MAC Address (2계층)
- IP Address (3계층)
- Port Number (4계층)
- FQDN (7계층)
각 주소는 역할이 다르며, 통신 과정에서 서로 연결되어 사용된다.
*참고) OSI 7계층
| 7계층 | 응용 계층(Application Layer) | 사용자와 가장 가까운 계층 |
| 6계층 | 표면 계층(Presentation Layer) | 데이터 형식 설정. 인코딩/디코딩, 암호화/복호화, 압축 등 데이터 표현 방식을 결정. |
| 5계층 | 세션 계층(Session Layer) | 신 세션(연결) 설정, 유지, 종료. 포트(Port) 연결 및 데이터 동기화 관리. |
| 4계층 | 전송 계층(Transport Layer) | 신뢰성 있는 데이터 전송. 데이터를 패킷으로 분할하고, 오류 제어(Error Control) 및 흐름 제어(Flow Control) 수행. TCP/UDP 프로토콜 사용. |
| 3계층 | 네트워크 계층(Network Layer) | 최적의 경로 설정(라우팅). IP 주소를 이용하여 목적지까지 데이터를 전달 (라우터 사용). |
| 2계층 | 데이터 링크 계층(Data Link Layer) | 인접 기기 간 신뢰성 있는 전송. 프레임 단위 구성, MAC 주소 식별, 물리적 에러 검출 (스위치 사용). |
| 1계층 | 물리 계층(Physical Layer) | 데이터를 전기적, 물리적 신호로 변환하여 전송. 전송 매체(케이블, 허브 등)를 통해 비트(Bit) 데이터를 전달 |
2. IP 주소(3계층)와 논리적 주소 구조
IP 주소는 네트워크 상에서 장치를 식별하기 위한 논리적 주소이다.
IP 주소는 다음과 같이 구성된다.
- Network ID: 네트워크(그룹) 식별
- Host ID: 해당 네트워크 내 장치 식별
예를 들어, 192.168.1.10이라는 주소가 있을 때 단순히 IP만으로는 Network ID와 Host ID를 구분할 수 없다.
이때 사용하는 것이 서브넷 마스크이다.
IP 주소와 서브넷 마스크를 AND 연산하면 Network ID를 구할 수 있다.
- 192.168.1.10 & 255.255.255.0 = 192.168.1.0
즉, 같은 Network ID를 가지면 내부망, 다르면 외부망으로 판단한다.
이 판단은 운영체제가 수행한다.
3. MAC 주소(2계층)와 물리적 주소
MAC 주소는 네트워크 인터페이스 카드(LAN 카드)에 부여된 물리적 주소이다.
LAN 카드의 종류에는 다음과 같은 것들이 있다.
- Ethernet
- FDDI
- Token Ring
현재는 대부분 Ethernet을 사용하며, 이때 사용하는 물리적 주소가 MAC 주소이다.
MAC 주소의 특징은 다음과 같다.
- 48비트 구조 (12자리 16진수)
- 앞 6자리: 제조사 식별 코드
- 뒤 6자리: 장치 고유 번호
예시: 00-40-D0-15-81-C5
제조사 코드는 IEEE에서 관리한다.
MAC 주소는 같은 네트워크 내에서 실제 데이터를 전달할 때 사용되는 주소이다.
MAC 주소는 운영체제 명령어를 통해 확인할 수 있다.
Windows 환경
명령 프롬프트(cmd)에서 다음 명령어를 입력한다.
ipconfig /all출력 결과에서 다음 항목을 확인할 수 있다.
- 이더넷 어댑터 (유선)
- 무선 LAN 어댑터 (Wi-Fi)
여기서 물리적 주소(Physical Address)가 MAC 주소이다.
4. FQDN(7계층)과 도메인 주소
FQDN(Fully Qualified Domain Name, 정규화된 도메인 이름)은 사람이 이해하기 쉬운 문자 기반 주소이다.
구성은 다음과 같다.
- Host Name + Domain Name
예시:
- www.test.com
- www: Host Name
- test.com: Domain Name
Host Name은 해당 서버의 역할을 나타내는 경우가 많다.
- www: 웹 서비스
- ftp: 파일 전송
- smtp: 메일 서비스
사용자는 문자 주소를 사용하지만 실제 통신에서는 IP 주소가 사용된다.
5. DNS와 ARP의 역할
사용자가 www.naver.com과 같은 도메인을 입력하면 실제 통신 과정에서는 다음과 같은 변환이 이루어진다.
- DNS: 도메인 → IP 주소 변환
- ARP: IP 주소 → MAC 주소 변환
즉, 문자 주소 → IP → MAC 의 흐름으로 실제 통신이 이루어진다.
반대로 MAC 주소를 통해 IP를 찾는 방식은 RARP이다.
DNS는 IP와 도메인 간 양방향 변환이 가능하다.
6. 포트 번호(4계층)와 애플리케이션 통신
IP 주소는 “어디로 갈지”를 결정하지만, 포트 번호는 “어느 프로그램으로 갈지”를 결정한다.
예를 들어,
- 192.168.1.10 → 컴퓨터 주소
- :8080 → 해당 컴퓨터의 특정 프로그램
즉, 포트 번호는 애플리케이션 식별자이다.
포트 번호 범위는 다음과 같다.
Well-known Port (0~1023)
- 서버 프로그램에 사용
- 예: 80(HTTP), 21(FTP)
- 관리자에 의해 고정적으로 설정
Registered Port (1024~49151)
- 일반 애플리케이션 등록용 포트
- 신규 서비스에서 사용
Dynamic Port (49152~65535)
- 클라이언트 프로그램에서 사용
- 운영체제가 동적으로 할당
- 재사용 가능
하나의 컴퓨터는 최대 65535(2의 16승, 0~65535)개의 포트를 사용할 수 있다.
7. 포트와 실제 통신 흐름
실제 통신은 다음과 같은 형태로 이루어진다.
- 송신자: 192.168.10.10:50010
- 수신자: 200.10.10.10:80
즉, IP + 포트번호 조합으로 통신이 이루어진다.
애플리케이션 간 통신을 위해서는 반드시 포트 번호가 필요하다.
8.OS에서 포트 관리 방식
사용자가 URL에 포트 번호를 입력하지 않아도 되는 이유는 운영체제가 기본 포트를 알고 있기 때문이다.
예를 들어,
- http → 80
- https → 443
이 정보는 다음 경로의 파일에 저장되어 있다.
- C:\Windows\System32\drivers\etc\services
즉, 사용자가 포트를 직접 기억하지 않아도 시스템이 자동으로 처리한다.
services 파일
- <service name> <port number>가 정리되어 있는 파일
전체 정리
네트워크 통신은 다음과 같은 계층별 주소가 결합되어 이루어진다.
- MAC Address: 실제 장치 식별 (물리적 주소)
- IP Address: 네트워크 상의 위치 식별 (논리적 주소)
- Port Number: 해당 장치 내 프로그램 식별
- FQDN: 사람이 이해하기 위한 문자 기반 주소
그리고 DNS와 ARP를 통해 이 주소들이 연결되어 실제 통신이 가능해진다.
각 주소는 다음과 같은 구조를 가진다.
- MAC = 제조사 식별 코드 + 장치 일련번호
- IP = Network ID + Host ID
- FQDN = Host Name + Domain Name
즉, 모든 주소는 공통적으로 “그룹(소속) + 고유 식별자” 구조를 가진다.
직관적인 비유
네트워크 통신은 다음과 같이 이해할 수 있다.
- IP 주소 → 건물 위치 찾기
- Port 번호 → 호수 찾기
- MAC 주소 → 실제 문을 찾아 전달
즉, IP와 Port는 “논리적 위치”를 찾는 과정이고,
MAC 주소는 “실제 전달”을 위한 주소이다.
서버와 클라이언트의 주소 활용
일반적으로 다음과 같이 주소가 사용된다.
- Server: MAC + IP + Port (서비스 제공을 위해 필요)
- Client: MAC + IP (요청을 보내는 역할)
특히, 통신을 위해 반드시 필요한 주소는 다음과 같다.
- IP 주소 (3계층)
- MAC 주소 (2계층)
이 두 주소는 실제 데이터 전달에 필수적인 요소이다.
문자 주소(FQDN)의 역할
FQDN은 사람이 이해하기 위한 “서비스 주소”이다.
실제 통신에서는 IP와 MAC 주소가 사용되지만, 사용자가 IP 주소를 직접 입력하는 것은 매우 불편하다.
따라서,
- 사용자는 FQDN을 입력하고
- DNS가 이를 IP로 변환하여 통신이 이루어진다
즉, FQDN은 통신 자체에 필수적인 요소는 아니지만, 사용자 편의를 위해 반드시 필요한 주소 체계이다.
(Q. 개인 질문)
Q1. 이더넷과 Wi-Fi 어댑터 차이
- 이더넷: 유선 네트워크
- Wi-Fi: 무선 네트워크
둘 다 네트워크 인터페이스지만 연결 방식이 다르다.
Q2. Registered Port는 부족해지지 않는가
이론적으로는 제한이 있지만,
- 하나의 애플리케이션이 여러 포트를 사용할 수 있고
- NAT, 동적 포트 등을 활용하기 때문에
실제로 부족 문제는 거의 발생하지 않는다.
Q3. IP의 Host와 FQDN의 Host Name은 같은 개념인가
아니다.
- IP의 Host ID → 네트워크 내 장치 식별 번호
- FQDN의 Host Name → 서비스/역할 이름
즉, 개념적으로 완전히 다르다.
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