[Network 기초] 1. 동일 서브넷 내 통신 과정 이해하기

원문 : https://ithailey.tistory.com/1

[Network 기초] 1. 동일 서브넷 내 통신 과정 이해하기

 

안녕하세요, 오늘은 네트워크의 가장 기본이 되면서도 중요한 동일 서브넷(L2) 내에서의 통신 과정을 시나리오를 통해 자세히 알아보려고 합니다.

Web 서버에서 WAS 서버로 ping을 보낼 때, 실제 패킷과 프레임이 어떤 과정을 거쳐 전달되는지 단계별로 정리해 보겠습니다.

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1. 시나리오 환경 설정

먼저, 테스트 환경의 구성은 다음과 같습니다.

 

• VLAN 10 (WEB/WAS): eth1/1 (Web), eth1/2 (WAS) 연결
• VLAN 20 (DB): eth1/3 연결
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• Switch (ToR): 모든 포트는 Access Port로 설정
• Web 서버: IP 192.168.1.10 / MAC 52:54:00:43:3e:77
• WAS 서버: IP 192.168.1.20 / MAC 52:54:00:55:38:67
• DB 서버: IP 192.168.2.10 / MAC 52:54:00:B4:E9:FB

전제 조건: Web 서버와 WAS 서버 모두 ARP Table이 비어 있는 상태입니다.

 

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2. 통신 시작: 동일 네트워크 판단

Web 서버에서 ping 192.168.1.20 명령을 실행하면, 서버 OS는 자신의 IP/Mask와 목적지 IP를 비교합니다.

• 판단: 192.168.1.10/24와 192.168.1.20은 동일 네트워크에 있습니다.
• 결과: 게이트웨이를 거치지 않고 목적지 MAC 주소로 직접 전달을 시도합니다.

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3. ARP 단계: 상대방의 MAC 주소를 찾아라!

하지만 현재 Web 서버는 WAS 서버의 MAC 주소를 모릅니다. 이때 ARP(Address Resolution Protocol) 과정이 시작됩니다.

 

1. ARP Request 송신: Web 서버는 "IP 192.168.1.20 쓰시는 분 MAC 주소 좀 알려주세요!"라는 메시지를 브로드캐스트(FF:FF:FF:FF:FF:FF)로 보냅니다.

 

2. 스위치 학습 및 플러딩: 스위치는 Web 서버의 MAC을 학습하고, 해당 VLAN 10의 모든 포트로 프레임을 뿌립니다(Flooding).> 이때 L2스위치의 여러 기본 동작이 있고 많이 생략되었는데, 해당 글에서는 다루지 않고 따로 글을 작성해볼 예정입니다.

 

3. WAS 서버 응답: WAS 서버는 타겟 IP가 자신임을 확인하고 자신의 MAC 주소를 담아 ARP Reply를 유니캐스트로 보냅니다.

 

4. 학습 완료: Web 서버는 수신한 ARP Reply를 통해 WAS 서버의 MAC 주소를 ARP Table에 저장합니다.

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4. ICMP 단계: 드디어 Ping 발송!

상대방의 MAC 주소를 알았으니 이제 진짜 Ping(ICMP)을 보낼 차례입니다.

1. ICMP Echo Request 전송: Web 서버는 목적지 MAC에 WAS 서버의 주소를 넣어 프레임을 전송합니다.

2. 스위치 포워딩: 스위치는 이미 학습된 MAC Table을 조회하여 eth1/2(WAS 연결 포트)로만 프레임을 정확히 전달합니다.

3. ICMP Echo Reply 응답: 프레임을 받은 WAS 서버는 목적지가 자신임을 확인하고 Echo Reply를 만들어 다시 Web 서버로 보냅니다.

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5. 결과 확인

Web 서버가 WAS 서버로부터 Echo Reply 패킷을 최종 수신하면, 우리 화면에는 드디어 익숙한 Ping 결과가 출력됩니다.

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마무리하며

동일 서브넷 통신에서 핵심은 "상대방의 MAC 주소를 아느냐"입니다. MAC 주소를 모르면 ARP 브로드캐스트가 먼저 발생하고, 그 이후에 유니캐스트 통신이 이루어진다는 점입니다.

다음 포스팅에서는 라우팅을 통한 서로 다른 서브넷 간의 통신(L3) 과정도 다뤄보도록 하겠습니다.