네트워크 통신 방식 - 유니캐스트, 브로드캐스트, 멀티캐스트

네트워크 통신 방식은 데이터를 주고받는 목적지의 수와 방법에 따라 유니캐스트, 브로드캐스트, 멀티캐스트, 애니캐스트로 나뉩니다.

📌 유니캐스트 (Unicast)

1:1 통신 방식으로 고유한 주소로 식별되는 특정 단일 네트워크 목적지에만 데이터를 전송하는 방식

 

🏃 유니캐스트 데이터 전송 방식

• 송신자는 먼저 데이터 패킷에 목적지의 고유 주소(MAC 주소 또는 IP 주소)를 포함
• 패킷은 네트워크 스위치나 라우터를 거쳐 목적지로 전달됩니다. 스위치나 라우터는 패킷의 목적지 주소를 확인하여 해당 주소를 가진 네트워크 장치로 패킷을 전달합니다
• 목적지에 도달한 패킷은 해당 장치의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에서 목적지 주소를 확인합니다. 만약 목적지 주소가 자신의 주소와 일치하면 패킷을 받아 처리하고 그렇지 않으면 패킷을 무시

 

📢 IP 주소

송신자와 수신자 각각의 고유한 IP 주소를 사용합니다.

• 송신자(클라이언트): 192.168.1.5
• 수신자(서버) : 192.168.1.10

이들 사이의 통신은 각자의 IP주소를 이용

 

🤖 MAC 주소

유니캐스트에서는 송신자가 수신자의 MAC 주소를 알아야 합니다.

패킷의 헤더에 송신자 MAC 주소와 수신자 MAC 주소를 포함합니다.

 

📌 브로드캐스트 (Brodcast)

로컬 네트워크에 연결되어 있는 모든 호스트 에게 동시에 데이터를 전송하는 방식

• 1 : 모두

 

🏃 브로드캐스트 데이터 전송 방식

• 메시지를 생성하고 해당 네트워크의 모든 장치에게 전달될 수 있도록 브로드캐스트 주소를 목적지 주소로 설정합니다.
• 메시지는 네트워크 스위치나 라우터를 통해 네트워크 내의 모든 장치로 전달됩니다.
• 각 장치는 메시지를 수신하여 자신의 주소와 비교하지 않고 브로드캐스트 주소로 온 메시지이므로 모두 수신합니다.
• 모든 수신 장치는 메시지를 수신하여 처리합니다.

 

📢 IP 주소

호스트 주소 부분이 모두 1로 채워진 주소

ex) 192.168.1.0/24 네트워크의 브로드캐스트 주소는 192.168.1.255

 

🤖 MAC 주소

모든 비트가 1로 설정된 FF:FF:FF:FF:FF:FF (MAC 주소 - 48비트, 6바이트)를 사용합니다.

• 네트워크상 모든 장치들이 브로드캐스트 패킷을 인식해 수신하도록 합니다.

 

단점: 모든 장비가 데이터를 수신하므로 불필요한 트래픽을 유발하여 네트워크 효율을 떨어뜨릴 수 있습니다. 이로 인해 충돌 발생 가능성이 높아집니다.

 

장점: 특정 목적지를 모르는 상태에서 모든 장비에게 정보를 한 번에 전달해야 할 때 매우 효율적입니다.

 

📌 멀티 캐스트 (Multicast)

멀티캐스트 그룹 주소를 이용하여 해당 그룹에 속한 호스트로 데이터를 전송하기 위한 통신 방식

• 1 : N(Group)

 

🏃 멀티캐스트 데이터 전송 방식

• 수신을 원하는 호스트들은 IGMP(Internet Group Management Protocol)와 같은 프로토콜을 이용해 특정 멀티캐스트 그룹에 가입합니다.
• 송신자는 해당 그룹의 주소로 한 번만 데이터를 보냅니다.
• 네트워크 장비(라우터, 스위치)는 그룹에 가입된 호스트들에게만 데이터를 복제하여 전달합니다.
• 불필요한 호스트에게는 데이터를 보내지 않아 브로드캐스트보다 효율적입니다.

 

📢 IP 주소

멀티캐스트에서는 특정 멀티캐스트 그룹의 주소를 사용

• 멀티캐스트 그룹의 멤버만 해당 주소로 보내진 데이터를 수신

 

🤖 MAC 주소

멀티캐스트의 MAC 주소는 IP 멀티캐스트 주소에 매핑됩니다.

• IP 멀티캐스트 주소의 하위 23비트가 MAC 주소의 하위 23비트와 결합되어 사용

ex) IP 멀티캐스트 주소가 224.0.0.5 인경우

• MAC 주소는 01:00:5E:00:00:05

 

📌 애니 캐스트 (Anycast)

여러 수신자중 가장 가까운 수신자(최적 경로)로 데이터를 전달하는 방식

• 1 : 1

 

🏃 애니캐스트 데이터 전송 방식

• 동일한 IP 주소를 가진 여러 서버가 분산되어 배치되어 있습니다.
• 클라이언트가 해당 IP로 요청을 보내면 BGP(Border Gateway Protocol) 같은 라우팅 프로토콜을 기반으로 가장 가까운 서버로 트래픽이 전달됩니다.
• 장애 조치(Failover) 및 로드 밸런싱에도 효과적입니다.

 

📢 IP 주소

• 여러 호스트가 동일한 IP 주소를 가지며, 네트워크는 가장 가까운 IP 노드를 선택해 라우팅합니다.
• 일반 유저는 하나의 IP로만 요청을 보내며, 라우팅 경로에 따라 최적화된 서버가 응답합니다.

 

🤖 MAC 주소

• 실제로 선택된 단일 수신 서버의 MAC 주소만 사용됩니다.
• 라우팅 경로 상에서 가장 가까운 호스트에 대한 MAC 주소가 적용되므로 수신자는 일반적인 유니캐스트처럼 보입니다.

 

📚 Ref.

https://ipcisco.com/lesson/unicast-broadcast-multicast-anycast/

https://www.geeksforgeeks.org/computer-networks/difference-between-unicast-broadcast-and-multicast-in-computer-network/

https://www.baeldung.com/cs/multicast-vs-broadcast-anycast-unicast