왜 IP만으로는 부족한가

09편~13편에서 IPv4 주소로 목적지를 지정하고 서브넷을 나누는 방법을 배웠습니다. 그런데 IP 프로토콜 자체는 “이 패킷을 어디로 보내라”는 정보만 담을 뿐, 가는 길에 문제가 생겼을 때 알려주는 기능이 없습니다. 예를 들어 목적지 네트워크가 아예 존재하지 않거나, 패킷이 라우터를 너무 많이 거쳐 계속 떠돌고 있다면 누군가는 이 사실을 보낸 쪽에 알려줘야 합니다. 또한 패킷이 목적지까지 가려면 중간에 여러 라우터가 “다음에는 어디로 넘길지”를 매번 판단해야 하는데, 이 판단 기준이 되는 표가 바로 라우팅 테이블(routing table)입니다. 이번 편은 이 두 가지, 즉 오류·상태를 보고하는 ICMP와 경로를 정하는 라우팅의 기본 원리를 다룹니다.

1. ICMP — 인터넷의 오류 보고·진단 프로토콜

ICMP(Internet Control Message Protocol, 인터넷 제어 메시지 프로토콜)는 IP 패킷 전달 과정에서 발생하는 오류나 상태를 보고하기 위해 만들어진 프로토콜입니다. TCP나 UDP처럼 응용 데이터를 실어 나르는 것이 목적이 아니라, 네트워크 계층 자체의 상태를 알리는 관리용 메시지를 주고받는 데 씁니다.

쉽게 말하면: ICMP는 택배가 배송 중 사고가 났을 때(주소 없음, 배송 시간 초과 등) 발송인에게 돌아가는 반송 메시지 같은 역할을 합니다.

ICMP는 IP 계층과 같은 네트워크 계층에서 동작하지만, 실제로는 IP 패킷 안에 담겨 전달됩니다. 즉 ICMP 메시지도 IP 헤더를 씌운 뒤 전송되며, “IP 위에 얹혀서 IP를 돕는 보조 프로토콜”이라고 이해하면 됩니다.

대표적인 ICMP 메시지 종류는 다음과 같습니다.

Echo Request/Echo Reply를 이용하는 대표적인 도구가 ping입니다. 한 호스트가 상대방에게 Echo Request를 보내고 Echo Reply를 받으면, 그 경로가 살아있고 왕복하는 데 걸린 시간을 알 수 있습니다.

Time Exceeded 메시지는 traceroute(또는 윈도우의 tracert)라는 진단 도구의 원리이기도 합니다. 이 도구는 TTL을 1부터 시작해 하나씩 늘려가며 같은 목적지로 패킷을 반복해서 보냅니다. TTL이 1인 패킷은 첫 번째 라우터에서 TTL이 0이 되어 버려지고 그 라우터가 Time Exceeded 메시지를 돌려보내므로, 그 라우터의 주소를 알 수 있습니다. TTL을 2, 3, 4로 늘려가면 두 번째, 세 번째, 네 번째 라우터의 주소를 차례로 알아낼 수 있어, 목적지까지 거쳐 가는 경로 전체를 추적할 수 있습니다.

자주 틀리는 점: ICMP를 TCP나 UDP처럼 응용 데이터를 전달하는 전송 계층 프로토콜로 착각하는 경우가 많습니다. ICMP는 포트 번호도 쓰지 않으며, 오류·상태를 보고하는 네트워크 계층의 보조 프로토콜이라는 점을 기억해야 합니다. 또한 “TTL이 0이 되면 그 패킷은 목적지까지 무사히 도착한다”는 오답도 자주 나오는데, TTL이 0이 되면 목적지에 도착하기 전에 그 라우터가 패킷을 폐기하고 Time Exceeded를 돌려보냅니다.

2. 라우팅 테이블의 구조 읽는 법

라우팅 테이블(routing table)은 라우터가 “이 목적지로 가려면 다음에 어디로 넘겨야 하는지”를 기록해 둔 표입니다. 라우터는 패킷이 들어올 때마다 목적지 IP 주소를 이 표와 비교해 다음 홉(hop)을 결정합니다.

라우팅 테이블의 각 항목(라우트, route)은 보통 다음 정보를 담습니다.

라우터에 다음과 같은 라우팅 테이블이 있다고 가정하고, 목적지 IP 192.168.10.135로 가는 패킷이 도착했다고 해봅시다.

목적지 192.168.10.135는 192.168.10.0/24 범위에도 속하고, 192.168.10.128/25 범위에도 속합니다(13편에서 다룬 방식으로 확인하면, 135는 128–255 구간이므로 128/25 범위에 들어갑니다). 이렇게 여러 경로가 동시에 들어맞을 때 라우터는 최장 프리픽스 일치(longest prefix match) 규칙을 적용해, 가장 구체적인(접두사 길이가 가장 긴) 경로를 선택합니다. 여기서는 /25가 /24보다 더 구체적이므로 192.168.10.128/25 경로, 즉 다음 홉 10.0.0.3으로 패킷을 넘깁니다. 만약 어느 경로에도 해당하지 않는 목적지라면, 모든 주소와 일치하는 기본 경로(default route, 0.0.0.0/0)로 보냅니다.

쉽게 말하면: 라우팅 테이블은 내비게이션의 경로 목록과 같습니다. 여러 갈래길이 목적지를 포함해도, 가장 정확하게 목적지를 가리키는 가장 좁은 길(가장 긴 접두사)을 우선 선택합니다.

자주 틀리는 점: 여러 경로가 동시에 일치할 때 메트릭이 더 작은 경로를 무조건 우선한다고 착각하기 쉽습니다. 실제로는 먼저 최장 프리픽스 일치로 후보를 좁히고, 그래도 접두사 길이가 같은 경로가 여럿이면 그때 메트릭을 비교해 더 낮은 쪽을 선택합니다. 접두사 길이 비교가 메트릭 비교보다 우선한다는 순서를 기억해야 합니다.

3. 홉과 경로 선택

홉(hop)은 패킷이 출발지에서 목적지까지 가는 동안 거치는 라우터 하나하나를 세는 단위입니다. “3홉 거리”라는 말은 라우터를 3번 거쳐야 도착한다는 뜻입니다. 라우터는 패킷을 받을 때마다 IP 헤더의 TTL 값을 1씩 감소시키는데, 이는 홉을 하나 지날 때마다 TTL도 하나씩 줄어드는 것과 같습니다. TTL이 이렇게 존재하는 이유는, 만약 라우팅 설정 오류로 패킷이 같은 라우터들 사이를 영원히 맴도는 라우팅 루프(routing loop)가 발생해도 TTL이 0이 되는 순간 그 패킷이 폐기되어 네트워크 자원을 무한히 낭비하지 않도록 하기 위해서입니다.

경로를 선택할 때 홉 수는 가장 단순한 비용 지표로 쓰입니다. “홉 수가 적은 경로가 더 좋은 경로”라는 생각은 직관적이지만, 홉 수만으로 경로를 정하면 문제가 생길 수 있습니다. 예를 들어 홉 수가 2인 저속 회선 경로와 홉 수가 3인 고속 회선 경로가 있다면, 홉 수만 보면 2홉 경로가 유리해 보이지만 실제 전송 속도는 3홉 경로가 더 빠를 수 있습니다. 이 때문에 15편에서 다룰 라우팅 프로토콜들은 홉 수 외에도 대역폭, 지연 등 다양한 지표를 메트릭에 반영합니다.

4. 정적 라우팅과 동적 라우팅

라우팅 테이블을 만드는 방식은 크게 두 가지로 나뉩니다.

• 정적 라우팅(static routing): 관리자가 라우팅 테이블의 각 경로를 직접 하나하나 입력하는 방식입니다.
• 동적 라우팅(dynamic routing): 라우터들이 서로 라우팅 프로토콜(RIP, OSPF 등)로 정보를 주고받아 라우팅 테이블을 자동으로 계산·갱신하는 방식입니다.

쉽게 말하면: 정적 라우팅은 손으로 그린 지도이고, 동적 라우팅은 실시간 교통 정보를 반영해 스스로 갱신되는 내비게이션입니다.

자주 틀리는 점: “동적 라우팅은 항상 정적 라우팅보다 우수하다”는 식의 단정은 틀린 설명으로 자주 나옵니다. 소규모 네트워크나 보안이 중요한 특정 구간에서는 오히려 예측 가능하고 자원 소모가 없는 정적 라우팅이 더 적합할 수 있습니다. 시험에서는 “어떤 상황에 어떤 방식이 적합한가”를 묻는 문제가 많으므로, 규모와 변화 빈도라는 기준으로 구분해서 기억해야 합니다.

핵심 정리

• ICMP는 응용 데이터를 나르지 않고, ping(Echo Request/Reply)과 traceroute(Time Exceeded)처럼 오류·상태를 보고하는 IP의 보조 프로토콜이다.
• TTL은 홉을 지날 때마다 1씩 감소하며, 0이 되면 패킷이 폐기되고 라우팅 루프로 인한 자원 낭비를 막아준다.
• 라우팅 테이블에서 여러 경로가 목적지와 일치하면, 접두사 길이가 가장 긴 최장 프리픽스 일치 경로를 우선 선택하고, 그다음에 메트릭을 비교한다.
• 정적 라우팅은 관리자가 직접 입력하는 방식으로 소규모·저변화 네트워크에, 동적 라우팅은 라우터 간 자동 교환 방식으로 대규모·고변화 네트워크에 적합하다.

마무리 복습

참고 자료

• IETF RFC 791 - Internet Protocol 
• 국가평생교육진흥원 독학학위제 - 과목별 평가영역