MAC Address

MAC 주소(MAC Address)에 대한 심층 분석

MAC(Media Access Control) 주소는 네트워크 통신에서 필수적인 요소로, 네트워크 인터페이스에 고유하게 할당되는 물리적 주소입니다. 이는 데이터 링크 계층에서 장치를 식별하고 통신을 가능하게 합니다.

MAC 주소의 개념과 역할

MAC 주소는 OSI 7 계층 모델에서 데이터 링크 계층(2계층)에서 사용되는 식별자입니다. 네트워크 상의 각 장치는 고유한 MAC 주소를 가지며, 이를 통해 동일한 네트워크 내에서 데이터 패킷의 송수신을 관리합니다. MAC 주소는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 내장되어 있으며, 일반적으로 제조 과정에서 할당됩니다.

MAC 주소의 구조

48비트 주소 체계

MAC 주소는 48비트로 구성되어 있으며, 이는 총 6바이트에 해당합니다. 각 바이트는 8비트로 이루어져 있으며, 전체 주소는 16진수로 표현됩니다.

표기 방법

MAC 주소는 일반적으로 콜론(:) 또는 하이픈(-) 을 사용하여 바이트 단위로 구분합니다. 예를 들어:

• 00:1A:2B:3C:4D:5E

• 00-1A-2B-3C-4D-5E

OUI와 NIC 특정 부분

MAC 주소는 두 부분으로 나뉩니다:

1. OUI(Organizationally Unique Identifier): 상위 24비트(첫 3바이트)는 제조사 식별자입니다. IEEE에서 관리하며, 각 네트워크 장비 제조사에게 고유하게 부여됩니다.

2. NIC Specific: 하위 24비트(나머지 3바이트)는 해당 제조사가 장치에 고유하게 할당하는 일련 번호입니다.

MAC 주소의 할당과 관리

IEEE의 역할

**IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)**는 MAC 주소의 OUI 부분을 관리합니다. 제조사는 IEEE로부터 OUI를 할당받아야 하며, 이를 기반으로 각 장치에 고유한 MAC 주소를 생성합니다.

제조사의 역할

제조사는 할당받은 OUI를 사용하여 제품별로 고유한 MAC 주소를 부여합니다. 이는 제조 공정에서 하드웨어에 직접 내장되거나 펌웨어에 저장됩니다.

MAC 주소의 고유성 보장

MAC 주소의 고유성은 네트워크에서 장치를 정확하게 식별하는 데 필수적입니다. 제조사는 동일한 MAC 주소가 중복되지 않도록 철저한 관리가 필요합니다.

데이터 링크 계층에서의 MAC 주소

프레임(Frame) 통신

데이터 링크 계층에서는 프레임 단위로 데이터를 전송합니다. 각 프레임에는 송신자와 수신자의 MAC 주소가 포함되어 있어, 물리적인 네트워크 내에서 정확한 통신이 가능하게 합니다.

스위치의 MAC 주소 학습

네트워크 스위치는 연결된 장치들의 MAC 주소를 학습하여 MAC 주소 테이블을 생성합니다. 이를 통해 효율적인 패킷 전달이 가능하며, 네트워크 부하를 최소화합니다.

브로드캐스트와 유니캐스트

• 유니캐스트(Unicast): 단일 수신자에게 데이터를 전송하는 방식으로, 목적지 MAC 주소를 지정합니다.

• 브로드캐스트(Broadcast): 네트워크의 모든 장치에게 데이터를 전송하는 방식으로, MAC 주소가 FF:FF:FF:FF:FF:FF로 설정됩니다.

MAC 주소와 ARP 프로토콜

ARP(Address Resolution Protocol)의 기능

ARP 프로토콜은 IP 주소를 MAC 주소로 변환하는 역할을 합니다. 네트워크 통신에서 IP 주소만으로는 데이터 링크 계층에서 패킷을 전달할 수 없으므로, 해당 IP 주소를 가진 장치의 MAC 주소를 알아내야 합니다.

ARP 요청과 응답 과정

1. ARP 요청: 송신자는 목적지 IP 주소를 가진 장치의 MAC 주소를 알기 위해 브로드캐스트 메시지를 전송합니다.

2. ARP 응답: 해당 IP 주소를 가진 장치는 자신의 MAC 주소를 포함한 응답을 송신자에게 유니캐스트로 전송합니다.

3. ARP 캐시: 송신자는 응답받은 MAC 주소를 ARP 캐시에 저장하여 이후 통신에서 재사용합니다.

MAC 주소의 유형과 특수 주소

멀티캐스트 주소

멀티캐스트(Multicast) 주소는 특정 그룹의 장치들에게 데이터를 전송하기 위한 주소입니다. 멀티캐스트 주소 범위는 MAC 주소의 최하위 비트(MSB)가 1인 경우로 정의됩니다.

로컬 관리 주소와 글로벌 관리 주소

• 글로벌 관리 주소: IEEE에서 관리하는 표준 MAC 주소로, 제조사가 OUI를 기반으로 할당합니다.

• 로컬 관리 주소: 네트워크 관리자가 필요에 따라 설정하는 MAC 주소로, MAC 주소의 두 번째 비트가 1인 경우입니다.

MAC 주소와 네트워크 보안

MAC 스푸핑 공격

공격자가 다른 장치의 MAC 주소로 위장하여 네트워크에 침입하는 것을 MAC 스푸핑(MAC Spoofing) 이라고 합니다. 이를 통해 네트워크 트래픽을 가로채거나 무단 액세스가 가능합니다.

보안 대책

• 포트 보안(Port Security): 스위치에서 특정 포트에 허용된 MAC 주소를 제한하여 무단 장치의 연결을 차단합니다.

• 동적 ARP 검사(Dynamic ARP Inspection): ARP 트래픽을 모니터링하여 스푸핑 공격을 방지합니다.

• MAC 주소 필터링: 네트워크 장비에서 허용된 MAC 주소 목록을 관리하여 보안을 강화합니다.

MAC 주소 변경의 필요성과 방법

합법적인 변경 사례

• 프라이버시 보호: 일부 사용자는 개인 정보 보호를 위해 MAC 주소를 변경합니다.

• 네트워크 문제 해결: 충돌이 발생한 경우 MAC 주소를 변경하여 문제를 해결할 수 있습니다.

변경 방법

운영 체제별로 명령어나 설정을 통해 MAC 주소를 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 리눅스에서는 ifconfig 또는 ip 명령어를 사용합니다.

sudo ifconfig eth0 hw ether 00:11:22:33:44:55

MAC 주소와 IPv6의 관계

EUI-64 방식

IPv6에서는 MAC 주소를 기반으로 한 EUI-64 방식을 사용하여 인터페이스 식별자를 생성할 수 있습니다. 이는 MAC 주소를 64비트로 확장하여 사용합니다.

프라이버시 확장

보안 및 프라이버시 이슈로 인해, 현대의 IPv6 구현에서는 랜덤한 인터페이스 식별자를 생성하여 MAC 주소 노출을 방지합니다.

MAC 주소 제한

MAC 주소 공간의 제한

48비트 주소 공간은 약 2^48(약 2.8조 개) 의 고유 주소를 제공합니다. 그러나 IoT 기기의 폭발적인 증가로 인해 주소 고갈에 대한 우려가 있습니다.

확장된 MAC 주소

• EUI-64: 64비트 MAC 주소 체계로, 더 많은 주소 공간을 제공합니다.

• IEEE의 대응: 새로운 주소 할당 정책과 효율적인 관리로 문제를 해결하고자 합니다.