게이트웨이 & 라우팅 테이블
게이트웨이(Gateway) 란
게이트웨이(gateway)는 서로 다른 네트워크(서브넷) 사이에서 패킷이 오갈 수 있도록 중계(전달) 역할을 하는 장치 또는 그 장치의 주소를 말한다. 보다 쉽게 말하면 다른 네트워크로 나가기 위해 거치는 첫 라우터(의 IP 주소)를 게이트웨이라고 한다.
게이트웨이가 필요한 이유는, 호스트는 기본적으로 “같은 서브넷” 안에서만 직접 통신할 수 있기 때문이다. 목적지 IP가 내 서브넷 밖이라면(=다른 네트워크라면) 로컬에서 곧바로 도달할 수 없으므로, 패킷을 게이트웨이(라우터)로 먼저 전달하고 라우터가 다음 네트워크로 라우팅해준다.
첫 번째 그림처럼 모든 디바이스가 서로 직접 연결된 구조는, 디바이스가 늘어날수록 필요한 연결 수가 기하급수적으로 늘고, 그만큼 구성/유지/장애 대응 비용이 커진다.
반면 두 번째 그림처럼 게이트웨이(라우터)를 경계에 두면, 각 호스트는 “다른 네트워크로 가는 트래픽”을 게이트웨이 한 곳으로만 보내면 되고, 게이트웨이가 라우팅 규칙(라우팅 테이블)에 따라 다음 네트워크로 전달한다. 즉, 네트워크 간 통신을 “모든 장비가 서로 연결/관리하는 방식”이 아니라 “정해진 출구(게이트웨이)로 모아서 전달하는 방식”으로 단순화해서 통신/운영 비용을 낮출 수 있다.
같은 서브넷이면 게이트웨이가 필요 없는 이유
대체로 같은 서브넷(로컬 네트워크) 안에서는 게이트웨이 없이도 통신이 가능하다.
예를 들어,
- 서버 IP (s1): 192.168.10.10/24
- 같은 서브넷의 다른 장비 (s2): 192.168.10.20/24
이런 상황이라면 s1에서는 s2가 같은 네트워크에 속한다는 걸 알고 ARP로 상대 MAC 주소를 알아낸 뒤 이더넷 프레임을 직접 전송한다.
반대로 목적지가 8.8.8.8처럼 다른 네트워크라면, 로컬에서 상대 장비의 MAC을 ARP로 알아낼 수 없다. 이때는 게이트웨이(라우터)의 MAC을 ARP로 알아내고, 프레임의 목적지 MAC을 게이트웨이로 설정해 먼저 전달한다. 이후 라우터가 라우팅 테이블에 따라 다음 네트워크로 패킷을 전달한다.
ARP란
ARP(Address Resolution Protocol)
는 같은 로컬 네트워크에서 IP 주소에 대응하는 MAC 주소를 알아내기 위한 프로토콜이다. 이더넷으로 실제 프레임을 보내려면 목적지 MAC이 필요하므로, 호스트는 ARP를 통해 “이 IP를 가진 장비의 MAC이 무엇인지”를 질의/응답으로 학습한다.
라우팅(Routing)과 라우팅 테이블(Routing Table)
라우팅(routing)은 IP 네트워크에서 패킷이 목적지까지 도달하도록, 각 노드(호스트/라우터)가 다음으로 전달할 경로(Next Hop) 를 선택해 전달(forwarding)하는 동작을 말한다.
이때 운영체제(커널)는 목적지 IP 주소를 기준으로 “어떤 경로를 선택할지”를 결정하는데, 그 결정에 사용되는 정보가 라우팅 테이블(routing table) 이다.
보다 쉽게 설명하자면 라우팅 테이블은 “목적지 프리픽스(prefix)별로, 다음 홉과 출력 인터페이스를 매핑해 둔 표”라고 볼 수 있다.
라우팅 테이블(Routing Table)에 포함된 정보
수신지 IP 주소와 서브넷 마스크
- 최종적으로 패킷을 전달할 대상
- 수신지 IP 주소와 서브넷 마스크는 결국 목적지 네트워크 프리픽스(CIDR) 를 의미한다.
- 예를 들어 192.168.2.0 + 255.255.255.0 은 192.168.2.0/24 와 같은 의미다.
다음 홉(next hop)
- 최종 수신지까지 가기 위해 다음으로 거쳐야 할 호스트의 IP 주소나 인터페이스
- 게이트웨이라고 명시되기도 함
- 다만 목적지가 같은 링크(직접 연결된 네트워크) 라면, via(게이트웨이) 없이 인터페이스(dev)만 지정되는 경로도 있다.
네트워크 인터페이스
- 패킷을 내보낼 통로
- 인터페이스(NIC) 이름이 직접 명시되거나 인터페이스에 대응하는 IP 주소 명시
메트릭(metric)
- 해당 경로로 이동하는 데에 드는 비용
- 라우팅 테이블의 여러 경로 중 메트릭이 낮은 경로를 선호
- 일반적으로는 목적지 프리픽스가 더 구체적인 경로(/24가 /0보다) 가 먼저 선택되고 그 다음에 동일한 조건의 경로가 여러 개일 때 메트릭이 우선순위 결정에 영향을 준다.
Default Route(기본 경로)와 Default Gateway
라우팅 테이블에는 특정 목적지 대역(예: 192.168.2.0/24)으로 가는 경로가 여러 개 있을 수 있다.하지만 목적지에 해당하는 경로가 라우팅 테이블에 존재하지 않는 경우도 많다. 이때 커널이 “마지막 수단”으로 선택하는 경로가 Default Route(기본 경로) 이다.
Default Route(기본 경로)란
Default Route는 라우팅 테이블에서 “그 어떤 목적지 대역과도 매칭되지 않을 때” 선택되는 기본 경로를 의미한다.
CIDR로는 보통 0.0.0.0/0 으로 표현하며, “모든 IP 주소 범위를 포함하는 가장 포괄적인 경로”라는 뜻이다.
즉, 특정 목적지에 대해 더 구체적인 경로(/24, /16 등)가 없다면, 0.0.0.0/0이 최종적으로 선택된다.
Default Gateway란
Default Gateway는 Default Route에 설정된 다음 홉(Next Hop) 으로 사용되는 게이트웨이(라우터)의 IP 주소를 말한다.
쉽게 말하면 “내 서브넷 밖(다른 네트워크/인터넷)으로 나갈 때, 일단 패킷을 넘겨줄 라우터 주소”다.
그래서 많은 환경에서 “Default Route”와 “Default Gateway”는 아래처럼 함께 등장한다.
- Default Route: 0.0.0.0/0
- Default Gateway: 예) 192.168.2.1 (다음 홉)
정리하자면 Default Route는 ‘규칙(경로 항목)’ 이고 Default Gateway는 그 규칙에서 사용되는 ‘다음 홉 주소’ 라고 보면 된다.