브로드캐스팅 (네트워킹)
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1. 개요
브로드캐스팅은 컴퓨터 네트워크에서 모든 수신자에게 메시지를 동시에 전송하는 방식으로, 인터넷 프로토콜의 주소 지정 방식 중 하나이다. 이는 네트워크의 모든 장치로 패킷을 전송하는 것을 의미하며, 브로드캐스트 도메인으로 범위가 제한된다. 브로드캐스팅은 유니캐스트와 대조되며, IPv4에서는 지원되지만 IPv6에서는 멀티캐스트를 사용한다. 브로드캐스팅은 DHCP를 통한 IP 주소 획득이나 서버 탐색 등에 활용되지만, 네트워크 부하를 증가시킬 수 있으며, 스머프 공격과 같은 보안 문제의 원인이 될 수 있다.
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2. 주소 지정 방식
인터넷 프로토콜에는 다음과 같은 네 가지 주요 주소 지정 방식이 있다.
- 유니캐스트: 송신자와 수신자 간의 '일대일' 연결을 사용하여 단일 특정 노드로 메시지를 전달한다. 각 대상 주소는 단일 수신 엔드포인트를 고유하게 식별한다.
- 브로드캐스트: '일대다' 연결을 사용하여 네트워크의 모든 노드에 메시지를 전달한다.
- 멀티캐스트: '일대다대다' 또는 '다대다대다' 연결을 사용하여 메시지를 수신하는 데 관심이 있는 노드 그룹에 메시지를 전달한다.
- 애니캐스트: '일대일대다' 연결을 사용하여 노드 그룹 중 하나, 일반적으로 소스에 가장 가까운 노드로 메시지를 전달한다.[2]
각 방식에 대한 자세한 내용은 해당 문서를 참조하면 된다.
2. 1. 유니캐스트 (Unicast)
멀티캐스트는 각 발신자가 하나의 수신자와 통신하는 지점 간 (point-to-point) 방식인 반면, 유니캐스트는 그렇지 않다.[10]인터넷 프로토콜에는 네 가지 주요 주소 지정 방식이 있다.
- 유니캐스트는 송신자와 수신자 간의 '일대일' 연결을 사용하여 단일 특정 노드로 메시지를 전달한다. 각 대상 주소는 단일 수신 엔드포인트를 고유하게 식별한다.
2. 2. 브로드캐스트 (Broadcast)
컴퓨터 네트워킹에서 브로드캐스팅(방송)은 네트워크상의 모든 장치가 수신할 패킷을 전송하는 것을 의미한다. 실제로, 브로드캐스트의 범위는 브로드캐스트 도메인으로 제한된다.[3] 즉, 메시지 브로드캐스팅은 호스트가 고유한 IP 주소로 식별되는 다른 단일 호스트에 데이터그램을 보내는 유니캐스트 주소 지정과는 별개로, 해당 브로드캐스트 주소를 사용하여 해당 주소 범위에 있는 전체 호스트에 트래픽을 전달하는 것이다.브로드캐스팅은 가장 일반적인 통신 방법이며, 많은 메시지가 필요하고 많은 네트워크 장치가 관여한다는 점에서 가장 집중적인 방법이기도 하다.[1]
인터넷 프로토콜에는 네 가지 주요 주소 지정 방식이 있다.
| 방식 | 설명 |
|---|---|
| 유니캐스트 | 송신자와 수신자 간의 일대일 연결을 사용하여 단일 특정 노드로 메시지를 전달한다. 각 대상 주소는 단일 수신 엔드포인트를 고유하게 식별한다. |
| 브로드캐스트 | 일대다 연결을 사용하여 네트워크의 모든 노드에 메시지를 전달한다. 하나의 송신자에서 보낸 단일 데이터그램 (또는 패킷)은 브로드캐스트 주소와 연결된 모든 엔드포인트로 라우팅된다. 네트워크는 브로드캐스트 범위 내의 모든 수신자에게 도달하기 위해 필요에 따라 데이터그램을 자동 복제하며, 일반적으로 전체 네트워크 서브네트워크이다. |
| 멀티캐스트 | 일대다대다 또는 다대다대다 연결을 사용하여 메시지를 수신하는 데 관심이 있는 노드 그룹에 메시지를 전달한다. 데이터그램은 단일 전송으로 많은 수신자에게 동시에 라우팅된다. 멀티캐스트는 대상 주소가 접근 가능한 노드의 하위 집합을 지정한다는 점에서 브로드캐스트와 다르며, 반드시 모든 노드를 지칭하는 것은 아니다. |
| 애니캐스트 | 일대일대다 연결을 사용하여 노드 그룹 중 하나, 일반적으로 소스에 가장 가까운 노드로 메시지를 전달한다.[2] 데이터그램은 동일한 대상 주소로 식별되는 잠재적 수신자 그룹의 단일 구성원으로 라우팅된다. 라우팅 알고리즘은 일부 거리 또는 비용 측정에 따라 그룹에서 가장 가까운 단일 수신자를 선택한다. |
브로드캐스팅은 각 발신자가 각 수신자에 대해 메시지가 다른 자체 분산을 수행하는 'all scatter' 또는 동일한 메시지를 사용하는 'all broadcast'로 수행될 수 있다.[4]
모든 네트워크 기술이 브로드캐스트 주소 지정을 지원하는 것은 아니다. 예를 들어, X.25 또는 프레임 릴레이는 브로드캐스트 기능을 갖추고 있지 않다. 현재 인터넷과 연결된 모든 네트워크에서 사용되는 주요 네트워킹 프로토콜인 인터넷 프로토콜 버전 4(IPv4)는 브로드캐스트를 지원하지만, 브로드캐스트 도메인은 일반적으로 작은 브로드캐스트 호스트의 서브넷이다. 인터넷 전체 브로드캐스트를 수행할 방법은 없다. 브로드캐스팅은 주로 근거리 통신망(LAN) 기술, 특히 이더넷 및 토큰 링에 제한되며, 여기서 브로드캐스팅의 성능 영향은 광역 통신망에서만큼 크지 않다.
IPv4의 후속 버전인 IPv6는 특정 서비스에 관심이 있는 노드가 소수일 때 네트워크의 모든 노드를 방해하지 않도록 브로드캐스트 방식을 구현하지 않는다. 대신, IPv6는 멀티캐스트 주소 지정을 사용한다.
이더넷과 IPv4는 모두 브로드캐스트 패킷을 나타내기 위해 모든 비트가 1인 브로드캐스트 주소를 사용한다. 토큰 링은 IEEE 802.2 제어 필드에서 특수 값을 사용한다.
브로드캐스팅은 DoS 공격의 일종인 스머프 공격을 수행하는 데 악용될 수 있다. 공격자는 피해자 컴퓨터의 소스 IP 주소를 사용하여 위조된 핑 요청을 보내고, 도메인의 모든 컴퓨터는 응답으로 피해자 컴퓨터를 플러딩한다.
IP 네트워크에서는 새로운 상대와의 통신을 시작할 때 IP 주소로부터 MAC 주소를 획득하기 위해 반드시 사용된다. 일반적인 네트워크에서는 일정 기간마다 IP 주소와 MAC 주소의 대응표를 갱신하기 때문에, 그때마다 브로드캐스트가 네트워크에 흘러간다.
2. 3. 멀티캐스트 (Multicast)
인터넷 프로토콜에는 네 가지 주요 주소 지정 방식이 있는데, 그 중 하나가 멀티캐스트이다. 멀티캐스트는 '일대다대다' 또는 '다대다대다' 연결을 사용하여 메시지를 수신하는 데 관심이 있는 노드 그룹에 메시지를 전달한다.[10] 데이터그램은 단일 전송으로 많은 수신자에게 동시에 라우팅된다. 멀티캐스트는 대상 주소가 접근 가능한 노드의 하위 집합을 지정한다는 점에서 브로드캐스트와 다르며, 반드시 모든 노드를 지칭하는 것은 아니다.IPv6는 IPv4의 후속 버전으로, 특정 서비스에 관심이 있는 노드가 소수일 때 네트워크의 모든 노드를 방해하지 않도록 브로드캐스트 방식을 구현하지 않는다. 대신 멀티캐스트 주소 지정을 사용하는데, 이는 개념적으로 유사한 '일대다' 라우팅 방법론이다. 그러나 멀티캐스팅은 수신자의 풀을 특정 멀티캐스트 수신자 그룹에 가입하는 사람들로 제한한다.
2. 4. 애니캐스트 (Anycast)
인터넷 프로토콜의 주요 주소 지정 방식에는 네 가지가 있다. 애니캐스트는 '일대일대다' 연결을 사용하여 노드 그룹 중 하나, 일반적으로 소스에 가장 가까운 노드로 메시지를 전달한다.[2] 데이터그램은 동일한 대상 주소로 식별되는 잠재적 수신자 그룹의 단일 구성원으로 라우팅된다. 라우팅 알고리즘은 일부 거리 또는 비용 측정에 따라 그룹에서 가장 가까운 단일 수신자를 선택한다.
3. 기술 구현
컴퓨터 네트워크에서 브로드캐스팅은 네트워크의 모든 장치에서 수신될 패킷을 전송하는 것을 말한다.[3] 실제로 브로드캐스트의 범위는 브로드캐스트 도메인으로 제한된다.
브로드캐스팅은 각 발신자가 각 수신자에 대해 메시지가 다른 자체 분산을 수행하는 'all scatter' 또는 동일한 메시지를 사용하는 'all broadcast'로 수행될 수 있다.[4]
대규모 컴퓨터 클러스터에서 사실상의 표준인 MPI 메시지 전달 방법에는 MPI_Alltoall 메서드가 포함된다.[5]
모든 네트워크 기술이 브로드캐스트 주소 지정을 지원하는 것은 아니다. 예를 들어, X.25 또는 프레임 릴레이는 브로드캐스트 기능을 갖추고 있지 않다. 현재 인터넷과 연결된 모든 네트워크에서 사용되는 주요 네트워킹 프로토콜인 인터넷 프로토콜 버전 4(IPv4)는 브로드캐스트를 지원하지만, 브로드캐스트 도메인은 일반적으로 작은 브로드캐스트 호스트의 서브넷이다. 인터넷 전체 브로드캐스트를 수행할 방법은 없다. 브로드캐스팅은 주로 근거리 통신망(LAN) 기술, 특히 이더넷 및 토큰 링에 제한되며, 여기서 브로드캐스팅의 성능 영향은 광역 통신망에서만큼 크지 않다.
IPv4의 후속 버전인 IPv6는 특정 서비스에 관심이 있는 노드가 소수일 때 네트워크의 모든 노드를 방해하지 않도록 브로드캐스트 방식을 구현하지 않는다. 대신, IPv6는 멀티캐스트 주소 지정을 사용한다. 이는 개념적으로 유사한 '일대다' 라우팅 방법론이다. 그러나 멀티캐스팅은 수신자의 풀을 특정 멀티캐스트 수신자 그룹에 가입하는 사람들로 제한한다.
이더넷과 IPv4는 모두 브로드캐스트 패킷을 나타내기 위해 모든 1인 브로드캐스트 주소를 사용한다. 토큰 링은 IEEE 802.2 제어 필드에서 특수 값을 사용한다.
브로드캐스팅은 DoS 공격의 일종인 스머프 공격을 수행하는 데 악용될 수 있다. 공격자는 피해자 컴퓨터의 소스 IP 주소를 사용하여 위조된 핑 요청을 보내고, 도메인의 모든 컴퓨터는 응답으로 피해자 컴퓨터를 플러딩한다.
4. IPv4와 IPv6의 차이점
IPv4의 후속 버전인 IPv6는 브로드캐스트 방식을 구현하지 않는다. 특정 서비스에 관심이 있는 노드가 소수일 때 네트워크의 모든 노드를 방해하지 않도록 하기 위해서이다. 대신, IPv6는 멀티캐스트 주소 지정을 사용한다. 이는 개념적으로 유사한 '일대다' 라우팅 방법론이다. 그러나 멀티캐스트는 수신자의 풀을 특정 멀티캐스트 수신자 그룹에 가입하는 사람들로 제한한다.
이더넷과 IPv4는 모두 브로드캐스트 패킷을 나타내기 위해 모든 비트가 1인 브로드캐스트 주소를 사용한다. 토큰 링은 IEEE 802.2 제어 필드에서 특수 값을 사용한다.
5. 활용 사례
브로드캐스팅은 프로그램에서 높은 수준의 다양한 응용 용도로 활용될 수 있다.
IP 네트워크에서는 새로운 상대와의 통신을 시작할 때 IP 주소로부터 MAC 주소를 획득하기 위해 반드시 사용된다. 일반적인 네트워크에서는 일정 기간마다 IP 주소와 MAC 주소의 대응표를 갱신하는데, 그 때마다 브로드캐스트가 네트워크에 전송된다. 브로드캐스트는 네트워크 세그먼트 전체에 배포되므로, 사용 빈도가 높으면 네트워크에 과도한 부하를 가하게 된다. 따라서 상위 네트워크 계층에서 빈번하게 사용하는 것은 권장되지 않는다. 상위 계층에서의 이용으로는 DHCP를 통해 IP 주소를 획득하거나, OSI 참조 모델의 애플리케이션 계층에서 상대방의 이름은 알지만 IP 상에서의 전송 대상 주소를 모르는 서버를 찾을 경우(Windows Network에서 파일 공유가 가능한 머신 탐색 등)에 자주 이용된다.
6. 보안 문제
브로드캐스팅은 스머프 공격과 같은 DoS 공격을 실행하는 데 악용될 수 있다. 공격자는 피해자 컴퓨터의 소스 IP 주소를 사용하여 위조된 ping 요청을 보내고, 도메인의 모든 컴퓨터는 응답으로 피해자 컴퓨터를 플러딩한다.[3]
참조
[1]
서적
Encyclopedia of Parallel Computing
2011
[2]
간행물
Tabu search algorithm for routing, modulation and spectrum allocation in elastic optical network with anycast and unicast traffic
https://www.scienced[...]
2015-03-14
[3]
서적
Computer Networks
https://archive.org/[...]
Prentice Hall
[4]
서적
Interconnection Networks
2012
[5]
서적
Improved MPI All-to-all Communication on a Giganet SMP Cluster
Proceedings of the 9th European PVM/MPI Users' Group Meeting on Recent Advances in Parallel Virtual Machine and Message Passing Interface
2002
[6]
서적
Encyclopedia of Parallel Computing, Volume 4
2011
[7]
서적
Computer Networks
[8]
서적
Interconnection Networks
2012
[9]
서적
Improved MPI All-to-all Communication on a Giganet SMP Cluster
Proceedings of the 9th European PVM/MPI Users' Group Meeting on Recent Advances in Parallel Virtual Machine and Message Passing Interface
2002
[10]
서적
Computer Networks
https://archive.org/[...]
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