유니캐스트와 브로드캐스트 — 누구에게 데이터를 보낼 것인가

유니캐스트(1:1), 브로드캐스트(1:전체), 멀티캐스트(1:그룹)의 차이와 각각이 실제 네트워크에서 어떤 상황에 쓰이는지 설명한다.

Seobway · · 7분

데이터를 누구에게 보낼 것인가

네트워크에서 패킷을 보낼 때, 수신자를 어떻게 지정하느냐에 따라 전송 방식이 달라진다.
크게 세 가지로 나뉜다: 유니캐스트(Unicast), 브로드캐스트(Broadcast), 멀티캐스트(Multicast).
웹 검색, 파일 다운로드, 영상 스트리밍 — 이 모두는 상황에 따라 서로 다른 전송 방식을 사용한다.[1][2]

유니캐스트 — 1:1 정밀 전달

유니캐스트는 발신자가 특정 단일 수신자에게 데이터를 보내는 방식이다.
웹 브라우저에서 서버에 HTTP 요청을 보낼 때, 그 서버의 IP 주소가 정확히 지정된다. 이것이 유니캐스트다.

%% desc: 유니캐스트 — 발신자가 특정 수신자 하나에게만 패킷을 전달한다
flowchart LR
  A[발신자\n192.168.1.1]
  B[수신자 A\n192.168.1.10]
  C[수신자 B\n192.168.1.20]
  D[수신자 C\n192.168.1.30]

  A -->|패킷 목적지: .10| B
  A -. 전달 안 됨 .-> C
  A -. 전달 안 됨 .-> D

유니캐스트가 쓰이는 곳

유니캐스트의 특징은 정밀성이다. 불필요한 곳에 패킷이 흘러가지 않아 효율적이다.
단, 같은 데이터를 100명에게 보내려면 100개의 개별 스트림이 필요하다. 이때 비효율이 생긴다.

브로드캐스트 — 1:전체 탐색

브로드캐스트는 같은 네트워크(브로드캐스트 도메인)의 모든 호스트에게 패킷을 동시에 보내는 방식이다.
목적지 IP로 255.255.255.255(제한 브로드캐스트) 또는 서브넷 브로드캐스트 주소를 사용한다.

%% desc: 브로드캐스트 — 발신자의 패킷이 같은 네트워크의 모든 장치에 도달한다
flowchart LR
  A[발신자\n192.168.1.1]
  B[호스트 A\n192.168.1.10]
  C[호스트 B\n192.168.1.20]
  D[호스트 C\n192.168.1.30]
  E[호스트 D\n192.168.1.40]

  A -->|목적지: 255.255.255.255| B
  A -->|목적지: 255.255.255.255| C
  A -->|목적지: 255.255.255.255| D
  A -->|목적지: 255.255.255.255| E

브로드캐스트가 쓰이는 곳

브로드캐스트의 핵심은 발견(Discovery) 이다. 상대방의 주소를 아직 모를 때 네트워크 전체에 물어보는 용도다.

브로드캐스트의 한계

브로드캐스트는 도메인 내 모든 장치의 CPU를 잠깐이나마 점유한다.
장치가 수십 개라면 문제없지만, 수천 개로 늘어나면 브로드캐스트 트래픽만으로 네트워크가 포화될 수 있다.
이 때문에 라우터는 브로드캐스트 패킷을 다른 네트워크로 전달하지 않는다.
라우터가 네트워크를 분리하는 이유 중 하나가 바로 브로드캐스트 도메인을 제한하기 위해서다.

멀티캐스트 — 1:특정 그룹

멀티캐스트는 유니캐스트와 브로드캐스트의 중간이다.
관심 있는 특정 그룹에만 패킷을 전달한다. IP 주소 대역 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255를 멀티캐스트용으로 사용한다.[5]

%% desc: 멀티캐스트 — 그룹에 가입한 수신자에게만 패킷이 전달된다
flowchart LR
  A[발신자]
  B[수신자 A\n그룹 가입 ✓]
  C[수신자 B\n그룹 미가입]
  D[수신자 C\n그룹 가입 ✓]
  E[수신자 D\n그룹 미가입]

  A -->|멀티캐스트 그룹 주소| B
  A -. 전달 안 됨 .-> C
  A -->|멀티캐스트 그룹 주소| D
  A -. 전달 안 됨 .-> E

멀티캐스트가 쓰이는 곳

세 가지 방식 비교

구분 유니캐스트 브로드캐스트 멀티캐스트
수신자 단일 지정 동일 네트워크 전체 그룹 가입자만
대역폭 효율 수신자 수만큼 증가 낮음 (전체 전파) 높음 (그룹만)
대표 용도 HTTP, SSH ARP, DHCP IPTV, 라우팅
라우터 통과 가능 불가(차단) 가능(설정 시)

핵심 인사이트

브로드캐스트는 상대를 모를 때 쓰는 질문이다. ARP로 MAC 주소를 찾고, DHCP로 IP 서버를 발견한다.
정보를 얻고 나면 이후 통신은 유니캐스트로 전환한다. "모를 때 브로드캐스트, 알고 나서 유니캐스트"가 실제 네트워크의 작동 패턴이다.

참고

  1. Unicast, Wikipedia ↩
  2. Broadcasting (networking), Wikipedia ↩
  3. Address Resolution Protocol, Wikipedia ↩
  4. Dynamic Host Configuration Protocol, Wikipedia ↩
  5. Multicast, Wikipedia ↩

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