IP 주소와 라우팅 - 패킷은 어떻게 길을 찾을까?¶

여러분의 카톡 메시지는 보통 10~20군데를 거쳐서 친구한테 도착해요.

패킷이 뭐길래?에서 우리는 인터넷 데이터가 잘게 쪼개진 패킷으로 오간다는 걸 알게 됐어요. 그리고 마지막에 이런 질문을 남겼죠.

"그 작은 패킷이 어떻게 지구 반대편 서버까지 정확하게 찾아가지?"

오늘은 그 답을 찾아볼 거예요. 키워드는 두 개예요. IP 주소 와 라우팅(Routing).

생각해보세요. 서울에 사는 여러분이 미국 캘리포니아의 유튜브 서버에 영상을 요청하는데, 그 사이에 길 안내해주는 사람이 한 명도 없다면…?

미아 되겠죠.

근데 인터넷은 매일 수조 개의 패킷을 단 한 번도 헷갈리지 않고 정확한 곳으로 보내요. 어떻게 이게 가능할까요?

일단 비유로 시작해볼게요¶

여러분이 친구한테 편지를 부친다고 상상해봐요. 편지 봉투에 뭘 적나요?

받는 사람 주소: "서울특별시 강남구 테헤란로 123, 5층"
보내는 사람 주소: "부산광역시 해운대구..."

그리고 편지를 우체통에 넣으면, 다음과 같은 일이 벌어져요:

동네 우체국이 편지를 모아요
"서울 가는 거니까 일단 부산 본부로 보내자"
부산 본부는 "강남이면 서울 본부 거쳐서 강남 우체국으로"
강남 우체국은 "테헤란로면 우리 동네 집배원한테"
집배원이 5층까지 배달!

여기서 중요한 점은 아무도 처음부터 끝까지의 전체 경로를 모른다는 거예요. 각 우체국은 그저 "다음 어디로 보낼지" 만 알면 돼요.

flowchart LR
    Me[📮 부산<br/>우체통] --> P1[🏤 부산<br/>우체국]
    P1 --> P2[🏤 부산<br/>본부]
    P2 --> P3[🏤 서울<br/>본부]
    P3 --> P4[🏤 강남<br/>우체국]
    P4 --> You[🏠 친구네 집]

바로 이게 인터넷이 패킷을 보내는 방식이에요. 우체국 = 라우터(Router), 주소 = IP 주소 인 셈이죠.

IP 주소: 인터넷 세계의 집 주소¶

모든 인터넷에 연결된 기기에는 고유한 주소가 하나씩 있어요. 그게 바로 IP 주소(IP Address) 예요.

여러분이 지금 보는 화면도, 옆에 놓인 스마트폰도, 유튜브 서버도 전부 IP 주소를 가지고 있어요.

일상 주소	IP 주소
🏠 서울특별시 강남구 테헤란로 123	`142.250.196.78`
🌍 우리 집 위치를 알려주는 좌표	인터넷에서 기기를 찾는 좌표
이사 가면 바뀜	네트워크 옮기면 바뀔 수 있음

점 4개로 나뉜 숫자¶

142.250.196.78
 │   │   │   │
 └───┴───┴───┴── 0~255 사이 숫자 4개

이 형식을 IPv4 라고 불러요. 왜 0~255 냐면, 각 자리가 8비트(2^8 = 256) 짜리 숫자거든요. 외울 필요는 없어요. "아, 그냥 점으로 나뉜 숫자 4개구나" 정도만 알면 충분해요.

내 IP 주소 확인해보기

구글에서 "내 ip" 라고 검색하면 바로 나와요. 한번 확인해보세요. 신기하죠?

공인 IP vs 사설 IP¶

근데 여기서 재밌는 사실 하나. 여러분 집 컴퓨터의 IP가 192.168.0.10 인데, 옆집 컴퓨터도 똑같이 192.168.0.10 일 수 있어요.

어? 주소가 같으면 안 되는 거 아니에요?

맞는 말이에요. 그래서 IP는 두 종류로 나눠져 있어요.

종류	설명	예시
🌍 공인 IP	인터넷 전체에서 유일한 주소	`142.250.196.78` (구글)
🏠 사설 IP	우리 집 안에서만 쓰는 주소	`192.168.0.10` (내 노트북)

집 비유로 치면:

공인 IP = 우리 아파트의 주소 (전국에서 유일)
사설 IP = 아파트 내부 호수 (101호, 102호...)

택배가 우리 아파트까지는 공인 IP로 오고, 그다음 몇 호인지는 공유기가 정리해서 보내주는 거예요. 이걸 NAT 라고 부르는데, 이건 다른 글에서 자세히 다룰게요.

지금은 "집 바깥에서는 공인 IP가 보이고, 집 안에서는 사설 IP가 쓰인다" 정도만 감으로 잡아두면 충분해요. 나중에 공인 IP, 사설 IP, 그리고 NAT는 왜 같이 나올까요?에서 공유기가 이 주소표를 실제로 어떻게 바꿔 붙이는지까지 같이 보게 될 거예요.

라우팅: 패킷의 길 안내¶

자, IP 주소가 "어디로 갈지" 라면, 라우팅(Routing) 은 "어떻게 갈지" 예요.

라우터가 하는 일¶

라우터는 인터넷 곳곳에 있는 교통 정리 아저씨예요. 패킷이 도착하면 이렇게 일해요.

sequenceDiagram
    participant 패킷 as 📦 패킷
    participant 라우터 as 🚦 라우터
    participant 표 as 📋 라우팅 테이블

    패킷->>라우터: "저 142.250.196.78 가야 해요"
    라우터->>표: "142로 시작하면 어디로 보내?"
    표-->>라우터: "그건 통신사 B로 보내"
    라우터->>패킷: "B 방향으로 가세요!"

라우터는 머릿속에 "어떤 IP는 어디로 보내야 한다" 는 일종의 지도(라우팅 테이블) 를 가지고 있어요. 패킷이 오면 이 지도를 보고 다음 라우터로 넘겨주는 거죠.

한 번에 가지 않아요. 여러 번 갈아타요¶

서울에서 캘리포니아까지 한 방에 가는 비행기처럼 패킷이 한 번에 가지 않아요. 여러 라우터를 차례차례 거쳐가요. 이걸 홉(Hop) 이라고 불러요.

flowchart LR
    Me[💻 내 노트북<br/><small>192.168.0.10</small>] --> R1[🏠 집<br/>공유기]
    R1 --> R2[🏢 통신사<br/>라우터]
    R2 --> R3[🌐 국제<br/>회선]
    R3 --> R4[🏢 미국 통신사<br/>라우터]
    R4 --> R5[🏢 구글<br/>데이터센터]
    R5 --> S[🌍 유튜브 서버<br/><small>142.250.196.78</small>]

각 라우터는 "다음 한 칸"만 알면 돼요. 전체 경로를 아는 사람은 아무도 없어요. 그런데도 패킷은 정확히 도착해요. 신기하지 않나요?

직접 확인해보기

터미널에서 traceroute google.com (Mac/Linux) 또는 tracert google.com (Windows) 을 입력하면, 여러분의 패킷이 실제로 거쳐가는 라우터들을 볼 수 있어요. 보통 10~20개 정도 나와요.

근데 왜 이런 식으로 보내요?¶

1. 길을 외우는 게 불가능해요¶

전 세계 인터넷에는 수십억 개의 기기가 연결돼 있어요. 만약 모든 기기가 "A에서 B로 갈 때 이 경로로 가세요" 를 다 외우려면…

머리 터지죠.

그래서 각 라우터는 딱 자기 주변만 알아요. "이쪽 방향에 있는 IP는 이 라우터로 보내" 정도만요. 마치 우체국 직원이 전국 주소를 다 외우지 않고 "강남 가는 거? 일단 서울본부로" 하는 것처럼요.

2. 길이 막히면 알아서 우회해요¶

flowchart LR
    Me[😀] --> R1[라우터 A]
    R1 -.X.-> R2[라우터 B<br/><small>고장!</small>]
    R1 --> R3[라우터 C]
    R2 --> Goal[🌍 목적지]
    R3 --> Goal

    style R2 stroke:#f44336,stroke-width:2px,stroke-dasharray:5
    style R3 stroke:#4caf50,stroke-width:2px

라우터 B가 갑자기 고장 나도 괜찮아요. 라우터 A는 "어, B가 응답이 없네? 그럼 C로 보내자" 하고 알아서 경로를 바꿔요. 인터넷이 잘 안 끊기는 비결이에요.

3. 서로 다른 회사·나라가 협력할 수 있어요¶

내 패킷이 KT를 거쳐 미국 AT&T를 거쳐 구글로 가는데, 이 회사들은 서로 남이에요. 근데도 잘 연결돼요. 왜냐하면 "IP 주소"라는 공통 약속과 "이 IP는 우리한테 보내"라는 라우팅 약속만 있으면 되거든요.

그럼 진짜 IP 헤더는 어떻게 생겼을까요?¶

패킷이 뭐길래?에서 봤던 패킷의 헤더(송장) 부분, 이번엔 좀 더 자세히 들여다봐요.

근데 말이죠, 여기서는 아직 출발지 IP / 도착지 IP / TTL / 프로토콜 카드만 큰 그림으로 보여주는 정도예요. 그 카드 안이 진짜로 몇 비트씩 어떻게 나뉘는지까지 보고 싶다면, IPv4 헤더 한 줄 한 줄 읽기에서 32비트 격자 위로 같이 펼쳐볼 수 있어요.

그리고 같은 자리에 IPv6에서는 무엇이 남고 무엇이 바뀌는지까지 보고 싶다면, IPv6 헤더는 왜 딱 40바이트일까요?에서 TTL 이 왜 Hop Limit 으로 바뀌고, 주소 칸은 왜 그렇게 커졌는지도 이어서 볼 수 있어요.

출발지 IP 192.168.0.10 ← 누가 보냈는지

도착지 IP 142.250.196.78 ← 어디로 갈지

TTL 64 ← 최대 몇 번 갈아탈 수 있는지

프로토콜 TCP ← 어떤 방식으로 통신할지

(실제 데이터) 이 아래부터가 진짜로 보내고 싶은 내용이에요.

TTL 이라는 게 재밌어요. Time To Live, 직역하면 "살아있을 시간" 인데요. 라우터를 한 번 거칠 때마다 1씩 줄어요. 0이 되면 그 패킷은 버려져요.

왜 그런 잔인한 짓을…?

길을 잘못 들어 무한 반복 도는 패킷을 막기 위해서예요. 만약 TTL이 없다면, 잘못 설정된 라우터 두 대가 서로 패킷을 핑퐁처럼 주고받으면서 영원히 인터넷을 떠돌 수도 있거든요. TTL이 그 사고를 막아줘요.

자, 정리해볼까요?¶

오늘 우리가 배운 것

IP 주소는 인터넷 세계의 집 주소예요. 모든 기기가 하나씩 가지고 있어요.
공인 IP는 인터넷 전체에서 유일하고, 사설 IP는 우리 집 안에서만 통해요.
라우터는 패킷의 길을 안내하는 교통 정리 아저씨예요.
패킷은 한 번에 가지 않고 여러 라우터를 거쳐(홉) 도착해요.
각 라우터는 "다음 한 칸" 만 알면 돼요. 전체 경로는 아무도 몰라요.

어때요? 인터넷이 어떻게 그렇게 안 끊기고 잘 돌아가는지 조금은 이해되시죠?

다음 글 예고¶

근데 또 궁금한 게 생기지 않나요?

"그럼 도착했다는 건 어떻게 알아? 중간에 패킷이 사라지면?"

다음 글에서는 "TCP vs UDP" 이야기를 해볼게요. 패킷을 보내는 두 가지 성격의 친구가 있어요. 한 명은 꼼꼼하고, 한 명은 빠르고. 둘이 어떻게 다른지 같이 살펴봐요.