KR20050107070A

KR20050107070A - 링크 로컬 주소를 가지는 시스템에서 외부 시스템과통신하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20050107070A
Application number: KR1020040032233A
Authority: KR
Inventors: 류석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2005-11-11
Also published as: US20050265354A1; KR100587560B1

Abstract

링크 로컬 주소를 가진 로컬 시스템이 외부 시스템과 통신을 하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 로컬 시스템은 ARP 패킷을 통해 알게된 라우터의 MAC 주소를 가지고 외부 시스템과 통신을 할 수 있다.

로컬 시스템이 디폴트 게이트웨이를 자기의 IP 주소로 하여 외부 시스템에 대한 ARP패킷을 서브 네트워크로 전송하게 된다.

Description

링크 로컬 주소를 가지는 시스템에서 외부 시스템과 통신하는 방법 및 장치{Method and apparatus for communicating with outer system in link local address system}

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)는 인터넷의 기본적인 통신 프로토콜로서, 인트라넷이나 엑스트라넷과 같은 사설 망에서도 사용된다. 사용자가 인터넷에 접속하기 위해 자신의 컴퓨터를 설정할 때 TCP/IP 프로그램이 설치되며, 이를 통하여 역시 같은 TCP/IP 프로토콜을 쓰고 있는 다른 컴퓨터 사용자와 메시지를 주고받거나, 또는 정보를 얻을 수 있다. TCP/IP는 2개의 계층으로 이루어진 프로그램이다. 상위계층인 TCP는 메시지나 파일들을 좀더 작은 패킷으로 나누어 인터넷을 통해 전송하는 일과, 수신된 패킷들을 원래의 메시지로 재조립하는 일을 담당한다. 하위계층인 IP는 각 패킷의 주소 부분을 처리함으로써, 패킷들이 목적지에 정확하게 도달할 수 있게 한다. 네트워크 상의 각 게이트웨이는 메시지를 어느 곳으로 전달해야 할지를 알기 위해, 메시지의 주소를 확인한다. 한 메시지가 여러 개의 패킷으로 나뉘어진 경우 각 패킷들은 서로 다른 경로를 통해 전달될 수 있으며, 그것들은 최종 목적지에서 재조립된다. TCP/IP는 본래 점대점(点對点) 통신을 하는데, 이는 각 통신이 네트워크 상의 한 점(또는 시스템)으로부터 시작되어, 다른 점 또는 시스템으로 전달된다는 것을 의미한다.

TCP/IP를 이용하는 상위계층 응용프로토콜에는 웹서비스에 사용되는 HTTP를 비롯하여, 멀리 떨어져 있는 원격지의 컴퓨터에 로그온할 수 있게 해주는 Telnet, 그리고 파일전송에 사용되는 FTP와 메일 전송에 사용되는 SMTP 등이 있다. 한편 상기 IP가 각 패킷의 주소 부분을 처리하기 위해서는 이 패킷이 송신될 목적지 주소(Destination address)를 알아야 하는데, 이 주소를 IP 주소라고 한다. TCP/IP 연결을 위해서는 시스템 마다 IP 주소를 가져야 하는데, 지금 상용되는 인터넷의 주소체계는 IPv4(Internet Protocol Version 4)로 32bit 주소체계이다. 그러나 인터넷 사용의 급증과 더불어 IPv4 주소를 충분히 제공하지 못하는 문제가 발생하고 있다. 최근 IPv6(Internet Protocol Version 6)가 개발중이지만 아직 상용화로 가기에는 많은 해결과제가 있다. 따라서 부족한 IPv4 체계에서의 IP 주소를 효율적을 사용하기 위한 방안들이 필요하며, 이를 해결하기 위해 NAT(Network Address Translation:네트워크 주소 변환, 이하 'NAT'라 한다) 방식이 제공되고 있다.

한편 가정이나 사무실의 간단한 IP 주소 설정은 DHCP나 링크 로컬 주소(Link Local Address)를 사용하고 있다. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)는 네트워크 관리자들이 조직 내의 네트워크 상에서 IP 주소를 중앙에서 관리하고 할당해주는 프로토콜이다. 인터넷의 TCP/IP 프로토콜에서는, 각 컴퓨터들이 고유한 IP 주소를 가져야만 인터넷에 접속할 수 있다. 조직에서 컴퓨터 사용자들이 인터넷에 접속할 때, IP 주소는 각 컴퓨터에 반드시 할당되어야만 한다. DHCP를 사용하지 않는 경우에는, 각 컴퓨터마다 IP 주소가 수작업으로 입력되어야만 하며, 만약 컴퓨터들이 네트워크의 다른 부분에 속한 장소로 이동되면 새로운 IP 주소를 입력해야 한다. DHCP는 DHCP 서버를 통해 주소를 할당받으므로 반드시 서버에 접속해야 한다.

이와 달리, 링크 로컬 주소는 전술한 서버에 접속하지 않고 로컬 시스템이 무작위로 선택한 주소를 사용한다. 다만 서브넷 내의 IP 주소의 충돌을 막기 위해 ARP 패킷으로 조정한다. 따라서 서버에 접속할 필요가 없다는 점에서 상기 DHCP 방식을 사용하는 것 보다 효율적이다. 그러나 로컬 시스템이 외부로 통신하고자 할 경우 라우터로 데이터를 보내야 하는데, 라우터의 주소를 로컬 시스템이 알 수 없다. 그 결과 로컬 시스템이 외부와 통신을 할 수 없다는 문제점이 있어왔다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 링크 로컬 주소를 사용하는 로컬 시스템이 외부와 통신할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 로컬 시스템이 외부 시스템과 통신할 수 있게 하여 IP 주소의 부족을 막을 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로컬 시스템에서 외부 시스템과 통신하는 방법은 로컬 시스템이 송신한 ARP 요청 패킷을 수신하는 단계, 상기 ARP 요청 패킷의 파라메터인 IP 주소가 외부 시스템의 주소인지를 판단하는 단계 및 상기 판단의 결과 상기 IP 주소가 외부 시스템의 IP 주소인 경우 자신의 MAC 주소를 ARP 응답 패킷의 파라메터로 하여 상기 ARP 응답 패킷을 송신하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 로컬 시스템에서 외부 시스템과 통신하는 방법은 외부 시스템의 IP 주소를 ARP 요청 패킷의 파라메터로 저장하는 단계, 상기 패킷을 송신하는 단계, 상기 ARP 요청에 대한 ARP 응답 패킷을 수신하는 단계, 상기 ARP 응답 패킷의 파라메터인 MAC 주소를 추출하는 단계 및 상기 외부 시스템으로 송신하고자 하는 데이터 패킷의 목적지 MAC 주소에 상기 MAC 주소를 저장하여 송신하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로컬 시스템에서 외부 시스템과 통신하는 장치는 외부 IP 주소에 대한 ARP 요청 패킷을 수신하여 자신의 MAC 주소로 응답하는 ARP 처리부, 로컬 시스템으로부터 수신한 패킷의 목적지 MAC 주소가 라우터의 MAC 주소이며, 상기 패킷의 목적지 IP 주소가 외부 IP 주소인 경우 상기 패킷의 송신지 IP 주소를 자신의 IP 주소로 변환하는 변환부, 상기 변환한 패킷을 외부 시스템으로 송신하는 송신부 및 상기 패킷을 송신한 포트 번호와 상기 로컬 시스템의 IP 주소를 저장하는 저장부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로컬 시스템은 외부 시스템의 IP 주소를 ARP 요청 패킷의 파라메터에 저장하며, 상기 ARP 요청 패킷에 대한 ARP 응답 패킷의 파라메터인 MAC 주소를 추출하는 ARP 처리부와 상기 추출된 MAC 주소를 상기 외부 시스템의 MAC 주소로 저장하여 데이터를 송신하는 송신부를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 언급하게 될 명칭에 대해 설명하면 다음과 같다.

서브넷(subnet)은 '서브 네트워크(subnetwork)'를 줄인 말로서 어떤 기관에 소속된 네트워크이지만 따로 분리되어 있는 한 부분으로 인식될 수 있는 네트워크를 말한다. 일반적으로 하나의 서브넷은 하나의 지역, 한 빌딩 또는 같은 근거리통신망 내에 있는 모든 컴퓨터들을 나타낼 수 있다. 여러 개의 서브넷으로 나뉘어진 어떤 조직의 네트워크은 인터넷에 하나의 공유된 네트워크 주소로 접속될 수 있다.

만약 서브넷이 없다면, 그 조직은 물리적으로 분리된 서브 네트워크마다 하나씩, 여러 군데의 인터넷 접속을 가지게 될 것이며, 그렇게 함으로써 한정된 양의 인터넷 주소가 쓸모 없이 낭비될 수도 있다.

인터넷은 네트워크 사용자들 간에 서로 커뮤니케이션을 하기 위한 네트워크의 집합이다. 커뮤니케이션을 위해서는 양측의 사용자 또는 시스템이 관련되어 있는 송신지와 목적지 네트워크, 그리고 네트워크 내의 특정한 컴퓨터의 주소가 있어야 한다. 이 주소를 IP 주소라고 부른다. 32 비트의 IP 주소는 크게 두 부분으로 나뉘는데, 하나는 네트워크를 식별하는 네트워크 번호이고, 다른 하나는 네트워크 내의 특정한 컴퓨터나 시스템을 식별하는 시스템 번호이다. 한 기관에서 특정한 서브넷을 확인시키기 위해 컴퓨터나 시스템을 식별하는 주소 내의 비트들을 일부 사용할 수 있다. 그러므로 실제로는 IP 주소에는 네트워크 번호, 서브넷 번호, 그리고 시스템 번호 등 세 부분이 포함되어 있는 셈이다.

네트워크상에서 라우팅을 효율적으로 하기 위하여 물리적인 네트워크 주소와 일치하는 개념으로 부여된 32 비트(4 byte)의 주소가 IP 주소이다. IP 주소를 이용하면 네트워크상의 유일한 시스템을 식별하는 것뿐만 아니라, 시스템이 있는 네트워크를 식별할 수 있다. IP 주소는 클래스 A, B, C, D, E 로 나뉘어진다.

IP 주소는 크게 네트워크 ID와 시스템 ID로 나뉘어 진다. 클래스 A 주소는 아주 많은 수의 시스템을 가지는 네트워크에 지정된다. 클래스 A 주소의 최상위 비트는 언제나 0으로 값이 지정되며, 나머지 7비트(첫 octet을 이루고 있는 7비트)는 네트워크 ID를, 나머지 24비트(마지막 3개의 octet)는 시스템 ID를 나타낸다. 클래스 A 주소는 126개의 네트워크와 각 네트워크 마다 16,777,214개의 시스템을 지정할 수 있다. 클래스 B 주소는 중간 정도의 규모에서 대규모의 네트워크에 적용된다. 클래스 B의 주소 최상위 2 비트의 값은 언제나 이진수 1 0으로 지정되며 그 다음 14비트는 (상위 두개의 octet을 이루고 있는 비트) 네트워크 ID를, 나머지 16비트는 (하위 두개의 octet)은 시스템 ID를 나타낸다. 클래스 B는 16,384 개의 네트워크와 각 네트워크 별로 65,534 개의 시스템을 지정할 수 있다. 클래스 C 주소는 소규모의 네트워크에 사용된다. 클래스 C 주소 최상의 3 비트는 언제나 이진수 1 1 0 로 값이 설정되며, 다음 21 비트(상위 세 개의 octet을 이루는 비트)는 네트워크 ID를, 나머지 8비트 값(마지막 octet)은 시스템 ID를 나타낸다. 클래스 C는 2,097,152개의 네트워크와 각 네트워크 별로 254개의 시스템을 지정할 수 있다. 클래스 D 주소는 IP 멀티캐스트를 위해 사용된다. 클래스 D 주소의 최상위 4비트는 언제나 이진수 1 1 1 0으로 값이 지정되며, 나머지 비트는 관심 있는 시스템이 인식할 주소 값을 위해 사용된다. 클래스 E 주소는 앞으로 사용하기 위해 남겨둔 실험적인 영역으로 최상위 비트는 언제나 이진수 1 1 1 1로 지정되어 있다.

한편 전술한 IP 주소가 논리적인 주소인 반면 물리적인 주소를 의미하는 MAC 주소가 있다. 근거리통신망에서 MAC 주소(Media Access Control)는 데이터 링크 계층의 MAC 계층에 의해 사용되는 주소로서 네트워크 카드의 48 비트 하드웨어 주소를 말하며, 이더넷 주소, 또는 토큰링 주소와 동일하다. 네트워크 카드 제조사에 의해 부여된 하드웨어 주소는 UAA (universally administered address)로서 모든 네트워크 카드가 유일한 값을 가진다.

포트 번호는 인터넷이나 기타 다른 네트워크 메시지가 서버에 도착하였을 때, 전달되어야할 특정 프로세스를 인식하기 위한 방법이다. TCP와 UDP에서, 포트 번호는 단위 메시지에 추가되는 헤더 내에 넣어지는 16 비트 정수의 형태를 갖는다. 이 포트 번호는 논리적으로는 클라이언트와 서버의 전달계층 사이를, 그리고 물리적으로는 전달계층과 인터넷계층 사이를 통과하여, 계속 전달된다.

예를 들면, 클라이언트가 인터넷 서버에 하는 요청은, 시스템의 FTP 서버에 의해 제공되는 파일을 요청하는 것일 수 있다. 원격지의 서버 내에 있는 FTP 프로세스에 사용자의 요청을 전달하기 위해, 사용자 컴퓨터에 있는 TCP 소프트웨어 계층은 요청에 부가되어지는 16 비트 정수의 포트 번호 내에 21 (FTP 요청과 관련하여 통상 사용되는 번호이다) 이라는 포트 번호를 확인한다. 서버에서, TCP 계층은 21이라는 포트 번호를 읽고, 사용자의 요청을 서버에 있는 FTP 프로그램에 전달할 것이다.

일부 서비스들에 대해서는 인습적으로 영구적인 포트 번호들이 할당되어 있고, 그 외의 경우에는, 포트 번호는 할당된 포트 번호들의 범위 내에서 요청의 시작과 종료 동안에만 일시적으로 부여된다.

패킷은 데이터와 호 제어 신호가 포함된 2 진수, 즉 비트 그룹을 말하는데, 특히 패킷교환 방식에서 데이터를 송신할 때에는 패킷이라는 기본 전송 단위로 데이터를 분해하여 송신한 후, 다시 원래의 데이터로 재조립하여 처리한다.

라우터는 동일한 송신 프로토콜을 사용하는 분리된 네트워크를 연결하는 장치로 네트워크 계층간을 서로 연결한다. 라우터는 브리지가 가지는 기능에 추가하여 경로 배정표에 따라 다른 네트워크 또는 자신의 네트워크 내의 노드를 결정한다. 그리고 여러 경로 중 가장 효율적인 경로를 선택하여 패킷을 보낸다. 라우터는 흐름제어를 하며, 네트워크 내부에서 여러 서브네트워크을 구성하고, 다양한 네트워크 관리 기능을 수행한다. 브리지와 라우터의 차이점을 간단히 살펴보면, 라우터는 네트워크 계층까지의 기능을 담당하고 있으면서 경로 설정을 해주는 반면, 브리지는 데이터링크 계층까지의 기능만으로 목적지 주소에 따른 선별 및 간단한 경로 결정을 한다.

본 명세서에서는 라우터를 예를 들어 설명하고 있으나 본 발명은 라우터에 한정되는 것은 아니며, 서브넷 내의 데이터를 외부로 송수신하는 기능을 가지는 장치 모두를 대상으로 하는 것이다.

도 1은 NAT(Network Address Translation:네트워크 주소 변환, 이하 'NAT'라 한다)에 대해 보여주고 있다. NAT는 전술한 바와 같이 IP 주소가 고갈되는 문제점을 해결하기 위해 사용하는 것으로, 외부 네트워크에 알려진 것과는 다른 IP 주소를 서브넷 내에서 사용하며, 외부와 통신할 때에는 IP 주소를 변환하는 것을 의미한다. NAT는 도 1의 라우터(500)에서 행해진다. 도 1의 A(101), B(102), C(103)라는 각각의 로컬 시스템은 하나의 서브넷을 구성하는데, 이 서브넷 내에서는 각각 192.168.32.10, 192.168.32.12, 192.168.32.15의 IP 주소를 사용한다. 그러나 외부 인터넷(Public Network)과 통신하기 위해서는 라우터에서 NAT를 수행하여 다른 IP 주소를 가지고 데이터를 송신하게 된다. 도 1에서는 서브넷 내의 A(101), B(102), C(103)는 각각 213.18.123.110, 213.18.123.111, 213.18.123.112의 IP를 가지고 외부와 통신하는 것을 보여주고 있다. 외부 인터넷에서는 A(101), B(102), C(103)들의 IP를 213.18.123.110, 213.18.123.111, 213.18.123.112로 인식하므로 A(101), B(102), C(103)의 보안이 이루어지며, 또한 서브넷을 관리하는 측면에서 IP 주소를 관리하기가 쉽다.

한편 도 2는 전술한 IP 주소의 부족을 NAT를 통해 해결하는 방법을 보여준다. 도 2의 A(101), B(102), C(103)는 도 1과 같이 서브넷 내에서는 각각 192.168.32.10, 192.168.32.12, 192.168.32.15의 IP 주소를 가지게 된다. 그러나 이들이 외부 인터넷과 통신하기 위해서는 3개의 IP 주소가 필요한 것이 아니라, 포트 번호로 구분되는 하나의 IP 주소로 통신할 수 있다. 라우터(500)에서 정한 IP 주소인 213.18.123.110에 A(101), B(102), C(103) 각각이 101, 102, 103 번 포트에 접속해 있으며, 이 포트 번호를 통해 외부 인터넷과 통신한다. IP 주소에서 클래스 A의 경우 10.0.0.0에서 10.255.255.255까지, 클래스 B의 경우 172.16.0.0에서 172.31.255.255까지, 그리고 클래스 C의 경우 192.168.0.0에서 192.168.255.255까지는 서브넷 내부에서만 사용할 수 있으므로 서브넷 단위로 하여 하나만이 존재하며 다른 서브넷에서는 동일한 주소가 존재할 수 있다. 예를 들어 192.168.1.2라는 주소가 G라는 서브넷에 있으면서 동시에 192.168.1.2라는 같은 주소가 H라는 서브넷에도 존재할 수 있다. 그 결과 서브넷 내의 시스템들이 다수 존재해도 IP 주소를 절약해서 사용할 수 있다는 잇점이 있다.

도 3은 링크 로컬 주소를 사용하는 서브넷을 구성하는 로컬 시스템들과 이들의 구성을 나타내는 개념도이다. 서브넷을 구성하기 위해서는 상기의 내부 IP 주소를 할당받아야 하며 이를 조정하는 서버가 필요하다. 그러나 서브넷 내에서 통신을 하는 경우 상기 내부 IP 주소를 받기위해 서버에 접속하는 과정을 거치는 것은 오버헤드가 될 수 있다. 이에 대한 해결 방안으로 링크 로컬 주소(Link Local Address)를 사용하는 방법이 제안되었다. 링크 로컬 주소는 서브넷을 구성하는 로컬 시스템이 서버에 별도의 접근 없이 IP 주소의 특정 하위 비트를 무작위로 선택하여 자신의 IP 주소로 하여 통신하는 방식이다. 다만, 동일한 IP 주소가 해당 서브넷 내에 존재하면 충돌이 일어나므로, 이를 위해 ARP 프로토콜을 사용하여 해당 IP 주소를 사용하는 로컬 시스템이 존재하는지를 검토한 후, 존재하지 않을 경우 해당 IP 주소를 자기의 주소로 하는 방식이다.

ARP(Address Resolution Protocol)는 IP 주소를 가지는 시스템의 물리적 주소를 요청하는 것으로 IP 주소(네트워크 층의 주소)를 하드웨어의 주소(데이터 링크 층의 주소, MAC 주소)로 매핑시킨다. IP 주소는 논리적인 주소로, 상황에 따라 가변적이지만, 물리적 주소는 유일한 주소가 된다. 따라서 자신의 IP로 누군가가 ARP 패킷을 보낸다면 자신의 물리적 주소의 값으로 응답하게 된다. 도 3에서 로컬 시스템인 노트북(101)이 ARP 패킷을 서브넷 내의 로컬 시스템들에게 송신하면 해당 IP를 가지는 로컬 시스템은 자신의 MAC 주소를 송신한다. 그러면 상기 ARP 패킷을 송신한 로컬 시스템은 다른 IP 주소를 선택하여 송신하고, 이에 대한 응답이 없다면 상기 IP 주소를 사용하는 시스템이 없으므로 이 IP 주소를 사용하여 통신을 할 수 있다.

도 4는 링크 로컬 주소를 사용하여 로컬 시스템(101)이 IP 주소를 얻는 과정을 보여주고 있다. 로컬 시스템(101)은 169.254.xxx.xxx에서 한 개의 IP 주소를 선택한다. 이는 무작위로 선택할 수 있고, 미리 정의된 방식에 의해 선택할 수 있다. 도 4에서 로컬 시스템(101)이 169.254.195.98을 선택해서(S101) 이 IP 주소를 ARP_Request 패킷의 파라메터로 하여 송신한다(S103). 이 패킷을 수신받은 서브넷 내의 로컬 시스템들(102, 103)은 자신의 IP에 대한 ARP_Request인 경우 자신의 MAC 주소를 파라메터로 해서 ARP_Reply를 한다. 또다른 로컬 시스템(103)이 자신의 MAC 주소를 세팅하여 응답한다(S105). 이 응답을 받은 로컬 시스템(101)은 해당 IP 주소를 쓰는 로컬 시스템이 존재하는 것으로 인지하고, 다시 상기의 169.254.xxx.xxx에서 한 개의 IP 주소를 선택한 후(S107), ARP_Request 패킷의 파라메터로 하여 송신한다(S109). 상기 과정들을 거쳐 일정 기간동안 ARP_Reply가 오지 않는 IP 주소는 사용하는 시스템이 없는 것이므로 자신의 IP 주소로 하여 통신을 하게 된다(S111).

링크 로컬 주소의 문제점은 외부 인터넷과 통신을 할 수 없다는 점이다. 왜냐면 무작위로 선택한 IP 주소를 통해 통신을 하므로, 라우터나 게이트웨이의 주소를 로컬 시스템은 알 수 없다. 그러나 외부와의 통신을 위해서는 상기 라우터나 게이트웨이를 통해 가능하므로, 이들의 주소를 알아내어 통신하는 방법이 필요하다.

이 문제를 해결하기에 앞서 우선 IP 주소와 물리적 주소가 통신에서 어떤 역할을 하는지를 살펴본다.

도 5는 데이터 패킷의 전송에 있어서 IP 주소와 MAC 주소가 어떤 값을 가지게 되는지 되는지를 살펴본다. IP 주소는 논리적 주소이며, MAC 주소는 기기의 물리적인 주소이다. 따라서 A 컴퓨터(201)에서 E 컴퓨터(203)로 데이터 패킷을 송신하고자 할 경우, 송신지(Source)와 목적지(Destination)의 주소는 각각 A와 E 가 된다. 그러나 MAC 주소는 중간에 거치게 되는 컴퓨터에 따라 달라진다. A 컴퓨터(201)와 E 컴퓨터(202)가 직접 연결되어 있지 않다면 다른 컴퓨터를 통해 송신되는데 도 5에서는 D 컴퓨터(202)를 거쳐서 E 컴퓨터(203)에 IP 패킷이 송신되는 구조이다. 먼저 A 컴퓨터(201)가 E 컴퓨터(203)로 IP 패킷을 보내기 위해 D 컴퓨터(202)로 송신하는 패킷(301)의 구조는 다음과 같다. IP 주소의 송신지(Source)와 목적지(Destination)는 각각 A, E이지만, MAC 주소는 실제로 IP 패킷이 전달되는 컴퓨터인 A 컴퓨터(201)와 D 컴퓨터(202)의 주소가 기록된다. 이 패킷을 수신받은 D 컴퓨터(202)는 MAC 주소는 자신의 것이지만, IP 주소가 자신의 것이 아니므로, 이를 다시 E 컴퓨터(203)로 송신한다. 이 과정에서 상기 IP 패킷(302)의 MAC 주소에서 변화가 생긴다. A 컴퓨터(201)와 D 컴퓨터 (202)간의 패킷 송신이 끝나고 D 컴퓨터(202)와 E 컴퓨터(203) 간의 패킷(302)이 송신되므로 송신지(Source)와 목적지(Destination)의 MAC 주소는 각각 D와 E로 세팅된다. 물론 IP 주소는 변하지 않고 A와 E 가 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 링크 로컬 시스템이 외부 시스템과 통신하는 과정을 보여주고 있다. 도 4에서 살펴본 과정을 통해 로컬 시스템(100)은 IP 주소를 획득한 후이다. 상기 로컬 시스템(100)이 외부 시스템(900)과 통신하고자 할 경우, 상기 외부 시스템(900)의 IP 주소 정보를 ARP_Request 패킷의 파라메터로 저장하여 송신한다(S201). 이를 수신한 라우터는 상기 ARP_Request 패킷이 서브넷 외부의 시스템에 대한 것인지 판독한 후, 외부 시스템에 대한 것이면 자신의 물리적 주소(이하 MAC 주소)를 송신한다(S203). ARP_Reply 패킷을 수신받은 로컬 시스템(100)은 상기 외부 시스템(900)의 MAC 주소를 상기 수신받은 라우터(500)의 MAC주소로 세팅한 데이터 패킷을 송신한다(S205). 상기 패킷을 수신받은 라우터(500)는 자신에게 보내졌으나 자신의 IP 주소가 아닌 상기 데이터 패킷을 외부로 송신하기 위한 작업을 한다. 즉, 상기 데이터 패킷을 보낸 로컬 시스템(100)의 IP와 데이터 패킷을 송신할 포트 번호, 그리고 자신이 사용할 라우터의 IP 주소를 저장한다(S206). 이는 이후 상기 데이터 패킷에 대한 응답으로 외부 시스템(500)이 데이터를 보내서 상기 로컬 시스템(100)과 통신이 이뤄지는 경우에, 로컬 시스템(100)과 외부 시스템(500)을 연결시키기 위한 정보이다. 상기의 저장 과정을 끝낸 후, 수신받은 상기 데이터 패킷의 송신지 IP 주소를 라우터의 IP 주소로 변경한다(S207). 이 과정을 거치면 이 패킷은 라우터(500)가 보낸 것으로 외부에서 인식하게 된다. 그리고 이 데이터 패킷은 인터넷을 통해 외부 시스템(900)으로 수신되고(S211), 이를 수신받은 외부 시스템(900)은 이에 대한 응답으로 라우터(500)에게 데이타 패킷을 송신하면서 통신을 시도한다(S221). 상기 패킷을 수신받은 라우터(500)는 패킷이 수신된 포트 번호를 가지고 어떤 로컬 시스템(100)이 상기 외부 시스템과 통신을 시도하였는지 검색한다(S231). 그리고 라우터는 검색된 IP 주소를 가지는 로컬 시스템(100)에게 패킷을 송신하기 전에 패킷의 MAC 주소를 라우터(500)의 MAC 주소로 변경하고(S233), 이 패킷을 로컬 시스템(100)에 송신한다(S235). 이후 로컬 시스템(100)은 수신된 패킷의 MAC 주소, 즉 라우터(500)의 MAC 주소를 가지고 외부 시스템(900)과 계속 통신을 할 수 있다.

ARP는 전술한 바와 같이 {IP 주소, 물리주소}에 대한 매핑정보를 알 수 있는 프로토콜이다. 따라서 목적지의 IP 주소가 서브넷이 아닌 외부 시스템의 것이라면 목적지의 주소는 디폴트 게이트웨이에 설정된 IP 주소가 된다. 그러나 전술한 바와 같이, 로컬 시스템은 디폴트 게이트웨이를 알지 못한다. 본 발명의 일 실시예에서는 로컬 시스템이 디폴트 게이트웨이를 자신으로 설정하도록 한다. 디폴트 게이트웨이를 자신으로 설정하면, 자신에게 보내는 패킷 이외의 모든 패킷을 네트워크로 보내기 때문에, 결국 서브넷에 연결되어 있는 라우터가 이 패킷을 받을 수 있다.

그 결과 라우터는 외부 시스템의 IP 주소에 대한 ARP 요청 패킷에 대해 자신의 MAC 주소로 응답할 수 있다.

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어, 즉 '~모듈'은 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 기능들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 모듈들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로컬 시스템(100)의 구조에 대해 살펴본다. 로컬 시스템(100)은 우선 링크 로컬 주소를 사용하기 위한 로컬 주소 처리부(110)와, 외부와의 통신을 위한 외부 주소 처리부(120)를 포함한다. 로컬 주소 처리부(110)에서는 서브넷 내의 시스템과 통신을 하기위한 작업을 수행하며, 외부 주소 처리부(120)에서는 외부 시스템과의 통신에 앞서 외부 시스템의 IP 주소를 ARP요청 패킷의 파라메터로 하여 송신하는 작업이 이루어지도록 한다. 그리고 ARP 처리부(130)에서는 ARP 요청 패킷인 ARP_Request와 ARP 응답 패킷인 ARP_Reply를 처리하며, 그 결과를 ARP 테이블(140)에 저장한다. ARP 테이블(140)은 IP 주소와 MAC 주소를 매핑시켜놓은 테이블이며, 로컬 시스템이 외부 시스템과 지속적인 통신을 할 경우, 한번의 ARP_Request 패킷을 송신하고 응답 패킷을 수신하는 과정을 수행한 후, 라우터(500)의 MAC 주소를 저장하게 되면 추후 별도의 ARP_Request 송신 과정없이 외부 시스템과 통신할 수 있게 한다. 네트워크 카드는 상기의 ARP, 데이터 패킷들을 송신하고 수신하는 기능을 하며, 이 네트워크 카드의 MAC 주소는 로컬 시스템의 MAC 주소가 된다. 또한 네트워크 카드의 설정에서 게이트웨이는 자기 자신으로 하여, 외부 시스템에 대한 ARP_Request 패킷이 서브넷을 통해 라우터로 송신될 수 있게 한다.

도 8에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 로컬 시스템이 외부와 통신할 수 있도록 하는 라우터(500)의 구조에 대해 살펴본다. Auto-ARP 처리부(535)에서는 외부 시스템의 IP 주소를 ARP_Request 패킷에 세팅하여 송신할 경우 자신의 MAC 주소를 송신하는 기능을 수행한다. ARP 처리부(530)는 이러한 Auto-ARP 처리부(535)의 ARP 동작을 지원한다. 다른 로컬 시스템들의 IP 주소와 MAC 주소를 가지는 ARP 테이블(540)이 있다.

NAT 테이블(510)에서는 외부 시스템으로 수신되는 데이터 패킷을 외부로 송신하기에 앞서 어느 로컬 시스템이 상기 데이터 패킷을 송신했는지에 대한 정보를 저장한다. 로컬 시스템의 IP 주소와 상기 데이터 패킷을 외부로 송신하는데 필요한 포트 번호가 저장된다. 상기 포트 번호를 통해 외부 시스템이 데이터 패킷을 송신하면, 라우터는 이 포트 번호에 해당하는 로컬 시스템에게 상기 데이터 패킷을 다시 송신하게 된다.

그리고 외부로 나가는 데이터 패킷의 정보를 라우터(500)의 정보로 수정하는 NAT 처리부(510)가 필요하다. 이 NAT 처리부(510)는 데이터 패킷의 IP 주소에서 송신지 (Source) 부분을 라우터(500)의 IP 주소와 MAC주소로 바꾸어 송신하여, 외부에서는 이 라우터(500)에서 통신을 하는 것으로 알게 한다. 물론 상기 NAT 테이블을 가지고 외부에서 송신하는 패킷을 해당 로컬 시스템으로 전송하기 위한 작업도 수행한다. 그리고 상기 ARP, 데이터 패킷의 전송을 위한 네트워크 카드(550)가 필요하다. 이 네트워크 카드(550)의 MAC 주소는 라우터(500)의 MAC 주소가 된다.

도 9에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 라우터(500)를 구성하는 프로토콜간의 상호 기능을 검토한다. PHY(Physical Layer, 물리층)는 보내고자 하는 데이터를 물리적인 신호로 바꾸어 전송하는 기능을 한다. MAC에서는 매체, 즉 물리층을 제어하기 위한 프로토콜로써, 전술한 MAC 주소는 이 계층에서 사용하는 주소가 된다.

IP는 Internet Protocol로, 각각의 시스템에 유일한 주소를 부여하고, 이 주소를 이용해서 IP 패킷의 경로를 설정하는 라우팅(Routing)을 수행하는 프로토콜이다. ARP는 상기 IP 주소에 대한 MAC 주소를 알려주는 프로토콜이며, 다른 시스템에서 들어온 ARP_Request 패킷이 자신의 IP에 대한 패킷인 경우 자신의 MAC 주소를 송신하는 기능을 한다. 또한 ReverseARP_Request와 같이 자신의 MAC 주소를 수신한 경우 자신의 IP 주소를 송신하는 기능도 가진다. 다음으로 Auto_ARP 프로토콜은 라우터(500)의 경우, 외부 시스템의 IP에 대해 ARP_Request 패킷이 수신되면 자동으로 라우터(500)의 MAC 주소를 응답하도록 해준다. NAT는 전술한 네트워크 주소 변환을 수행하는데, 로컬 시스템이 외부 시스템과 통신하고자 할 경우, 그 로컬 시스템의 IP 주소와 라우터(500)의 포트 번호를 기록한다. 그리고 자신의 IP 주소를 송신지(Source) IP 주소로 하여 외부 시스템으로 패킷을 송신한다. 이후 상기 외부 시스템이 자신의 포트를 통해 다시 패킷을 송신할 경우, 해당 포트 번호를 가지고 NAT 테이블을 참조하여 어느 로컬 시스템으로 송신해야 할지 판단하여 해당 로컬 시스템으로 송신한다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명을 구현함으로써 링크 로컬 주소를 사용하는 로컬 시스템은 외부 시스템과 통신할 수 있다.

또한 본 발명은 링크 로컬 주소를 사용하므로 IP 주소의 부족을 해결할 수 있다.

도 1은 NAT의 기능을 보여주는 예시도이다.

도 2는 IP 주소의 부족을 NAT를 통해 해결하는 방법을 보여주는 예시도이다.

도 3은 링크 로컬 주소를 사용하는 서브넷과 로컬 시스템들과의 구성을 나타내는 개념도이다.

도 4는 링크 로컬 주소를 사용하여 로컬 시스템이 IP 주소를 얻는 과정을 보여주는 순서도이다.

도 5는 데이터 패킷 송신시 IP 주소와 MAC 주소가 어떤 값을 가지는지를 보여주는 개념도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 로컬 시스템이 외부 시스템과 통신하는 과정을 보여주는 순서도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로컬 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 라우터의 구성을 나타내는 구성도이다.

도 9에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 라우터를 구성하는 프로토콜간의 상호 기능을 나타낸 개념도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 로컬 시스템

500 : 라우터

900 : 외부 시스템

Claims

로컬 시스템이 송신한 ARP 요청 패킷을 수신하는 단계;

상기 ARP 요청 패킷의 파라메터인 IP 주소가 외부 시스템의 주소인지를 판단하는 단계; 및

상기 판단의 결과 상기 IP 주소가 외부 시스템의 IP 주소인 경우 자신의 MAC 주소를 ARP 응답 패킷의 파라메터로 하여 상기 ARP 응답 패킷을 송신하는 단계를 포함하는 로컬 시스템에서 외부 시스템과 통신하는 방법
제 1항에 있어서,

상기 로컬 시스템은 링크 로컬 주소지정을 통해 IP 주소를 할당받는 로컬 시스템에서 외부 시스템과 통신하는 방법
제 1항에 있어서,

상기 ARP 응답 패킷을 송신하는 단계 이후에,

상기 로컬 시스템에서 상기 외부 시스템으로 데이터 패킷을 송신하는 경우 상기 데이터 패킷이 송신되는 포트 번호와 상기 로컬 시스템의 IP 주소를 주소 변환 테이블에 저장하는 단계와,

상기 데이터 패킷의 송신지 IP 주소를 상기 데이터 패킷을 수신한 장치의 IP 주소로 변환하여 송신하는 단계를 포함하는 로컬 시스템에서 외부 시스템과 통신하는 방법
제 3항에 있어서,

상기 데이터 패킷을 송신하는 단계 이후에

상기 외부 시스템에서 데이터 패킷을 송신하는 경우, 상기 주소 변환 테이블에 상기 패킷이 송신된 포트 번호와 함께 저장된 로컬 시스템의 IP 주소를 검색하는 단계;

상기 패킷의 목적지 IP 주소를 상기 검색된 IP 주소를 가지는 로컬 시스템의 IP 주소로 변환하는 단계; 및

상기 로컬 시스템으로 상기 패킷을 송신하는 단계를 더 포함하는 로컬 시스템에서 외부 시스템과 통신하는 방법
외부 IP 주소에 대한 ARP 요청 패킷을 수신하여 자신의 MAC 주소로 응답하는 ARP 처리부;

로컬 시스템으로부터 수신한 패킷의 목적지 MAC 주소가 라우터의 MAC 주소이며, 상기 패킷의 목적지 IP 주소가 외부 IP 주소인 경우 상기 패킷의 송신지 IP 주소를 자신의 IP 주소로 변환하는 변환부;

상기 변환한 패킷을 외부 시스템으로 송신하는 송신부; 및

상기 패킷을 송신한 포트 번호와 상기 로컬 시스템의 IP 주소를 저장하는 저장부를 포함하는 장치
제 5항에 있어서,

상기 ARP 요청 패킷과 상기 데이터 패킷을 수신하는 수신부를 포함하며,

상기 수신부가 상기 외부 시스템에서 상기 포트 번호로 송신한 데이터 패킷을 수신하는 경우, 상기 송신부는 상기 저장부에 상기 포트 번호와 함께 저장된 IP 주소를 가지는 로컬 시스템을 검색하여 상기 로컬 시스템으로 상기 데이터 패킷을 송신하는 장치
외부 시스템의 IP 주소를 ARP 요청 패킷의 파라메터로 저장하는 단계;

상기 패킷을 송신하는 단계;

상기 ARP 요청에 대한 ARP 응답 패킷을 수신하는 단계;

상기 ARP 응답 패킷의 파라메터인 MAC 주소를 추출하는 단계; 및

상기 외부 시스템으로 송신하고자 하는 데이터 패킷의 목적지 MAC 주소에 상기 MAC 주소를 저장하여 송신하는 단계를 포함하는 로컬 시스템에서 외부 시스템과 통신하는 방법
제 7항에 있어서,

상기 MAC 주소를 추출하는 단계에 있어서,

상기 MAC 주소를 로컬 시스템에 저장하는 단계를 포함하는 로컬 시스템에서 외부 시스템과 통신하는 방법
제 8항에 있어서,

상기 데이터 패킷을 송신하는 단계 이후에

외부 시스템에 데이터 패킷을 송신하는 경우 상기 저장된 MAC 주소를 상기 데이터 패킷의 목적지 MAC 주소로 하여 송신하는 단계를 포함하는 로컬 시스템에서 외부 시스템과 통신하는 방법
외부 시스템의 IP 주소를 ARP 요청 패킷의 파라메터에 저장하며, 상기 ARP 요청 패킷에 대한 ARP 응답 패킷의 파라메터인 MAC 주소를 추출하는 ARP 처리부와,

상기 추출된 MAC 주소를 상기 외부 시스템의 MAC 주소로 저장하여 데이터를 송신하는 송신부를 포함하는 로컬 시스템
제 10항에 있어서,

상기 MAC 주소를 저장하는 저장부를 포함하며,

상기 송신부는 상기 MAC 주소를 저장한 이후 외부 시스템과 통신하고자 하는 경우 상기 외부 시스템의 MAC 주소는 상기 MAC 주소로 하여 송신하는 로컬 시스템
제 10항에 있어서,

디폴트 게이트웨이는 자신으로 설정한 네트워크 카드를 포함하는 로컬 시스템