네트워크 인터페이스 선택 원리와 기준

📌 전체 흐름: 목적지 IP로 패킷을 보낼 때 라우팅 테이블 참조

🔢 1. 라우팅 테이블에서 목적지 IP와 매칭

목적지 IP를 기준으로, 가장 적합한 라우팅 경로를 찾기 위해 다음 수행:

모든 라우팅 테이블 항목에 대해:
- 목적지 IP와 각 항목의 서브넷 마스크를 AND 연산해서 네트워크 주소 계산
- 해당 네트워크 주소와 라우팅 항목의 대상 네트워크와 비교
그중 **가장 긴 서브넷 마스크(LPM: Longest Prefix Match)**를 우선
동일한 길이의 경로가 여러 개 있다면 → **Metric(비용)**이 가장 낮은 경로 선택
해당 경로의 **인터페이스(예: eth0, wlan0 등)**와 게이트웨이 주소를 선택

🔢 2. 출력 인터페이스 결정 → ARP로 MAC 알아냄

인터페이스가 정해지면:
- 목적지 IP가 같은 서브넷이면 직접 전송
- 아니면 게이트웨이의 IP를 목적지로 보고 ARP 요청하여 MAC 주소 알아냄

🔢 3. 애플리케이션이 소켓 열 때 바인딩

애플리케이션은 OS의 소켓 API를 사용해 "소켓"을 생성
bind() 호출 시, 일반적으로 다음을 지정할 수 있음:
- 출발지 IP 주소 (→ 라우팅 결과와 무관할 수도 있음)
- 포트 번호
보통 bind()를 생략하면 커널이 자동으로 라우팅 결과에 따라 적절한 인터페이스의 IP를 사용

🔢 4. 전송: TCP 세그멘테이션 및 IP 패킷화

애플리케이션이 데이터를 보내면:
- TCP는 데이터를 세그먼트 단위로 나누고, 각 세그먼트에 TCP 헤더 추가
- 그다음 IP 헤더 추가 → IP 패킷 생성
- IP 패킷은 결정된 인터페이스를 통해 MAC 주소 붙여 이더넷 프레임으로 전송

✅ 전체 요약: 네가 쓴 문장을 구조적으로 정리하면

단계

당신의 문장

정리된 표현

"IP주소를 라우팅 테이블의 모든 서브넷 마스크와 AND연산"

✅ 정확

"그 값을 모든 네트워크 대상과 비교"

✅ 정확 (서브넷과 비교)

"일치하는 네트워크 대상 중 매트릭 비교 후 인터페이스 선택"

✅ 정확 (단, LPM 우선 → 그 후 Metric 고려)

"소켓에 인터페이스에 대한 TCP/IP 바인딩하고 세그멘테이션"

⚠️ 조금 보완 필요 → 소켓은 일반적으로 포트/IP 바인딩, 인터페이스는 OS가 라우팅에 따라 자동 선택 → 세그멘테이션은 TCP/IP 스택에서 처리됨

🔍 보충 설명: `bind()`는 인터페이스와 직접 연결 안 됨

bind(socket, IP:port)에서 IP를 지정하면 OS는 그 IP에 연결된 인터페이스를 찾아 사용
인터페이스를 직접 바인딩하려면 소켓 옵션 SO_BINDTODEVICE를 사용해야 함 (리눅스에서만)

✅ 최종 정리 흐름 (단계별 요약)

목적지 IP를 라우팅 테이블의 각 엔트리와 서브넷 마스크 AND 연산
일치하는 엔트리 중 가장 긴 서브넷 길이 → 그중 Metric 낮은 인터페이스 선택
인터페이스 결정 후 ARP로 MAC 주소 획득
소켓이 열리면 OS가 라우팅 결과에 따라 자동으로 해당 인터페이스의 IP를 사용해 전송
데이터는 TCP 세그멘트화 → IP 패킷화 → MAC 프레임 → 네트워크 전송

✅ 목적지 IP로 패킷을 보낼 때 전체 흐름 + 계층

📦 전체 흐름 요약

[애플리케이션 데이터]
→ TCP 세그멘테이션
→ IP 패킷화
→ 라우팅 결정
→ MAC 주소 결정(ARP)
→ 프레임화 후 전송

🔢 단계별 정리 + OSI 계층

단계

설명

관여 계층

키워드

① 애플리케이션이 소켓 열기

socket(), bind() 호출

7계층 (응용) + 일부 OS에서 5~6계층 대응

HTTP, FTP, SSH 등

② 포트 바인딩

bind(IP:port)

4계층 (전송)

TCP/UDP 포트

③ 라우팅 테이블 조회 및 인터페이스 선택

IP → 라우팅 테이블 검색 AND 연산 + LPM + Metric

3계층 (네트워크)

IP 주소, 서브넷 마스크, 게이트웨이

④ ARP 요청 (필요시)

목적지 or 게이트웨이 MAC 주소 탐색

2계층 (데이터 링크) + ARP는 L2.5(비공식)로도 불림

MAC 주소, 브로드캐스트

⑤ TCP 세그멘테이션

데이터를 TCP 세그먼트로 분할 + 헤더 추가

4계층 (전송)

TCP 헤더, 시퀀스 번호

⑥ IP 패킷화

TCP 세그먼트에 IP 헤더 추가

3계층 (네트워크)

IP 헤더, TTL, 프로토콜 번호

⑦ MAC 프레임화

IP 패킷에 MAC 헤더 + 트레일러 추가

2계층 (데이터 링크)

출발지/목적지 MAC 주소, CRC

⑧ 신호 전송

전기/광/무선으로 전송

1계층 (물리)

비트 스트림, 전송 매체

🎯 시각적으로 정리

[응용 계층]         사용자 앱 / 소켓 API 호출
     ↓
[전송 계층]         포트 바인딩, TCP 세그먼트 생성
     ↓
[네트워크 계층]     라우팅 테이블 탐색 → 목적지 IP 결정 → IP 패킷 생성
     ↓
[데이터 링크 계층]  ARP 요청 → 목적지 MAC 주소 획득 → 이더넷 프레임 생성
     ↓
[물리 계층]         전기 신호/무선 등으로 실제 전송

💡 추가 팁

라우팅 테이블 판단 (AND 연산, LPM) → 순수 3계층 (IP 레벨)
ARP는 "IP → MAC" 변환이라 2계층과 3계층의 사이 역할 → 흔히 L2.5라고도 불려요
소켓 bind()나 connect()는 전송 계층 관여지만, OS가 자동으로 IP 결정하는 데는 3계층 라우팅이 내부적으로 작동합니다

✅ 요약 표

단계