유니캐스트(Unicast), 멀티캐스트(Multicast), 브로드캐스트(Broadcast)

1. 유니캐스트(Unicast)

유니캐스트 개념과 특징

유니캐스트란 하나의 송신자가 특정한 하나의 수신자에게 데이터를 전송하는 방식입니다. 네트워크에서 가장 흔히 사용되는 통신 방식이며, 우리가 일상생활에서 사용하는 대부분의 인터넷 서비스가 이 방식을 사용하고 있습니다. IP 네트워크에서는 수신자의 IP 주소를 명시하여 데이터를 전달합니다.

즉, 유니캐스트는 1:1 방식의 통신으로 송신자와 수신자 간의 직접적이고 명확한 연결을 필요로 합니다.

유니캐스트의 장점과 단점

장점:

• 데이터 전달이 명확하여 목적지 호스트에게만 정확하게 전달됩니다.
• 보안상 유리하여 특정 사용자에게만 중요한 정보를 보낼 때 적합합니다.
• 네트워크 장비나 소프트웨어에서 특별한 설정 없이 기본적으로 지원됩니다.

단점:

• 같은 데이터를 여러 명에게 전달할 경우 동일한 패킷이 여러 번 전송되므로 네트워크 트래픽이 증가합니다.
• 많은 수신자에게 동일 데이터를 전달해야 할 경우 효율성이 떨어집니다.

유니캐스트 실무 활용 사례

• 일반적인 웹 서비스(HTTP/HTTPS): 특정 클라이언트가 서버에 데이터를 요청하면 서버는 클라이언트에게만 응답 데이터를 보내게 됩니다.
• 이메일 서비스(SMTP): 메일 서버에서 메일 수신자의 서버로 메일을 보낼 때 사용됩니다.

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2. 멀티캐스트(Multicast)

멀티캐스트 개념과 특징

멀티캐스트는 하나의 송신자가 특정한 여러 수신자 그룹에게 데이터를 동시에 전달하는 방식입니다. 송신자는 데이터를 한 번만 전송하고, 그 데이터를 받기로 한 수신자들만 이를 수신합니다. IP 네트워크에서 멀티캐스트는 멀티캐스트 주소 대역(224.0.0.0 ~ 239.255.255.255)을 사용하여 구현됩니다.

즉, 멀티캐스트는 1:N(다수 특정 사용자) 방식의 통신으로 정의된 그룹에게만 전달됩니다.

멀티캐스트의 장점과 단점

장점:

• 동일한 데이터를 다수에게 동시에 전송할 때 네트워크 트래픽을 크게 절약할 수 있습니다.
• 데이터 전송 효율성이 높아, 스트리밍과 같은 실시간 데이터 전송에 유리합니다.

단점:

• 네트워크 장비에서 IGMP(Internet Group Management Protocol) 또는 PIM(Protocol Independent Multicast)과 같은 별도의 프로토콜을 통해 그룹 관리가 필요합니다.
• 멀티캐스트를 지원하지 않는 네트워크 장비나 구성이 있을 경우 제대로 동작하지 않을 수 있습니다.
• 수신자가 그룹을 명시적으로 가입(join) 및 탈퇴(leave)하는 관리 과정이 필수입니다.

멀티캐스트 실무 활용 사례

• IPTV 서비스: 방송국에서 한 번 송출된 방송 스트림이 다수의 가입자에게 동시에 전달될 때 멀티캐스트를 사용합니다.
• 주식거래 및 증권 정보 실시간 전송 시스템: 실시간으로 동일한 데이터를 여러 증권사 혹은 사용자에게 동시에 전달하는 경우입니다.
• 영상 회의 시스템(Webex, Zoom의 일부 기능 등): 영상 및 음성 데이터를 참가자 그룹에 동시에 전송합니다.

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3. 브로드캐스트(Broadcast)

브로드캐스트 개념과 특징

브로드캐스트는 하나의 송신자가 네트워크에 연결된 모든 수신자에게 데이터를 동시에 전송하는 방식입니다. IP 네트워크에서의 브로드캐스트 주소는 일반적으로 네트워크의 마지막 주소(예: 192.168.1.255)로 사용되며, 이 주소로 데이터를 전송하면 모든 호스트가 해당 데이터를 수신합니다.

즉, 브로드캐스트는 1:All(모든 사용자) 방식의 통신으로 한 번 전송된 데이터가 동일 네트워크의 모든 노드에 전달됩니다.

브로드캐스트의 장점과 단점

장점:

• 네트워크 내 모든 기기에 정보를 전파해야 할 경우 가장 빠르고 편리한 방법입니다.
• 네트워크 초기 설정이나 특정 서비스를 자동으로 찾는 데 유용하게 활용됩니다.

단점:

• 모든 기기가 수신하게 되어 네트워크 트래픽을 급격히 증가시킬 수 있습니다.
• 보안상 문제가 있어 민감한 정보 전달 시 부적합합니다.
• 과도한 브로드캐스트 패킷은 네트워크 성능을 저하시킬 수 있습니다. (브로드캐스트 스톰 문제)

브로드캐스트 실무 활용 사례

• ARP(Address Resolution Protocol): IP 주소를 MAC 주소로 변환하는 과정에서 해당 IP를 가진 기기를 찾기 위해 브로드캐스트 메시지를 사용합니다.
• DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol): IP 주소 할당 요청 시 클라이언트가 DHCP 서버를 찾기 위해 브로드캐스트 메시지를 네트워크에 전달합니다.

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4. 세 가지 통신 방식 비교 및 활용 방법

항목	유니캐스트	멀티캐스트	브로드캐스트
수신자 수	1명 (특정)	여러 명 (특정 그룹)	모든 기기 (동일 네트워크)
효율성	개별 전송에 효율적	그룹 전송에 효율적	모든 기기에게 전송 시 효율적
주소 체계 예시	특정 기기의 IP	멀티캐스트 주소(224.0.0.0 ~ 239.255.255.255)	네트워크 브로드캐스트 주소 (192.168.x.255 등)
트래픽 부담	수신자가 많을수록 부담 증가	그룹 크기 무관하게 일정	네트워크 내 모든 기기가 부담
보안 수준	높음	중간	낮음