MAC (r1)

MAC 주소는 일반적으로 48비트(6바이트) 길이의 16진수로 표현되는 고유 식별자입니다. 이 주소는 물리적 네트워크 인터페이스에 영구적으로 할당되며, 총 2^48개(약 281조 개)의 고유한 주소를 생성할 수 있습니다.

주소는 크게 두 부분으로 구성됩니다. 첫 3바이트(24비트)는 OUI(Organizationally Unique Identifier) 또는 제조업체 코드라고 불립니다. 이 코드는 IEEE(전기전자기술자협회)가 네트워크 장비 제조사에 할당하는 고유 번호입니다. 나머지 3바이트(24비트)는 해당 제조사가 자체적으로 각 네트워크 인터페이스 카드에 할당하는 일련번호입니다. 이를 통해 전 세계적으로 중복되지 않는 주소를 보장합니다.

표준적인 표현 방식은 다음과 같습니다.

주소의 첫 번째 바이트(최상위 바이트)의 최하위 비트는 중요한 의미를 가집니다. 이 비트가 0이면 유니캐스트 주소(단일 장치용)이고, 1이면 멀티캐스트 주소(그룹 장치용)임을 나타냅니다. 또한, 첫 번째 바이트의 차하위 비트(두 번째로 낮은 비트)가 0이면 UAA(전역 관리 주소, 제조사 할당), 1이면 LAA(지역 관리 주소, 관리자가 수동 설정)임을 구분합니다.

MAC 주소는 OSI 모델의 데이터 링크 계층(2계층)에 해당하는 이더넷과 같은 기술에서 핵심적인 식별자 역할을 한다. 이 계층은 물리적인 네트워크 세그먼트 내에서 직접 연결된 장치들 사이의 통신을 담당한다. MAC 주소의 주요 역할은 동일한 네트워크 세그먼트(예: 동일한 스위치에 연결된 장치들) 내에서 프레임의 정확한 출발지와 목적지를 지정하는 것이다. 네트워크 스위치는 이 주소를 학습하여 특정 포트와 연결된 장치의 MAC 주소를 매핑하고, 이를 기반으로 프레임을 전달할 포트를 결정한다[2].

상위 계층인 네트워크 계층(3계층)의 IP 주소가 논리적이고 계층적이며 라우팅을 통해 넓은 영역(인터넷)에서 목적지를 찾는 데 사용된다면, MAC 주소는 물리적이고 평면적이며 로컬 네트워크 내의 최종 수신 장치를 식별하는 데 사용된다. 데이터가 원격지로 전송될 때, IP 패킷은 출발지에서 목적지 IP까지의 경로를 정의하지만, 실제 각 홉(hop)에서는 다음 라우터나 최종 장치의 MAC 주소를 사용하여 프레임이 전달된다. 이는 ARP(Address Resolution Protocol)가 IP 주소를 해당 MAC 주소로 변환함으로써 가능해진다.

따라서 MAC 주소는 네트워크 통신의 최종 단계, 즉 "마지막 1미터"를 책임지는 주소라 할 수 있다. 라우터는 한 네트워크에서 다른 네트워크로 패킷을 전달할 때, 자신의 MAC 주소를 출발지로, 다음 홉의 장치 MAC 주소를 목적지로 설정하여 프레임을 재구성한다. 이 과정을 통해 IP 기반의 논리적 경로가 실제 물리적 전송으로 구현된다.

MAC 주소는 프레임의 전송 방식을 결정하는 첫 번째 옥텟의 최하위 비트(LSB)에 따라 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트로 구분된다. 이 비트의 값은 목적지 MAC 주소가 네트워크 상의 특정 단일 장치, 특정 그룹의 장치들, 아니면 네트워크 세그먼트 내의 모든 장치를 향하는지를 나타낸다.

유니캐스트 주소는 일반적으로 제조사에서 할당한 고유한 UAA이다. 반면, 멀티캐스트와 브로드캐스트 주소는 목적에 따라 예약된 논리적 주소이다. 브로드캐스트 주소 FF:FF:FF:FF:FF:FF는 모든 비트가 1로 설정된 특수한 형태의 멀티캐스트 주소로 간주할 수 있다. 이러한 주소 체계는 네트워크 트래픽의 효율성을 높이고, 불필요한 프레임 처리를 장치 측에서 필터링할 수 있게 한다.

MAC 주소는 크게 제조 시 할당되는 UAA(Universally Administered Address)와 사용자가 임의로 설정할 수 있는 LAA(Locally Administered Address)로 구분된다. 이 구분은 주소의 첫 번째 옥텟(8비트) 중 두 번째로 낮은 비트, 즉 U/L(Universal/Local) 비트에 의해 결정된다. 이 비트가 0으로 설정되면 UAA, 1로 설정되면 LAA임을 나타낸다.

UAA는 일반적으로 하드웨어 제조 단계에서 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC)에 영구적으로 프로그래밍되는 주소이다. 이 주소는 IEEE가 관리하는 OUI(Organizationally Unique Identifier) 체계에 따라 제조사에 블록 단위로 할당된 고유 식별자로 시작한다. 따라서 UAA는 전 세계적으로 유일성을 보장받는 주소로 간주되며, 네트워크 장비의 기본 물리적 식별자로 사용된다.

반면 LAA는 네트워크 관리자나 소프트웨어에 의해 네트워크 인터페이스에 임시로 덮어씌워지는(override) 주소이다. U/L 비트를 1로 설정하여 표시하며, 특정 네트워크 환경 내에서만 유효성을 가진다. LAA는 주로 네트워크 테스트, 특정 소프트웨어 라이선스 바인딩, 또는 네트워크 접근 제어 정책을 우회해야 하는 제한된 상황에서 사용된다. 그러나 LAA 사용은 네트워크 내에서 MAC 주소 충돌을 일으킬 위험이 있으므로 주의가 필요하다.

다음은 UAA와 LAA의 주요 차이점을 정리한 표이다.

MAC 주소의 할당과 관리는 IEEE 산하의 RA(Registration Authority)가 총괄합니다. 이 기관은 전 세계적으로 고유한 식별자 체계를 관리하며, OUI(Organizationally Unique Identifier)의 할당을 담당합니다.

OUI는 24비트(3옥텟) 길이의 숫자로, MAC 주소의 첫 6자리 16진수에 해당합니다. 이 코드는 네트워크 장비 제조사나 조직에 부여되는 고유한 식별 번호입니다. OUI를 할당받은 조직은 나머지 24비트(3옥텟)를 자체적으로 관리하여 각 네트워크 인터페이스에 고유한 MAC 주소를 부여할 수 있습니다. 이 체계는 전 세계적으로 MAC 주소의 중복을 방지하는 근간이 됩니다.

OUI 할당은 유료 서비스이며, 조직은 IEEE RA에 신청하여 고유한 코드를 획득합니다. 할당된 OUI는 공개적으로 등록되어 누구나 제조사를 조회할 수 있습니다. 주요 제조사들의 OUI는 다음과 같은 예시를 가집니다.

OUI 체계는 확장되어 MA-L(24비트), MA-M(28비트), MA-S(36비트) 블록으로 세분화되었습니다. 이는 더 작은 주소 블록을 필요로 하는 조직에 유연성을 제공합니다. 또한, IAB(Individual Address Block)라는 체계도 존재하는데, 이는 단일 조직이 아닌 개별적인 제품이나 소규모 프로젝트에 더 적은 수의 주소를 할당하기 위한 방법입니다[5].

IEEE 산하의 RA(Registration Authority)는 OUI를 제조사나 조직에 할당하는 업무를 담당한다. 할당받은 OUI를 기반으로 각 제조사는 자신이 생산하는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 고유한 MAC 주소를 부여하는 체계를 구축한다.

일반적인 할당 체계는 다음과 같다. 제조사는 IEEE로부터 3바이트(24비트)의 OUI를 할당받는다. 이 OUI는 MAC 주소의 첫 3바이트를 구성하여 제조사 식별 코드 역할을 한다. 제조사는 남은 3바이트(24비트)를 자체적으로 관리하며, 이 공간을 이용해 최대 1,600만 개 이상의 고유한 주소를 자신의 제품에 순차적 또는 특정 규칙에 따라 할당한다. 예를 들어, 할당받은 OUI가 00-1A-2B라면, 해당 제조사의 장비 MAC 주소는 00-1A-2B-XX-XX-XX 형식으로 시작하게 된다.

주요 네트워크 장비 및 하드웨어 제조사들은 각자 고유한 OUI 범위를 보유한다. 일부 대표적인 예는 아래 표와 같다.

이 체계는 전 세계적으로 중복되지 않는 MAC 주소를 보장하는 데 핵심적이다. 그러나 가상화 환경의 확대와 함께, VMware, Microsoft와 같은 소프트웨어 벤더도 가상 NIC에 사용할 대량의 OUI를 할당받아 관리한다. 또한, 일부 임베디드 장비 제조사는 칩셋 공급업체(예: Qualcomm, Broadcom)로부터 이미 MAC 주소가 할당된 컴포넌트를 조달하기도 한다.

MAC 주소 필터링은 네트워크 접근 제어의 한 방법으로, 허용된 MAC 주소를 가진 장치만 네트워크에 연결하도록 허용하거나, 특정 MAC 주소를 가진 장치의 접속을 명시적으로 차단하는 기술이다. 이는 일반적으로 무선 AP(Access Point)나 유선 스위치, 라우터 등의 네트워크 장비에서 제공하는 기능이다. 관리자는 장비의 설정 인터페이스를 통해 허용 목록(Allow List) 또는 차단 목록(Deny List)을 구성하여 정책을 적용한다.

동작 방식은 다음과 같다. 허용 목록 방식(화이트리스트)을 사용할 경우, 목록에 등록되지 않은 MAC 주소를 가진 모든 장치는 인증 단계에서 연결이 거부된다. 반대로 차단 목록 방식(블랙리스트)은 등록된 특정 MAC 주소의 접속만을 차단한다. 이 기술은 OSI 모델의 2계층, 즉 데이터 링크 계층에서 동작하기 때문에 상위 계층의 프로토콜이나 IP 주소와는 무관하게 장치 자체를 식별하여 제어할 수 있다.

MAC 주소 필터링은 주로 소규모 가정이나 사무실 네트워크에서 간단한 보안 수단으로 활용된다. 그러나 이는 근본적인 보안 솔루션이라기보다는 보조적인 조치에 가깝다. 그 주요 한계는 MAC 주소 스푸핑 공격에 매우 취약하다는 점이다. 공격자는 네트워크 트래픽을 감청하여 허용된 MAC 주소를 쉽게 확인할 수 있으며, 자신의 네트워크 인터페이스 카드 설정을 변경하여 그 주소로 위장할 수 있다. 따라서 MAC 주소 필터링만으로는 충분한 보안을 기대하기 어렵다.

보다 강력한 네트워크 보안을 위해서는 MAC 주소 필터링을 WPA2 또는 WPA3 같은 강력한 무선 암호화 프로토콜과 함께 사용하거나, 802.1X와 같은 포트 기반 네트워크 접근 제어 프로토콜을 도입하는 것이 권장된다. 또한, 대규모 네트워크에서는 MAC 주소 목록의 관리 부담이 커지고, 장치의 교체나 NIC 추가 시 관리자가 수동으로 목록을 업데이트해야 하는 번거로움이 존재한다.

MAC 주소 스푸핑은 공격자가 네트워크 상에서 합법적인 장치의 MAC 주소를 위조하여 자신의 장치를 해당 장치인 것처럼 속이는 행위이다. 이 공격은 주로 MAC 주소 필터링을 우회하거나, ARP 캐시 포이즈닝을 통해 네트워크 트래픽을 탈취(스니핑)하거나 변조하기 위해 사용된다. 공격자는 소프트웨어 도구를 이용해 네트워크 인터페이스 카드의 MAC 주소를 임의로 변경할 수 있으며, 이는 대부분의 운영 체제에서 가능하다.

MAC 주소 스푸핑에 대한 주요 대응 방안은 다음과 같다.

이러한 기술적 조치 외에도 정책적 관리가 중요하다. 네트워크 장비의 펌웨어를 최신 상태로 유지하여 알려진 취약점을 패치해야 한다. 또한, MAC 주소 필터링만을 단일 보안 수단으로 의존하기보다는, IPsec 또는 MACsec과 같은 더 강력한 암호화 프로토콜을 도입하여 데이터 링크 계층 자체를 보호하는 것이 효과적이다. MAC 주소는 변경 가능한 식별자임을 인지하고, 이를 기반으로 한 접근 제어는 보안 체계의 일부로만 활용해야 한다.

ARP(Address Resolution Protocol)는 IP 주소를 MAC 주소로 변환하는 프로토콜이다. 이 프로토콜은 네트워크 계층의 논리적 주소인 IP 주소와 데이터 링크 계층의 물리적 주소인 MAC 주소를 연결하는 역할을 한다. 네트워크 상에서 두 호스트가 통신하려면 최종적으로 프레임을 전송하기 위해 목적지의 MAC 주소가 필요하다. ARP는 로컬 네트워크(브로드캐스트 도메인) 내에서 이 변환을 수행한다.

ARP의 동작 과정은 다음과 같다. 호스트 A가 호스트 B와 통신하려고 할 때, 호스트 A는 자신의 ARP 캐시 테이블을 먼저 확인하여 호스트 B의 IP 주소에 해당하는 MAC 주소가 있는지 찾는다. 캐시에 정보가 없으면 호스트 A는 ARP 요청(ARP Request)이라는 브로드캐스트 패킷을 네트워크에 전송한다. 이 패킷은 "이 IP 주소를 가진 장치의 MAC 주소가 무엇인가?"라는 질문을 담고 있다. 네트워크의 모든 장치는 이 요청을 받지만, 지정된 IP 주소를 가진 호스트 B만이 ARP 응답(ARP Reply) 유니캐스트 패킷으로 자신의 MAC 주소를 회신한다. 호스트 A는 이 응답을 받아 ARP 캐시에 해당 정보를 저장하고, 이후 통신에 활용한다.

ARP는 효율성을 위해 캐시를 사용하지만, 이는 ARP 스푸핑과 같은 보안 위협에 취약할 수 있다. 또한, ARP 캐시의 항목은 일정 시간이 지나면 삭제되는데, 이 시간을 ARP 타임아웃이라고 한다. ARP의 반대 기능, 즉 MAC 주소를 IP 주소로 알아내는 프로토콜은 RARP(Reverse Address Resolution Protocol)이다.

이더넷 프레임은 데이터 링크 계층에서 사용되는 기본적인 데이터 전송 단위이다. 이 프레임 구조는 MAC 주소를 포함한 다양한 제어 정보를 담아 네트워크를 통해 데이터를 정확하게 전달하는 역할을 한다. 일반적인 이더넷 프레임(Ethernet II 또는 DIX 프레임)은 다음과 같은 필드들로 구성된다.

프레임의 시작을 알리는 프리앰블(7바이트)과 시작 프레임 딜리미터(1바이트)는 물리적 신호 동기화를 위해 사용되지만, 일반적인 프레임 구조 설명에서는 제외되는 경우가 많다. 타입/길이 필드의 값이 1500(0x05DC) 이하이면 길이를, 1536(0x0600) 이상이면 상위 계층 프로토콜의 타입을 나타낸다[9].

이 구조는 네트워크 스위치가 프레임의 목적지 MAC 주소를 읽고, 해당 주소가 연결된 포트로만 프레임을 전달(포워딩)하는 데 핵심적이다. 이를 통해 불필요한 네트워크 트래픽을 줄이고 효율성을 높인다. 또한, 프레임 검사 시퀀스를 통해 전송 중 발생할 수 있는 비트 오류를 감지하여 손상된 프레임을 폐기한다.

가상 NIC(네트워크 인터페이스 컨트롤러)는 하이퍼바이저나 컨테이너 런타임에 의해 소프트웨어적으로 생성되는 네트워크 인터페이스이다. 각 가상 NIC에는 물리적 NIC와 마찬가지로 고유한 MAC 주소가 할당되어, 가상 머신이나 컨테이너가 네트워크에서 독립적인 엔티티로 식별되고 통신할 수 있게 한다. 가상화 환경에서는 수십, 수백 개의 가상 NIC가 단일 물리적 서버 내에 존재할 수 있으므로, MAC 주소의 체계적인 관리와 충돌 방지가 필수적이다.

MAC 주소는 일반적으로 가상 머신 생성 시 하이퍼바이저에 의해 자동으로 할당된다. 대부분의 가상화 플랫폼(VMware vSphere, Microsoft Hyper-V, KVM 등)은 특정 OUI(조직 고유 식별자) 범위를 사용하여 가상 MAC 주소를 생성한다. 예를 들어, VMware는 00:50:56, 00:0C:29, 00:05:69로 시작하는 OUI를 가상 MAC 주소 할당에 사용한다[10]. 이는 해당 주소가 가상 머신에 속한다는 것을 네트워크에서 식별하는 데 도움을 준다.

관리는 중앙 집중식 관리 도구를 통해 이루어지는 경우가 많다. 관리자는 필요에 따라 MAC 주소를 수동으로 지정할 수 있으며, 특히 특정 라이선스 바인딩이나 네트워크 보안 정책(MAC 주소 필터링)이 요구되는 환경에서 이 기능이 활용된다. 가상 머신의 스냅샷 생성 또는 템플릿 복제 시 동일한 MAC 주소가 복제되어 네트워크 내에서 충돌이 발생할 수 있으므로, 이러한 작업 시 MAC 주소를 재생성하도록 설정하는 것이 일반적이다.

클라우드 환경(AWS, Azure, Google Cloud)에서는 사용자가 MAC 주소를 직접 관리할 필요가 거의 없다. 플랫폼이 인스턴스 생성 시 자동으로 주소를 할당하고, 인스턴스가 종료되면 주소를 회수한다. 그러나 NFV(네트워크 기능 가상화)나 특정 고가용성 구성에서는 가상 머신 이전 시 MAC 주소를 유지해야 하는 요구사항이 발생하기도 한다.

가상화 및 클라우드 환경에서는 물리적 네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC)가 아닌 수많은 가상 머신과 컨테이너에 MAC 주소를 할당해야 합니다. 이로 인해 MAC 주소의 중앙 집중식 관리와 동적 할당 메커니즘이 필수적입니다. 하이퍼바이저나 클라우드 관리 플랫폼은 일반적으로 내부 데이터베이스 또는 풀(pool)을 통해 사용 가능한 MAC 주소 범위를 관리하고, 새로운 가상 NIC가 생성될 때마다 이 풀에서 주소를 동적으로 할당합니다.

MAC 주소 충돌은 동일한 네트워크 세그먼트 내에서 두 개 이상의 장치가 동일한 MAC 주소를 사용할 때 발생하며, 이는 심각한 네트워크 통신 장애를 유발합니다. 충돌을 방지하기 위해 가상화 플랫폼은 다음과 같은 전략을 사용합니다.

* 고유한 OUI 할당: 주요 클라우드 서비스 제공자(CSP)와 가상화 소프트웨어 벤더는 IEEE로부터 자체 OUI(Organizationally Unique Identifier)를 할당받아, 자신들이 생성하는 모든 MAC 주소의 앞 3바이트(24비트)를 고유하게 만듭니다.

* 로컬 관리 주소(LAA) 범위 활용: 플랫폼은 종종 LAA 범위(두 번째 최하위 비트가 1로 설정된 주소) 내에서 주소를 할당합니다. 이는 제조사가 할당한 전역 고유 주소(UAA)와 구분되며, 관리자가 특정 환경 내에서 자유롭게 할당할 수 있는 영역입니다.

* 확률적 생성 및 중복 검사: 주소를 무작위로 생성하거나 순차적으로 할당할 때, 할당 시스템은 기존에 할당된 주소와의 충돌을 확인하는 검증 절차를 거칩니다.

일부 고급 환경에서는 SDN(Software-Defined Networking) 컨트롤러가 전체 인프라의 MAC 주소 할당을 중앙에서 조율하여 확장성과 충돌 방지를 보장합니다. 또한, 네트워크 가상화 기술을 사용하면 논리적 네트워크가 물리적 MAC 주소에서 부분적으로 독립되어 운영될 수 있습니다.

네트워크 인터페이스의 MAC 주소를 확인하는 방법은 운영 체제마다 다르다. 주로 명령줄 도구를 사용하여 물리적 주소(Physical Address) 정보를 조회한다.

Windows에서는 getmac /v 명령을 사용해도 네트워크 어댑터 이름과 함께 MAC 주소를 볼 수 있다. macOS와 최신 리눅스 배포판에서는 전통적인 ifconfig보다 ip link 명령을 더 권장한다. 일부 리눅스 시스템에서는 cat /sys/class/net/[인터페이스명]/address 명령으로도 해당 파일을 직접 읽어 확인할 수 있다.

가상 머신이나 컨테이너 내부에서 확인할 경우, 호스트 시스템과는 별개의 가상 NIC(Network Interface Card)에 할당된 MAC 주소가 표시된다. 네트워크 연결 문제가 발생했을 때, 특정 장치의 접근을 제어하는 MAC 주소 필터링이 설정되어 있는지 의심된다면, 이 방법으로 본인의 정확한 MAC 주소를 먼저 확인하는 것이 첫 단계이다.

네트워크 연결 문제가 발생했을 때 MAC 주소와 관련된 여러 요소를 점검해야 합니다. 가장 흔한 문제는 MAC 주소 충돌입니다. 동일한 네트워크 세그먼트 내에 동일한 MAC 주소를 가진 두 개 이상의 장치가 존재하면, 스위치나 다른 장치가 프레임을 정확히 전달하지 못해 연결이 불안정해지거나 완전히 끊길 수 있습니다. 이는 특히 가상 머신을 복제하거나 특정 제조사의 장치에서 기본 MAC 주소를 변경하지 않은 경우에 발생할 수 있습니다.

다음으로 점검해야 할 사항은 MAC 주소 필터링입니다. 많은 무선 액세스 포인트와 유선 라우터는 네트워크 접근을 허용할 장치의 MAC 주소 목록을 기반으로 접근 제어를 설정할 수 있습니다. 의도치 않게 필터링 목록에 등록되지 않았거나, 목록에서 제외된 경우 네트워크에 연결할 수 없게 됩니다. 장치의 MAC 주소가 정확히 허용 목록에 등록되어 있는지 확인해야 합니다.

네트워크 장치의 ARP 캐시 문제도 연결 장애의 원인이 될 수 있습니다. ARP 캐시 포이즈닝 공격이나 오래된 ARP 항목으로 인해, IP 주소가 잘못된 MAC 주소로 매핑되어 통신이 실패할 수 있습니다. 대부분의 운영 체제에서는 ARP 캐시를 비우는 명령어(예: Windows의 arp -d *, Linux의 ip neigh flush all)를 사용하여 이 문제를 해결할 수 있습니다.

마지막으로, 물리적 또는 드라이버 문제를 배제해야 합니다. 네트워크 인터페이스 카드(NIC)의 드라이버가 오래되었거나 손상된 경우, 운영 체제가 정상적인 MAC 주소를 인식하거나 사용하지 못할 수 있습니다. 드라이버를 최신 버전으로 업데이트하거나 재설치하는 것이 도움이 될 수 있습니다. 또한, 네트워크 스위치 포트에 포트 보안 기능이 활성화되어 특정 MAC 주소만 고정적으로 허용되도록 설정된 경우, 새로운 장치의 연결이 차단될 수 있습니다.