임베디드 개발자를 위한 네트워크 기초 — IP 주소부터 PHY 레지스터까지

# 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트 — 전송 방식의 선택

## 세 가지 전송 방식

이더넷에서 데이터를 누구에게 보내는지에 따라 전송 방식이 세 가지로 나뉜다.

| 방식 | 관계 | 대상 | MAC 주소 패턴 |
|------|------|------|------------|
| **유니캐스트** | 1:1 | 특정 하나의 장치 | 목적지 MAC = 수신자 MAC |
| **멀티캐스트** | 1:N (선택적) | 그룹에 속한 장치들 | `01:00:5E:xx:xx:xx` 또는 `33:33:xx:xx:xx:xx` |
| **브로드캐스트** | 1:All | 같은 서브넷의 모든 장치 | `FF:FF:FF:FF:FF:FF` |

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## 유니캐스트

가장 일반적인 방식. TCP 연결, HTTP 요청, XCP 마스터-슬레이브 통신 등 대부분이 유니캐스트다.

### 유니캐스트 플러드 (Unicast Flood)

문제: 스위치가 목적지 MAC 주소를 자신의 MAC 테이블에서 찾지 못하면, **해당 포트를 제외한 모든 포트로** 패킷을 복사해서 보낸다. 이것이 유니캐스트 플러드다.

새로 연결된 장치나 MAC 테이블이 갱신되기 전 짧은 순간에 발생한다. 의도치 않게 다른 장치가 패킷을 수신할 수 있어 보안 이슈가 될 수 있다.

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## 멀티캐스트

특정 **그룹에 가입한** 장치들에게만 데이터를 전달한다. 라이브 스트리밍, IGMP, SOME/IP SD(서비스 디스커버리) 등이 이 방식을 쓴다.

### SOME/IP에서의 멀티캐스트

AUTOSAR SOME/IP에서는 서비스 디스커버리(SD) 메시지를 멀티캐스트로 전송한다. 모든 노드가 수신하고 해당 서비스를 필요로 하는 노드만 처리한다.

```
SOME/IP SD 멀티캐스트 주소: 239.192.255.251 (GENIVI 기본값)
포트: 30490
```

### IGMP — 멀티캐스트 그룹 관리

라우터와 호스트 사이에서 멀티캐스트 그룹을 관리하는 프로토콜이 **IGMP(Internet Group Management Protocol)** 다.

```
호스트 → 라우터: IGMP Join  (이 멀티캐스트 그룹에 참여할게요)
라우터 → 호스트: IGMP Query (아직 이 그룹 필요해요?)
호스트 → 라우터: IGMP Leave (그룹 탈퇴할게요)
```

lwIP에서 IGMP를 활성화하면 멀티캐스트 소켓을 사용할 수 있다.

```c
// 멀티캐스트 그룹 가입 (lwIP POSIX 소켓 API)
struct ip_mreq mreq;
mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("239.192.255.251");
mreq.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;
setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &mreq, sizeof(mreq));
```

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## 브로드캐스트

서브넷 내 모든 장치에게 동시 전송. ARP 요청, DHCP Discover 등이 브로드캐스트를 사용한다.

**주의:** 브로드캐스트는 서브넷 내 **모든 장치의 CPU를 깨운다.** 장치 수가 많은 네트워크에서 브로드캐스트가 과도하면 성능 저하가 발생한다. 이것이 큰 네트워크를 서브넷으로 쪼개는 이유 중 하나다.

```
브로드캐스트 주소 예:
  서브넷: 192.168.0.0/24 → 브로드캐스트: 192.168.0.255
  서브넷: 10.0.0.0/8     → 브로드캐스트: 10.255.255.255
```

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## 선택 기준

| 상황 | 권장 방식 |
|------|---------|
| MCU ↔ PC 1:1 통신 | 유니캐스트 |
| 여러 노드에 동시 전송, 그룹 구독 | 멀티캐스트 |
| 네트워크 내 장치 발견(discovery) | 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 |
| SOME/IP 서비스 광고 | 멀티캐스트 |

임베디드 네트워크에서 멀티캐스트를 올바르게 구성하지 않으면 SOME/IP 서비스 디스커버리가 실패하거나, 예상치 못한 노드가 패킷을 수신하는 문제가 생긴다.

유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트 — 전송 방식의 선택

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