터널링이란 하위층 통신규약의 패킷을 상위층 통신 규약으로 캡슐화하는 것으로, 통신망 통신망상의 두 점간에 통신이 되도록 하는 것. 통신망상에서는 통상의 패킷과 캡슐화된 패킷을 구별할 수 없으나 캡슐화를 해제할 수 있는 양단의 기기는 본래의 패킷을 선별할 수 있는 특징이 있다.

인터넷상에서 눈에 보이지 않는 통로를 만들어 통신할 수 있으므로 ‘터널’이라는 이름을 붙이게 되었다. 일반적으로 OSI 기본 참조 모델의 제3계층인 네트워크 계층 통신규약의 패킷을 망 계층보다 상위 통신 규약으로 캡슐화하는 경우가 많다. 

 멀티캐스트 통신망이나 IPv6 통신망(6bone)은 터널링을 활용한 대표적인 통신망이다.

멀티캐스트 패킷 또는 IPv6 패킷을 동시에 IP 패킷으로 캡슐화해서 터널링을 실현하고 있다.  즉, IP 패킷에 캡슐화해서 터널링하는 것을 IP 터널링(IPT)이라고 한다. 원래 네트워크 계층에서 취급하는 IPv6 패킷을 마치 전송계층의 패킷과 같이 취급해서 다시 네트워크 계층의 IP에서 합치는 것으로 통상의 인터넷상에서 라우팅할 수 있도록 한다.

주소 표현

 무선 단말기의 급속한 보급에 발맞추어 인터넷 산업에서도 무선 인터넷 사용자에게 이동서비스를 제공하는 환경 구축이 요구되었다. 컴퓨터 네트워크 환경에서 두 개의 호스트를 연결해 통신하려면 몇 가지 선결 조건이 필요하다. 첫 번째 조건은 통신할 상대방을 다른 상대자와 구분하는 것인데, 이것이 주소(Address) 개념이 필요한 이유다. 유선 고정망 환경으로 가정하고 발전한 기존 인터넷 주소 체계를 이동 환경에 적용하는 문제는 쉽지 않다. 기존 인터넷 환경에서 사용하는 주소 체계를 이용하여 이동 호스트의 IP 주소를 처리하는 방법에는 이동한 위치에서 새로운 IP 주소를 할당하는 방식과 호스트 고유의 IP 주소를 유지하는 방식이 있다.

 기존 인터넷 환경에서 IP 주소는 데이터가 목적지까지 도달하기 위한 경로를 손쉽게 처리할 수 있는 라우팅 정보를 제공한다. 따라서 IP 주소가 호스트의 위치에 따라 변경되도록 하는 것이 현재의 인터넷 환경에 적합한 방식이라고 할 수 있다. 하지만 사용자가 이동할 때마다 IP 주소를 변경하는 것은 매우 번거로운 작업이며, 현실적으로 불가능한 경우도 있다. 이런 문제를 해결하기 위해 국제 표준화 단체인 IETF 에서 이동 IP(Mobile IP)에 대한 표준안을 제정하였다. 

​에이전트

 상기 그림은 무선 호스트가 이동할 때 발생하는 데이터 경로 문제를 해결하기 위한 이동 IP프로토콜의 기본 동작 원리를 설명한다. 먼저 이동 호스트의 위치가 바뀌면 새로운 위치를 관장하는 포린 에이전트(Foreign Agent) FAnew로부터 COA(Care of Address)를 얻는다. 이 주소는 이동 호스트의 홈 에이전트(Home Agent) HA에 등록되어 FAnew와 HA 사이에 터널(Tunnel)을 형성하는 데 사용된다. HA로 라우팅된 패킷을 이동 호스트에 전달하려면 새로 형성된 터널을 통해 FAnew로 전달되어야 한다. 

이동 호스트에는 고유 IP 주소인 홈 주소(Home Addres) HA가 할당되고, 이 주소는 호스트 위치가 바뀌어도 변하지 않는다. 따라서 이동 호스트의 홈 주소는 홈 에이전트와 밀접한 관련을 갖는다. 이동 호스트는 네트워크에 있는 다른 호스트와 통신할 때 홈 주소를 사용한다. 구체적으로 설명하면, 이동 호스트는 IP 프로토콜 헤더의 Source Address 필드에 표기된 주소를 자신의 홈 주소로 설정해 패킷을 전송한다. 패킷을 수신할 때는 반대로 Destination Address 필드에 자신의 홈 주소가 표기된 패킷이 전송되어 온다.

COA는 이동 호스트가 위치를 변경할 때 새로 이동한 지역에서 일시적으로 할당된 IP 주소다. 따라서 호스트가 이동할 때마다 새로운 COA가 할당되고 기존 COA는 회수하는 과정을 반복한다.

IP터널

 홈 에이전트와 이동 에이전트 사이에 설정된 터널(Tunnel)은 상기 그림과 같이 원 IP 패킷을 목적지까지 전송하기 위한 중간 단계의 새 경로다. 따라서 송신 호스트와 수신 호스트 사이에서 동작하는 IP 프로토콜과는 별도의 프로토콜을 사용해 패킷을 중개해야 한다.

터널 구간을 지나는 과정에서 라우팅 처리가 필요한데, 여기서는 IP 프로토콜을 사용해야 한다. 원 IP 패킷을 데이터로 취급하는 새로운 형태의 IP 캡슐 패킷(IP Capsule Packet)이 구성되어 전달된다. 원 패킷의 Destination Address 필드에는 이동 호스트의 홈 주소가 들어간다. 홈 에이전트에서는 원 패킷을 이동 호스트에 전달하려고 그림처럼 캡슐 패킷으로 변경하는데, 이 과정에서 새로운 IP 헤더가 추가된다. 그리고 추가된 헤더의 Destination Address 필드에는 COA가 들어간다.

참조문헌: IT용어사전, 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크