Mobility management

Mobility란 네트워크 관점에서 사용자가 이동하더라도 연결이 유지되도록 하는 능력을 의미하며, 이는 단순한 위치 이동이 아니라 이동 중 네트워크 세션이 어떻게 지속적으로 유지되는가에 초점이 맞춰져 있다. 이 개념은 이동성의 복잡도에 따라 다음과 같은 스펙트럼을 이루며 분류할 수 있다.

가장 단순한 형태는 no mobility로, 사용자가 이동하지 않는 상태이다. 예를 들어 데스크탑처럼 고정된 장치가 하나의 네트워크에 계속 연결된 상태이며, 이 경우에는 이동성 관리가 필요 없다.

다음은 사용자가 이동하긴 하지만 기기의 전원을 끄고 이동하는 경우이다. 이 경우는 이동 중 네트워크와의 연결이 끊겨 있고, 다시 켜졌을 때 네트워크에 새롭게 접속하면 되므로, 세션 유지나 동적 경로 설정 같은 고급 기능은 필요 없다.

그다음은 단일 네트워크 내 하나의 액세스 포인트(AP) 범위에서 이동하는 경우이다. 예를 들어 집 안에서 와이파이를 사용하며 거실에서 방으로 이동하는 것처럼, 같은 셀 내에서 움직이는 경우에는 기지국이나 라우팅 수준의 처리가 거의 필요하지 않다. 네트워크는 여전히 동일한 장치로 인식하고 연결을 유지할 수 있다.

좀 더 복잡한 상황은 같은 통신사 내 여러 AP 또는 기지국 간을 이동하는 경우이다. 이는 WiFi 로밍이나 LTE에서 기지국 간 handover가 발생하는 경우로, 단말의 위치가 변하더라도 네트워크는 세션을 유지하기 위해 데이터를 새로운 경로로 전달하고, 필요한 경우 인증 및 주소 재설정을 함께 수행한다. 이러한 intra-provider mobility는 현재 대부분의 셀룰러 네트워크에서 일상적으로 처리되고 있다.

가장 복잡한 형태는 여러 통신사 또는 국가 간 네트워크를 오가며 연결을 유지하는 경우, 즉 inter-provider mobility이다. 사용자가 해외 로밍 중 전화나 스트리밍을 하면서 다른 국가로 넘어가더라도, 통화나 영상이 끊기지 않아야 한다. 이를 위해서는 홈 네트워크와 방문 네트워크 간의 SIM 기반 사용자 인증, HSS 연동, 과금 정책 처리, GTP 기반 터널링 경로 설정 등이 모두 실시간으로 작동해야 하며, 실제 사용자가 어느 위치에 있든 간에 홈 네트워크에서 할당된 정체성과 서비스 품질이 유지되어야 한다.

따라서 Mobility는 단순한 기기의 위치 이동이 아니라, 네트워크가 해당 이동을 어떻게 감지하고, 연결을 유지하며, 사용자 세션의 연속성을 보장할 수 있는지에 대한 복합적인 설계와 처리의 총체이며, 이는 WiFi, LTE, 5G, 그리고 향후 6G에 이르기까지 무선 네트워크 설계에서 핵심 요소 중 하나로 간주된다.

Mobility를 네트워크에서 처리할 것인가, 아니면 단말 또는 최종 시스템에서 처리할 것인가에 따라 두 가지 접근 방식이 존재하며, 각각은 설계 철학과 확장성, 효율성에서 중요한 차이를 보인다.

첫 번째는 네트워크 중심 접근 방식(network-based mobility)으로, 이는 라우터 같은 네트워크 장비들이 이동성 처리를 담당하는 구조다. 예를 들어, 라우터들은 각 모바일 노드가 현재 어느 위치(주소)에 있는지를 마치 고정된 호스트처럼 인식하여, 그 주소를 자신의 라우팅 테이블에 광고(advertise)한다. 즉, 모바일 사용자가 이동하더라도 그의 고유한 이름(IP 주소, 전화번호 등)을 기반으로 경로가 설정되며, 그 정보는 기존의 인터넷 라우팅 프로토콜(예: BGP, OSPF)을 통해 공유된다. 기술적으로 이는 현재의 인터넷도 충분히 수행할 수 있으며, Longest Prefix Match 방식의 라우팅으로 모바일 노드의 위치를 추적하고 패킷을 전달할 수 있다.

하지만 이 방식은 확장성 문제를 가진다. 전 세계적으로 수십억 개의 모바일 장치가 존재하고 그들이 계속 위치를 바꾸는 상황에서, 라우팅 테이블이 그 수만큼 계속 갱신되고 광고된다면, 라우터의 메모리와 계산 자원은 감당할 수 없을 정도로 소모될 것이다. 따라서 이러한 구조는 이론적으로 가능하나 현실적인 규모에서는 비효율적이며 불가능에 가깝다.

이에 비해 두 번째는 엔드 시스템 중심 접근 방식(end-system-based mobility)으로, 이동성 관련 기능을 네트워크의 중심이 아닌 “엣지”에서 처리하는 개념이다. 이는 모바일 IP에서 대표적으로 사용되며, 두 가지 하위 방식이 있다.

첫째는 간접 라우팅(indirect routing) 방식으로, 통신 상대방(correspondent)은 항상 모바일 노드의 “홈 네트워크”에 메시지를 보낸다. 홈 네트워크에 위치한 home agent는 현재 모바일 사용자의 위치 정보를 가지고 있으며, 수신한 패킷을 해당 사용자의 “foreign address”로 터널링하여 전달한다. 이 방식은 이동성을 투명하게 처리할 수 있으나, 모든 데이터가 홈 네트워크를 거쳐야 하므로 경로가 비효율적이고 지연이 증가할 수 있다.

둘째는 직접 라우팅(direct routing) 방식으로, 통신 상대방이 모바일 사용자의 현재 외부 주소(외국 주소)를 알고 직접 패킷을 전송하는 구조다. 이 경우 처음에는 홈 네트워크를 통해 모바일의 위치를 알아낸 뒤, 이후부터는 직접 통신이 이루어지므로 지연이 줄고 경로가 최적화된다. 하지만 이는 상대방이 모바일 사용자의 위치 변화를 실시간으로 반영해야 하므로, 보안이나 프라이버시 문제, 위치 노출의 위험이 따를 수 있다.

결론적으로, 네트워크 중심 방식은 구조상 깔끔하나 확장성이 부족하고, 엔드 시스템 중심 방식은 복잡하지만 실제 인터넷의 규모에 맞게 설계된 실용적인 해법이며, 현재 모바일 IP나 4G/5G 네트워크는 대부분 이 두 번째 접근, 특히 간접 라우팅을 기반으로 한 구조에 터널링을 추가하여 세션 연속성을 보장하고 있다.

모바일 환경에서 끊김 없는 통신을 가능하게 하려면, 이동 중인 사용자가 어디에 있는지를 정확히 찾아낼 수 있는 중앙화된 참조 지점, 즉 “home”이 반드시 필요하다. 이 개념은 사람 간 의사소통에서도 동일하게 적용되는데, 예를 들어 친구가 자주 이사를 다닌다면 우리가 그 친구를 찾는 방법은 명확하지 않다.

그 친구가 어디에 있는지를 찾기 위해서, 매번 전 세계의 모든 전화번호부를 검색하거나, 친구가 매번 새로운 주소를 알려주기를 기대하거나, 친구의 부모님께 연락해보거나, 아니면 Facebook 같은 중앙화된 온라인 서비스를 통해 현재 위치나 연락처를 확인하는 방식이 있을 수 있다. 이 중에서 가장 효율적이고 일반적인 방법은 Facebook과 같은 항상 고정된 “홈” 위치를 통해 찾는 것이다.

이것이 바로 통신망에서 말하는 “홈 네트워크”의 개념이다. 모바일 사용자는 SIM 카드와 HSS(Home Subscriber Server) 등을 통해 소속된 “홈”을 가지며, 이 홈 네트워크는 항상 사용자에 대한 최신 위치 정보와 인증 상태, 서비스 설정을 알고 있는 출발점이다. 상대방이 사용자에게 연락을 시도할 때, 이 홈 네트워크를 기준으로 사용자의 현재 위치(예: foreign network 주소)나 전달 경로를 확인할 수 있는 것이다.

즉, 모바일 네트워크에서도 “홈”은 단순한 정적 주소가 아니라, 현재 사용자의 위치를 알려주는 동적이고 신뢰할 수 있는 기준점이며, 이는 통신을 가능하게 하는 위치 탐색(location lookup)과 세션 지속성(session continuity)의 핵심 기초가 된다. 이런 이유로 모바일 IP 구조에서도 home agent는 필수적인 구성요소이며, 이를 통해 사용자 위치가 변하더라도 통신 상대는 언제나 그 사용자의 홈 주소만 알고 있으면 된다.

따라서 친구를 찾는 상황에서의 Facebook처럼, 모바일 네트워크에서도 홈 네트워크는 사용자의 이동성과 상관없이 항상 연락이 가능한 주소 역할을 수행한다. 이것이 바로 “home”의 중요성이다.

4G와 5G 셀룰러 네트워크에서의 모빌리티 구조는 “home network”와 “visited network”라는 두 개의 핵심 역할을 중심으로 동작한다. 사용자는 특정 통신사(예: Verizon, KT, Orange)와 서비스 계약을 맺고 있으며, 이 통신사가 바로 사용자의 home network이다. 이 네트워크에는 사용자의 SIM 카드에 저장된 고유 식별자(IMSI)와 연동된 HSS(Home Subscriber Server)가 존재하며, 이 HSS는 사용자의 신원 정보, 서비스 권한, 요금제, 로밍 정책 등을 관리한다.

사용자가 해외에 가거나 타 통신사 네트워크에 접속하는 경우, 이 네트워크는 visited network가 된다. 사용자의 단말이 이 네트워크에 접속하면, SIM에 저장된 정보를 이용해 home network의 HSS와 연결되어 사용자가 누구인지 확인하고, 서비스 제공이 가능한지 인증 절차를 수행한다. 이러한 구조는 셀룰러 사업자 간 글로벌 로밍 계약을 기반으로 하며, 인터-캐리어 IPX(IP exchange)를 통해 서로 트래픽과 제어 정보를 주고받는다. 이 덕분에 사용자는 국가나 통신사를 넘나들며 seamless하게 통신 서비스를 이용할 수 있다.

반면 ISP나 WiFi 기반 네트워크에서는 전 세계적으로 통일된 “home”의 개념이 존재하지 않는다. 사용자는 특정 ISP에서 발급한 계정 정보(예: ID/PW)를 단말기에 저장하거나 수동 입력하며, 이 자격증명은 각 네트워크마다 별도로 관리된다. 따라서 새로운 WiFi 네트워크나 ISP에 접속할 때마다 새로운 인증 과정이 필요하며, 셀룰러 네트워크처럼 자동 연결, 통합된 서비스 관리, 글로벌 로밍 등의 기능은 일반적으로 지원되지 않는다.

물론 예외적인 경우로는 eduroam과 같은 연합 인증 시스템이 있다. 이는 여러 대학이나 연구기관 간에 사전에 정의된 신뢰 관계를 기반으로 사용자 인증을 공유하는 시스템이지만, 셀룰러처럼 완전한 홈/방문 네트워크 구조와는 다르다.

또한, WiFi/ISP 환경에서도 셀룰러와 유사한 모빌리티를 위한 아키텍처(예: 모바일 IP)가 존재하긴 하나, 실제로는 거의 사용되지 않고 있으며, 대부분의 사용자는 연결 단절 후 재인증이라는 방식으로 모빌리티를 처리한다.

결론적으로, 4G/5G는 SIM 기반의 고유 식별 정보와 HSS를 중심으로 전 세계에서 seamless한 이동성과 연결 유지가 가능한 반면, ISP나 WiFi 기반 네트워크는 “글로벌 홈”의 개념 없이, 각 네트워크 단위로 사용자 인증과 연결이 독립적으로 이루어지며, 이동성이 제한적인 구조이다. 이 차이는 셀룰러 네트워크가 왜 높은 수준의 사용자 경험을 제공할 수 있는지를 설명해주는 핵심 요인이기도 하다.

Home network와 Visited network 개념은 모바일 사용자 이동성을 처리하는 핵심적인 구조이며, 이를 보다 일반화한 형태로 이해하면 모바일 네트워크뿐만 아니라 다양한 네트워크 환경에서의 위치 추적, 주소 관리, 세션 지속성 문제를 포괄적으로 설명할 수 있다.

사용자는 Home network를 기준으로 고유한 정체성을 부여받는다. 이 정체성은 일반적으로 IMSI(International Mobile Subscriber Identity)나 영구 IP 주소(Permanent IP)와 같은 형태로 표현되며, 예를 들어 128.119.40.186이라는 IP 주소는 사용자의 홈 네트워크 주소 공간(128.119/16)에 속한다. 이 홈 네트워크에는 사용자의 신원과 서비스 정보를 저장하고 관리하는 Home Subscriber Server(HSS)가 존재하며, 이는 셀룰러 시스템에서는 SIM 카드와 연동되고, 보다 일반적인 시스템에서는 인증 서버 또는 ID 관리 시스템으로 구현될 수 있다.

사용자가 이동하여 Visited network에 접속하면, 그곳에서는 일시적으로 새로운 IP 주소(NAT된 IP 포함)를 부여받게 된다. 예를 들어 10.0.0.99와 같은 내부 NAT 주소를 사용할 수 있으며, 이는 Visited network의 주소 공간(예: 79.129/16)에 속한다. 이 네트워크에는 자체적으로 사용자 상태를 관리하고 외부와의 연결을 조정하는 Mobility manager 혹은 Mobility gateway가 존재한다.

핵심은 사용자가 홈 네트워크의 고유 정체성을 그대로 유지한 채 다른 네트워크(visited network)에 머무르면서도, 상대방(correspondent)으로부터 도착하는 통신을 계속 수신할 수 있어야 한다는 점이다. 이를 위해 홈 네트워크와 방문 네트워크는 상호 연동되어, 홈 네트워크에서 사용자의 현재 위치(즉, visited network의 주소)를 알아내고, 그곳으로 패킷을 터널링하거나 포워딩하는 구조를 갖춘다.

즉, 사용자에게는 고정된 home IP나 IMSI가 논리적 정체성으로 유지되며, 실제 물리적 위치가 바뀌더라도 네트워크 경로는 그에 맞춰 동적으로 조정된다. 이 구조는 모바일 IP, GTP 기반 LTE/5G, VPN, Proxy, NAT traversal 등 다양한 기술과 연결되며, 모두 “어디에 있든지 사용자를 동일하게 식별하고 연결을 유지하는 것”이라는 하나의 원칙에 기초하고 있다.

결론적으로, 이 generic한 Home/Visited 구조는 IP 주소는 바뀔 수 있지만 정체성과 연결 상태는 변하지 않아야 한다는 원칙을 구현하기 위한 네트워크 설계의 본질적인 패턴이며, 이동성과 위치 투명성(mobility and location transparency)을 제공하기 위한 핵심 메커니즘이다.

모바일 등록(Registration)은 사용자가 홈 네트워크를 떠나 visited network에 접속할 때, 네트워크가 사용자의 현재 위치를 정확히 추적하고 통신을 유지하기 위해 반드시 필요한 절차이다. 이 과정은 사용자의 정체성은 유지한 채 물리적 위치가 바뀌더라도 세션과 서비스 연결이 끊기지 않도록 보장하는 핵심 메커니즘이다.

처음 사용자가 Visited Network(예: 79.129/16)에 도착하면, 해당 네트워크에 존재하는 mobility manager와 연결을 시도한다. 이 때, 사용자는 여전히 Home Network(예: 128.119/16)에 속한 고유한 식별자(IP 주소 또는 IMSI)를 가지고 있다. 단말은 새로운 환경에서 **NAT 주소(예: 10.0.0.99)**와 같은 로컬 IP 주소를 부여받고, 이 주소는 visited network 내에서만 유효하다.

1단계: 사용자의 단말은 visited network 내 mobility manager(기지국, 게이트웨이 등)에 자신을 등록한다. 이 등록 과정에서는 사용자의 IMSI 등 고유 식별 정보가 포함되며, 이는 사용자 인증뿐 아니라 세션 설정, QoS 정책 적용에 활용된다.

2단계: visited network의 mobility manager는 이 정보를 바탕으로 사용자가 현재 이 네트워크에 있다는 사실을 home network의 HSS(Home Subscriber Server)에 알린다. 즉, visited mobility manager는 home network에 위치한 central registry에게 **“이 사용자는 지금 여기 있다”**고 등록하는 것이다.

이 과정을 통해 다음과 같은 상태가 완성된다:

• visited mobility manager는 자신이 관리 중인 단말에 대한 모든 세션, 라우팅, 로컬 IP 정보를 알고 있고, 이 사용자에게 로컬 트래픽을 전달할 수 있다.
• home HSS는 해당 사용자가 현재 어떤 네트워크(visited network)에 있는지를 알고 있으며, 상대방이 이 사용자에게 연결을 시도할 때 그 위치로 트래픽을 리디렉션하거나 포워딩하도록 지시할 수 있다.

이 등록 구조는 결과적으로 모바일 IP에서의 Home Agent ↔ Foreign Agent 관계, 4G/5G LTE에서의 HSS ↔ MME/Serving Gateway 관계, 그리고 VPN, Proxy 기반 로밍 시스템에서도 동일하게 적용되며, 핵심은 다음과 같다: “홈 네트워크는 항상 사용자의 최신 위치를 알고 있어야 하고, 방문 네트워크는 사용자의 현재 상태를 정확히 관리해야 한다.” 이러한 이중 구조 덕분에 사용자는 물리적으로 이동하더라도 논리적 주소(IP)와 세션 연결은 유지되며, seamless한 서비스 제공이 가능해진다.

Mobility with indirect routing은 모바일 사용자가 이동한 후에도 자신의 **고유한 “home address”**를 통해 계속 통신할 수 있도록 하는 구조로, 이는 **모바일 IP(MIP)**와 같은 시스템에서 핵심적인 방식이다. 이 구조에서는 사용자 위치가 변하더라도 상대방은 사용자의 위치를 신경 쓰지 않고 항상 동일한 IP 주소로 데이터를 보낼 수 있으며, 홈 네트워크와 방문 네트워크가 이를 중개해주는 형태로 작동한다.

과정을 순서대로 살펴보면 다음과 같다:

1. 통신 시작: 상대방(correspondent)이 이동 중인 사용자에게 메시지를 보내려 할 때, 그는 사용자의 **home IP 주소(예: 128.119.40.186)**를 목적지로 하는 IP 패킷을 생성하여 전송한다. 이 주소는 사용자의 SIM 정보나 DNS 등록 등에 따라 이미 알려져 있는 고정 주소이다.

2. 패킷 도착: 이 패킷은 처음에는 사용자의 home network에 도달하게 된다. 홈 네트워크의 **gateway(라우터)**는 이 주소가 실제로는 더 이상 이 네트워크 내에 없다는 사실을 알고 있으며, mobility home manager나 home agent의 도움을 받아 사용자의 현재 위치(visited network)를 추적하고 있다.

3. 터널링 및 전달: 홈 게이트웨이는 해당 패킷을 그대로 새로운 위치로 보내는 것이 아니라, **패킷 전체를 encapsulate(캡슐화)**하여 터널링(Tunneling) 기술을 통해 visited network의 게이트웨이로 보낸다. 이는 GTP, GRE, IP-in-IP 등의 기술로 구현되며, 사용자의 실제 위치가 외부에 노출되지 않도록 하며 보안적으로도 안정적이다.

4a. 전달 및 디캡슐레이션: visited network의 게이트웨이 라우터는 이 터널링된 패킷을 수신하면, 이를 디캡슐레이션하고 사용자의 **로컬 IP 주소(NAT IP)**에 따라 모바일 단말에게 전달한다. 사용자는 이를 통해 마치 home IP로 직접 받은 것처럼 패킷을 처리할 수 있으며, 애플리케이션 관점에서는 **위치 투명성(location transparency)**이 유지된다.

4b. 응답 전송: 사용자가 해당 패킷에 대한 응답을 보낼 때는 두 가지 방식이 가능하다. 첫째는 원래의 구조처럼 home network를 거쳐 다시 터널링된 경로로 응답을 전달하는 것이고(4a), 둘째는 상대방의 IP 주소를 알고 있으므로 **visited network에서 직접 응답을 보내는 방식(4b)**이다. 실제로는 응답이 효율적으로 전달되도록 direct routing 최적화가 적용되는 경우가 많으며, 이때는 이동성 관리 계층이 기존 세션의 무결성을 유지하면서도 전송 경로를 점진적으로 직접화한다.

이 구조의 장점은 상대방은 사용자의 실제 위치를 몰라도 되며, 항상 일정한 home IP만으로 통신이 가능하다는 것이다. 반면 단점은 패킷이 반드시 home network를 거쳐야 하므로, 경로가 비효율적이고 지연이 늘어날 수 있다는 점이다. 이를 해결하기 위한 구조가 이후 등장하는 direct routing 방식, hierarchical MIP, proxy MIP, 그리고 LTE/5G의 GTP 기반 구조 등이다.

결론적으로, indirect routing은 사용자의 위치 은폐, 연결 지속성, 네트워크 투명성을 보장하는 데 효과적인 초기 구조이며, 이를 통해 모바일 환경에서의 seamless한 서비스 이용이 가능해진다.

Mobility with indirect routing은 모바일 사용자가 어디로 이동하든 기존의 home address를 그대로 유지하면서 통신 세션을 지속할 수 있게 해주는 구조이며, 네트워크 계층에서 mobility를 처리하는 방식 중 가장 고전적이면서도 안정적인 접근이다. 그러나 이 방식은 특정 상황에서 비효율적인 라우팅 경로 문제, 즉 triangle routing(삼각 라우팅) 현상을 동반한다.

삼각 라우팅은 특히 다음과 같은 상황에서 문제가 된다: 통신 상대방(correspondent)과 모바일 사용자가 실제로는 동일한 물리적 네트워크 내에 있음에도 불구하고, 패킷이 먼저 home network를 경유한 후 다시 방문 네트워크로 전달된다는 점이다. 예를 들어, 두 사용자가 같은 도시에 있더라도 모든 통신이 미국에 있는 home network를 들렀다 오는 식이라면, 지연(latency)이 증가하고 대역폭 낭비가 발생하게 된다.

하지만 이 구조의 강력한 장점은 바로 **이동 투명성(location transparency)**이다. 모바일 사용자가 방문 네트워크 간을 옮겨 다닐 때마다 새로운 네트워크에 등록만 하면, home HSS가 해당 위치를 갱신하고, 패킷 전달은 계속해서 자동으로 새로운 방문지로 포워딩된다. 이때도 상대방은 사용자의 IP 주소가 바뀌었다는 사실을 전혀 모른 채 동일한 주소로 패킷을 보내기만 하면 된다.

또한, 이러한 구조 덕분에 TCP와 같은 **상태 기반 연결(prolonged session)**이 끊기지 않고 유지될 수 있다. 예를 들어 영상 통화 중에 사용자가 셀을 바꾸거나 WiFi에서 LTE로 넘어가더라도, IP 수준에서 home address를 중심으로 세션이 유지되므로 중간에 통화가 끊기지 않는다. 이와 같은 지속성(session continuity)은 **모바일 IP, LTE의 GTP 터널링, 5G의 사용자 평면 기능(User Plane Function)**에서도 모두 중요한 목표로 채택되어 있다.

요약하면, indirect routing 방식은 단점으로 삼각 라우팅이라는 경로 비효율성 문제를 가지지만, “위치 은폐 + 세션 연속성 + 구조적 단순성”이라는 강점을 통해 널리 사용되어 왔으며, 특히 사용자의 이동이 빈번한 환경에서는 모바일 경험을 끊김 없이 유지하는 데 가장 실용적인 기반 기술로 작동하고 있다.

Mobility with direct routing은 이동 중인 모바일 사용자의 **실제 위치(즉, 현재 접속 중인 visited network의 주소)**를 통신 상대방(correspondent)에게 직접 알려주고, 상대방이 이 정보를 이용해 모바일에게 직접 패킷을 보내도록 하는 방식이다. 이는 indirect routing 방식의 비효율적인 삼각 경로를 제거하고 보다 짧고 최적화된 데이터 경로를 제공하는 접근이다.

과정을 순차적으로 살펴보면 다음과 같다:

1. 초기 위치 확인

상대방(correspondent)이 모바일 사용자와 통신하려고 할 때, 가장 먼저 그 사용자의 고정된 정체성(IP 주소 혹은 IMSI)를 기반으로 **home network의 HSS(Home Subscriber Server)**에 접근하여 현재 사용자의 위치 정보를 조회한다. 이 위치 정보는 mobile이 현재 접속 중인 **visited network의 주소(NAT IP 등)**를 포함하고 있으며, 사용자가 등록한 직후 최신 상태로 반영되어 있다.

2. 위치 정보 수신

home HSS는 모바일 사용자의 **현재 위치(예: NAT IP: 10.0.0.99)**를 상대방에게 전달한다. 이를 통해 통신 상대는 모바일 사용자가 현재 어느 네트워크에 접속해 있는지를 정확히 알게 된다. 이 단계는 모바일 IP에서 “binding update” 또는 “location update” 개념과 유사하다.

3. 직접 전송

상대방은 이제 모바일의 실제 위치 주소를 목적지로 하여 직접 패킷을 생성하고 전송한다. 이때 더 이상 home network를 경유할 필요가 없으며, 데이터 경로는 지리적으로 최적화된 단일 홉 형태로 구성된다.

4. 패킷 수신 및 전달

패킷은 visited network의 게이트웨이 라우터에 도달하며, 이 라우터는 해당 주소를 가진 모바일 장치를 찾아 패킷을 전달한다. 이로써 이동 중인 사용자와 상대방은 직접적인 종단 간(end-to-end) 통신 경로를 형성하게 된다.

이 방식의 가장 큰 장점은 지연(latency) 감소와 경로 최적화이다. indirect routing에서 발생하던 삼각 라우팅 문제—즉, 모든 트래픽이 home network를 우회하는 구조—를 제거함으로써, 통신 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

하지만 단점도 존재한다. 특히 상대방이 모바일 사용자의 현재 위치(IP 주소)를 실시간으로 알게 되는 구조이므로, 프라이버시 침해나 위치 노출에 따른 보안 위협이 발생할 수 있다. 또한, 사용자가 위치를 자주 바꾸는 경우마다 상대방은 binding update를 지속적으로 받아야 하며, 그에 따른 프로토콜 복잡성과 상태 유지를 위한 처리 부담도 증가한다.

결론적으로, direct routing은 mobility를 효율적으로 처리하는 방식이며 특히 **지연에 민감한 실시간 애플리케이션(예: 음성 통화, 온라인 게임)**에서 적합하다. 하지만 사용자의 위치 정보 보호, 인증 및 안전한 주소 전달을 보장하기 위한 보안 메커니즘의 동반 설계가 필수적으로 요구된다. 이 때문에 실제 모바일 네트워크에서는 종종 indirect routing을 기본으로 사용하고, 필요시 direct routing으로 전환하거나 두 방식을 하이브리드로 운용하는 구조도 존재한다.

Mobility with direct routing은 기존 indirect routing 방식에서 발생하는 **삼각 라우팅(triangle routing)**의 비효율성을 해결할 수 있다는 점에서 큰 장점이 있다. indirect routing에서는 모든 통신이 반드시 home network를 거쳐야 하므로, 모바일 사용자가 실제로는 가까운 곳에 있더라도 트래픽이 불필요하게 우회하게 되고, 이는 지연(latency) 증가와 대역폭 낭비를 초래한다.

direct routing은 이러한 문제를 제거한다. **상대방(correspondent)**이 모바일 사용자의 **실제 위치인 care-of address(visited network에서 할당된 임시 주소)**를 알아낸 후, 그 주소를 이용해 직접 데이터를 전송함으로써 경로를 최적화한다. 이로 인해 패킷은 더 이상 home network를 우회할 필요가 없고, 지연 시간 감소와 경로 효율성 향상이라는 이점을 얻을 수 있다.

그러나 이 방식은 **위치 투명성(location transparency)**이 깨진다는 단점을 가진다. 상대방은 모바일 사용자의 위치를 간접적으로나마 알게 되며, 이는 프라이버시 문제와 보안 위협으로 이어질 수 있다. 더 나아가, 이 방식은 완전히 투명하지 않다. 즉, 통신 상대방은 반드시 모바일의 위치가 담긴 care-of address를 알아야 하며, 이를 위해 home agent와의 위치 질의 및 바인딩 업데이트가 필수적으로 동반되어야 한다. 이는 통신 상대가 단순한 사용자 기기가 아니라 해당 기능을 이해하고 처리할 수 있는 mobility-aware 호스트여야 함을 의미하며, 시스템 복잡도를 높인다.

또한 현실적으로 중요한 문제는 mobility 동안 지속적인 위치 변경에 대한 대응이다. 모바일 사용자가 한 방문 네트워크에서 다른 네트워크로 이동하면 care-of address가 변경되므로, 기존의 direct path는 유효하지 않게 된다. 이 경우 상대방은 다시 home agent에 질의해서 새로운 위치를 알아야 하고, 이에 따라 데이터 경로를 다시 설정하는 추가 절차가 필요하다. 이러한 과정은 자동화할 수 있지만, 트리거 조건, 세션 동기화, 캐시 무효화 등 추가적인 설계 고려사항이 뒤따르게 된다.

요약하면, Mobility with direct routing은 성능 면에서는 매우 효율적이지만, 구현과 운용 측면에서는 더 복잡하고, 보안·프라이버시 측면에서의 보완이 요구된다. 실제 시스템에서는 indirect routing을 기본 구조로 사용하면서, 특정 상황에서만 direct routing으로 전환하거나 두 방식을 조합하는 하이브리드 접근이 더 일반적이다.