Lesson 17 - 네트워크 계층의 역할
데이터 링크 계층의 이더넷 규칙 기반으로는 같은 네트워크 안에서만 데이터를 전송할 수 있음
다른 네트워크에 있는 목적지로 데이터를 전달하기 위해서는 네트워크 계층의 기술이 필요
라우터(router) : 데이터의 목적지가 정해지면 해당 목적지까지 어떤 경로로 가는 것이 좋은지 알려주는 네트워크 장비, 소규모 라우터를 인터넷 공유기라고 부름
이 때 목적지는 MAC 주소가 아닌 IP 주소*를 사용, 목적지 IP 주소 뿐만 아니라 데이터를 어떤 경로로 보낼 것인지도 결정해야하며 이를 라우팅(routing)이라고 함
목적지 및 경로 정보는 라우터에 존재하는 라우팅 테이블(routing table)에서 관리
- IP 주소 : 어떤 네트워크의 어떤 컴퓨터인지 구분할 수 있도록 하는 주소
IP(Internet Protocol) : 네트워크 계층의 프로토콜, TCP/IP에서의 IP에 해당함
네트워크 계층에서 데이터를 캡슐화할시 IP 헤더가 부착되며 IP 헤더의 구성은 다음과 같음
- 버전(version)
- 헤더 길이(header length)
- 서비스 유형(service type)
- 전체 패킷 길이(total length)
- ID(identification, 일련번호)
- 조각 상태(flags)
- 조각의 위치(fragment offset)
- TTL
- 프로토콜
- 헤더 체크섬(header checksum)
- 출발지 IP 주소(source IP address, 32비트)
- 목적지 IP 주소(destination IP address, 32비트)
IP 헤더가 추가된 데이터를 IP 패킷이라고 부름
Lesson 18 - IP 주소의 구조
IP 주소는 ISP에게 받을 수 있음
IP 주소의 버전에는 IPv4와 IPv6가 존재, IPv4는 32비트 / IPv6는 128비트
IP 주소에는 공인 IP 주소와 사설 IP 주소가 존재
- 공인 IP 주소 : 인터넷에 직접 연결되는 컴퓨터나 라우터에 할당, ISP가 재공
- 사설 IP 주소 : 회사 또는 가정의 랜에 있는 컴퓨터에 할당, 랜의 네트워크 관리자 또는 라우터의 DHCP* 기능을 사용하여 할당됨
- DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) : IP 주소를 자동으로 할당하는 프로토콜
IP 주소는 32비트를 8비트씩 끊은 0-255 범위의 네개의 옥텟으로 구분되어있음(IPv4 기준)
또한 어떤 네트워크에 속해있는지를 나타내는 네트워크 ID와 해당 네트워크의 어느 컴퓨터인지를 나타내는 호스트 ID로 구분됨
Lesson 19 - IP 주소의 클래스 구조
32비트로 이루어진 IPv4는 네트워크 ID와 호스트 ID의 조절을 통해 네트워크 크기를 조절할 수 있음
네트워크 크기는 클래스라는 개념으로 구분하며, 총 5개의 클래스로 이루어짐
- A 클래스 : 네트워크 ID 8비트 / 호스트 ID 24비트, 대규모 네트워크 주소
- B 클래스 : 네트워크 ID 16비트 / 호스트 ID 16비트, 중형 네트워크 주소
- C 클래스 : 네트워크 ID 24비트 / 호스트 ID 8비트, 소규모 네트워크 주소
- D 클래스 : 멀티캐스트(multicast) 주소
- E 클래스 : 연구 및 특수용도 주소
| 종류 | 공인 IP 주소 범위 | 사설 IP 주소 범위 |
| A 클래스 | 1.0.0.0 - 9.255.255.255 11.0.0.0 - 126.255.255.255 |
10.0.0.0 - 10.255.255.255 |
| B 클래스 | 128.0.0.0 - 172.15.255.255 172.32.0.0 - 191.255.255.255 |
172.16.0.0 - 172.31.255.255 |
| C 클래스 | 192.0.0.0 - 192.167.255.255 192.169.0.0 - 223.255.255.255 |
192.168.0.0 - 192.168.255.255 |
사설 IP 주소는 공인 IP 주소로 사용할 수 없음
윈도우에서는 ipconfig 명령어로 IP 주소 확인 가능
Lesson 20 - 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소의 구조
네트워크 주소와 브로드캐스트 주소는 컴퓨터가 자신의 IP로 설정하면 안됨
네트워크 주소 : 호스트 ID가 0인 주소
해당 네트워크 전체를 대표하는 주소로서 전체 네트워크에서 작은 네트워크를 식별하는데 사용
브로드캐스트 주소 : 호스트 ID가 255인 주소
네트워크에 있는 장비 모두에 한번에 데이터를 전송하는데 사용되는 전용 IP
Lesson 21 - 서브넷의 구조
서브넷팅(subneting) : 대규모 네트워크를 작은 네트워크로 분할하여 전송되는 패킷의 범위를 좁히는 행위
서브넷팅을 통해 더 많은 네트워크를 만들어 IP 주소를 더 효과적으로 활용할 수 있음
서브넷(subnet) : 분할된 네트워크, 호스트 ID로 사용되던 비트 일부를 서브넷 ID로 바꾸어 사용
서브넷 ID는 네트워크 ID에 포함되어 네트워크를 식별하는데 사용됨
서브넷 마스크 : 네트워크 ID와 호스트 ID를 식별하기 위한 값
A 클래스 - 255.0.0.0 / B 클래스 - 255.255.0.0 / C 클래스 - 255.255.255.0
서브넷 마스크를 슬래시(/비트 수)로 나타낸 프리픽스(prefix) 표기법으로도 사용 가능
Lesson 22 - 라우터의 구조
스위치에서는 모든 컴퓨터와 스위치가 동일한 네트워크에 속하게 되지만, 라우터(router)를 사용하면 네트워크를 분할할 수 있음
한 네트워크에서 다른 네트워크에 데이터를 전송하기 위해서는 라우터 IP 주소의 설정이 필요
즉, 네트워크의 출입구인 기본 게이트웨이(default gateway)를 설정해야함
이후 라우팅 테이블에 등록되어있는 경로 정보에 따라 데이터가 라우터를 통해 이동
라우팅 테이블은 수동 또는 자동으로 등록할 수 있으며, 대규모 네트워크일수록 라우터간 서로 정보를 교환하여 경로 정보를 자동으로 수정하는 라우팅 프로토콜을 설정한 자동 등록이 유리함
연습문제
1. 서로 다른 네트워크간에 통신하려면 라우터가 필요하다.
2. 네트워크 계층에서 캡슐화할 때 IP 헤더를 추가한다.
3. IPv4 주소는 32비트, IPv6 주소는 128비트로 구성된다.
4. IP 주소의 종류에는 공인 IP 주소와 사설 IP 주소가 있다.
5. 하나의 C 클래스 네트워크에서 최대로 할당할 수 있는 IP 주소는 254개다.
6. 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소는 컴퓨터에 할당할 수 없는 IP 주소다.
7. 255.255.255.252를 프리픽스 표기법으로 나타내면 /30이다.
8. 라우팅은 경로 정보를 기반으로 현재의 네트워크에서 다른 네트워크로 최적의 경로를 통해 데이터를 전송하는 방식이다.
9. 경로 정보가 등록되어있는 테이블을 라우팅 테이블이라고 한다.
10. 라우터간에 라우팅 정보를 서로 교환하기 위한 프로토콜을 라우팅 프로토콜이라고 한다.
용어정리
- 네트워크 계층(network layer) : 다른 네트워크와 통신하기 위한 경로 설정을 위해 라우터를 통한 라우팅을 하며 패킷 전송을 담당
- IP(Internet Protocol, 인터넷 프로토콜) : 인터넷에 있는 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 데이터를 보내는데 사용되는 네트워크 계층 프로토콜
- IP 주소(IP address) : 컴퓨터 네트워크에서 장치들이 서로를 인식하고 통신하기 위해 사용하는 주소
- IP 주소 클래스(IP address class) : IPv4에서 사용하는 주소 그룹으로 A / B / C 클래스는 네트워크 ID와 호스트 ID의 크기로 구분하며 D 클래스는 멀티캐스트 주소 / E 클래스는 예외 사용을 위해 확보해놓음
- 라우터(router) : 서로 다른 네트워크를 연결해주는 장치, 현재의 네트워크에서 다른 네트워크로 패킷을 전송할 수 있도록 해줌
- 라우팅(routing) : 네트워크에서 패킷을 목적지로 보낼 때 목적지까지 갈 수 있는 경로 중 한가지 경로르 설정해주는 과정
- 라우팅 테이블(routing table) : 목적지 주소를 목적지에 도달하기 위한 네트워크 노선으로 변환시킬 목적으로 사용, 다른 네트워크로 가기 위한 가장 좋은 라우터의 정보를 포함함
- 서브넷(subnet) : 큰 네트워크를 분할하여 만든 작은 네트워크
- 서브넷팅(subneting) : 네트워크를 분할하기 위해 IP 주소의 구성을 변경하는 작업
- 서브넷 ID : IP 주소의 네트워크 부분을 늘리기 위해 서브넷 마스크로 사용되는 비트, 서브넷 비트(subnet bits)라고도 함
- 서브넷 마스크(subnet mastk) : IP 주소의 네트워크 부분만 나타나게해서 같은 네트워크인지 판별하는 마스크
- 멀티캐스트(multicast) : 한 컴퓨터(호스트)에서 패킷을 여러 컴퓨터로 동시에 전송하는 방식
- 브로드캐스트(broadcast) : IP 네트워크에 있는 모든 컴퓨터(호스트)로 데이터를 전송하는 방식
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