IP(인터넷 프로토콜)

네트워크 계층의 주요 프로토콜과 기능

---

1. 네트워크 계층의 핵심 프로토콜: IP (Internet Protocol)

1.1. IP 프로토콜이란?

• 정의: IP는 네트워크 계층의 가장 중요한 프로토콜로, 주소 지정과 단편화를 통해 패킷 전달을 가능하게 함.
• 버전:
  • IPv4: 오늘날 주로 사용. 32비트 주소 체계.
  • IPv6: IPv4의 주소 부족 문제를 해결. 128비트 주소 체계.

1.2. IP 프로토콜의 주요 기능

1. 주소 지정 (Addressing):

   • 송신지와 수신지 호스트의 IP 주소를 명시.
   • IPv4 주소는 32비트, IPv6 주소는 128비트.

2. 단편화 (Fragmentation):

   • 전송 패킷의 크기가 MTU(Maximum Transmission Unit)를 초과할 경우 패킷을 작은 조각으로 나누어 전송.
   • 수신지에서 조각난 패킷을 재조립.

1.3. IP 프로토콜 정의 문서 (RFC 791)

• IP 프로토콜은 RFC 791에서 정의됨.
• 두 가지 핵심 기능:
  • Addressing (주소 지정)
  • Fragmentation (단편화)

---

2. IP 주소 체계

2.1. IPv4 주소

• 형식: 4바이트(32비트)로 구성, 10진수 4개로 표기.
  • 예: 192.168.0.1
• 범위: 각 옥텟은 0~255.
• 문제: 최대 43억 개의 주소로 제한, 현대 환경에서는 부족.

2.2. IPv6 주소

• 형식: 16바이트(128비트)로 구성, 16진수 8개 그룹으로 표기.
  • 예: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
• 특징: 사실상 무한대에 가까운 주소 제공.

---

3. IPv4와 IPv6 패킷 구조

3.1. IPv4 패킷 필드

1. 식별자 (Identifier):

   • 단편화된 패킷들이 동일한 데이터에서 유래되었음을 식별.

2. 플래그 (Flags):

   • DF (Don't Fragment): 단편화 금지.
   • MF (More Fragments): 더 많은 조각이 남아 있음을 표시.

3. 단편화 오프셋 (Fragment Offset):

   • 단편화된 데이터의 원래 위치를 표시.

4. TTL (Time To Live):

   • 패킷의 생명 주기, 홉(hop)을 지날 때마다 감소.

5. 프로토콜 (Protocol):

   • 상위 계층 프로토콜(TCP, UDP 등) 식별.

6. 송신지 IP 주소:

   • 패킷을 보낸 호스트의 IP 주소.

7. 수신지 IP 주소:

   • 패킷을 받을 호스트의 IP 주소.

3.2. IPv6 패킷 필드

1. 다음 헤더 (Next Header):

   • 상위 프로토콜 또는 확장 헤더를 가리킴.

2. 단편화 확장 헤더 (Fragment Header):

   • IPv6의 단편화 관련 정보 포함.

3. 홉 제한 (Hop Limit):

   • IPv4의 TTL과 동일한 역할.

4. 송신지 및 수신지 IP 주소:

   • 각각 128비트로 명시.

---

4. IP 단편화와 MTU (Maximum Transmission Unit)

4.1. MTU란?

• 정의: 한 번에 전송 가능한 데이터의 최대 크기.
• 일반 크기: 대부분 1500바이트로 설정.

4.2. 단편화 과정

• 전송 데이터가 MTU보다 크면 단편화하여 전송.
• 수신지에서 단편화된 패킷을 재조립.

4.3. IPv4와 IPv6의 단편화 차이

• IPv4: 송신지에서 단편화 가능.
• IPv6: 수신지에서만 단편화 가능, 경로 MTU 탐색 필요.

---

5. IPv6 확장 헤더

5.1. 주요 확장 헤더 종류

1. 호프 옵션 (Hop-by-Hop Options):

   • 경로상의 모든 네트워크 장비에서 처리.

2. 수신지 옵션 (Destination Options):

   • 수신지에서만 처리.

3. 라우팅 헤더:

   • 경로 정보 포함.

4. 단편화 헤더:

   • 패킷의 단편화 정보 포함.

5. 암호화 및 인증 헤더 (ESP):

   • 패킷 보안을 위한 정보.

---

6. 정리

• IP 프로토콜은 네트워크 계층의 핵심으로, 주소 지정과 단편화를 주요 기능으로 제공.
• IPv4는 현재 주로 사용되지만, IPv6는 주소 부족 문제를 해결하고 확장성을 제공.
• IP 단편화는 네트워크 효율성을 위한 필수 개념이며, IPv6는 확장 헤더로 유연성을 높임.

다음 강의에서는 IP 주소 할당 및 라우팅 프로토콜에 대해 다루겠습니다. 감사합니다!