📌 Network Layer

• 모든 라우터들은 network layer의 기능을 가지고 있다.

• Network Layer는 상대 호스트에 도착할 수 있도록 하는 기능을 한다.

• 라우터의 2가지 기능
  1. forwording
  2. routing

• forwording
  

• 목적지까지 어떤 라우터를 선택해야 할 지 forwording table을 보고 결정하는 것

• 그렇다면 forwording table은 어떻게 만드냐?
  -> routing algorithm으로 만든다.

1. 0번으로 보내자.
2. 1번으로 보내자.
-> 가장 길게 매칭이되는 녀석으로 보내자.

• inputData를 확인 후 forworiding table을 참조해서 outputPort로 나갈 Packet을 만든다.
  -> 이때, 같은 outputPort로 나간다면 queuing delay가 걸릴것이다.
  -> forwording table은 routing을 통해 만들어진다.

• time to live : 거칠수 있는 라우터의 수
  -> 라우터를 거칠때마다 1씩 줄어든다.
  -> 0이되는 순간 드랍된다.
  -> 왜 존재? 라우터에서 사이클이 발생하면 드랍시켜줘야 하기 때문이다.
  -> ex) ttl=10, 최대 10개의 라우터만 움직 일 수 있다.

• upper layer : 패킷을 까서 UDP or TCP 어디로 올려보내야 할지 모르기 때문에 존재한다.

• 세그먼트, 패킷의 헤더가 각각 20바이트이므로 총 40바이트의 오버헤드가 존재한다.

• 관찰해보면 많은 IP 패킷은 40바이트짜리가 있다. 무엇일까?
  -> ACK
  -> ACK에는 데이터가 포함되어있지 않다.

• 현재 사용하고 있는 버전 (Iv 4)

• network/host로 표현한다.
  -> 12.34.158.0/24
  -> 24는 prefix가 24비트까지라는 것이다.
  -> 즉, 12.34.158가 prefix, .0은 호스트를 의미한다.

• subnetMask는 어디까지 network(prefix)인지 알려주기 위함

• Class A : 0*/8
  -> 최대 2^8-1개의 네트워크를 가질 수 있으며 2^24개의 호스트를 가질 수 있다.
  -> 기관들이 엄청 많은데 네트워크는 적어서 특별기관만 가질 수 있었다.
  -> 많은 host들에게 네트워크를 제공할 수 있음에도 그만큼의 host가 없기 때문에 낭비가 된다.

• Class B : 10*/16
  -> 최대 2^16-1개의 네트워크를 가질 수 있으며 2^16개의 호스트를 가질 수 있다.

• 내가 호스트 300개를 지원하는 네트워크가 필요한 상황이라면 B를 선택해야 하는데 B에선 약 6만개의 호스트를 지원한다. 따라서 낭비가 된다.
  -> 8bit씩 나누지 않고 현재는 아무렇게나 bit를 짜를 수 있는 Classless를 사용한다.

• subnet : 중간에 라우터를 거치지 않고 갈 수 있는 집합

-> 6개

• IP 주소라는 것은 호스트를 지칭하는 것이 아니라 인터페이스를 지칭하는 것이다.
  -> 라우터는 인터페이스가 여러개 있기 때문에 여러 IP주소를 가지고 있다.

• IPv4는 최대 2^32개의 호스트를 지원하며 네트워크를 사용한다는 것은 각각의 호스트가 유니크해야한다.
  -> 즉, global한 주소를 가지고 있어야한다.

• IPv4가 지원하는 개수가 부족하다고 판eks하여 IPv6를 발표하였다.
  -> header의 IP주소공간이 128bit이다.
  -> 최대 2^128개의 호스트를 지원할 수 있다.
  -> 엄청 많은 숫자이기 때문에 모든 호스트를 수용할 수 있다.
  -> 그러나 현재는 IPv4를 사용하고 있다.
  -> why? : 현재 라우터는 IPv4만 해석할 수 있다.
  -> 즉, 라우터를 교체해야 하며 라우터의 주인이 바꿔야 하는데 본인만 바꾼다면 네트워크를 사용할 수 없게 된다.(다른 라우터는 IPv4만 해석하기 때문이다.)
  -> 비용적 문제가 발생함
  -> 바꿔야만 하는데 진통제를 맞으며 해결하고 있다.
  -> 그렇다면 진통제는 무엇일까?

• global하게 유니크해야 다른 서브넷으로 보냈을 때 다시 받을 수 있을 것이다.
  -> 그러나 도메인 안에 local주소만 유일한 상황이므로 이를 해결해야한다.(다른 도메인에서 같은 local주소를 가지고 있을 수 있다.)
  -> 외부로 나갈 때 global한 주소(gateway의 IP주소)로 바꿔준다.

• gateway의 NATtable을 참고해서 IP주소를 글로벌하게 바꿔준다.
  -> 그런데 왜 Port번호까지 바꿨을까?
  -> 각각의 호스트는 유니크한 IP주소를 갖고 있지만 Port번호는 겹칠 수 있기 때문이다.

• 결국에 들어올 땐 Port번호 가지고 호스트를 찾는다.
  -> 구글이 보는 같은 도메인에 있는 호스트들은 모두 같은 IP주소를 갖는것처럼 보인다.

• 1.NAT 사용의 문제점
  -> 내부에서 서버를 만들면 외부에서 접속 할 수 없다.
  -> 내 서버에 접속 요청을 하면 내부에서만 유니크하기 때문에 접속 할 수 없다.
  -> 그렇다면 gateway IP 주소로 접속하게 되면 gateway까진 도착할 수 있지만 NAT table에 나의 서버가 적혀있지 않으므로 외부에서 접속 할 수 없다. (내부에서 외부로 나갈 때만 table에 적힘)
  -> 만약 접속하고 싶다면 전산실에 전화해서 NATtable에 내 서버의 IP주소와 Port번호를 알려주고 적어야 한다. (현실적으로 불가)
  -> 따라서 내부에서 서버를 만들면 외부와 소통할 수 없게된다.

• 2.NAT 사용의 문제점
  -> 계층화를 해놨기 때문에 각각의 계층은 다른계층것을 만질 수 없다.
  -> 그런데 network layer에서 transport layer인 Port번호를 볼 뿐만아니라 수정까지 하고 있는 상황이다.

• 호스트를 찾는 것은 IP주소인데 NAT를 사용하게 되면 Port번호로 호스트를 찾는 이상한 상황이 된다.
  -> Port번호는 Process를 구별하는데 사용된다.

• 근본적으로는 IPv6를 사용해야한다.

• IP주소 셋팅이 어떻게 될까?
  -> DHCP를 통해서 셋팅이 된다.
  

• 대학교에 등록하여 개개인에게 고정 IP주소를 줄 수 있지만 해당 도메인에 계속 있다는 보장이 없기 때문에 일정 호스트만 유지 할 수 있도록 하고 그때그때 IP주소를 주는 방법이 효율적이다.(dynamic 하게 제공)

• IP주소를 제공받는 프로토콜을 DHCP라고 한다.
  -> 서버의 DHCP Port번호는 67번으로 클라이언트의 DHCP Port번호는 68번으로 고정되어있다.

• 255.255.255.255 : broadCast

1. 같은 서브넷에 있는 호스트들에게 모두 보낸다.
   -> DHCP만 대답을 하게된다.
   -> why : 일반 호스트들은 67번 Port가 열려있지 않기 때문이다.
   -> 즉, DHCP서버만 67번 Port를 갖고 있기 때문에 의미있게 받아드린다.

2. offer해준다. (broadCast)
   -> 233.1.2.4 사용해라
   -> 그럼 나의 offer인지 어떻게 알까?
   -> transaction ID: 654보고 결정한다.
   -> broadCast인 이유는?
   -> 아직 IP주소를 배정받지 못했기 때문이다.

3. DHCP request (broadCast)
   -> 받은 offer를 요청해야함.
   -> broadCast인 이유는?
   -> 다른 DHCP server가 알 수 있도록 해야하기 때문이다.

4. DHCP ACK
   -> 내 IP주소 뿐만 아니라
   -> subnetmask, gateway router IP주소, DNS server IP주소를 같이 받는다.

• 같은 장소에 DHCP server가 여러개 있을 수 있다. 따라서 3, 4번을 해주어야 한다.

• 집에서 랩탑을 열면 무선공유기에 있는 DHCP server와 연결이 되는 것이다.

• 링크마다 지원할 수 있는 Packet크기가 다른다. (MTU 라고 부른다.)
  -> MTU보다 패킷사이즈가 크다면 쪼개진다.(fragment)
  -> 호스트에 도착하면 조립되어야 한다.(assemble)

• 헤더:20바이트

• 최대 1500이기 때문에 데이터 1480

• fragflag : 뒤에 쪼개진 녀석이 있냐?

• offset : 원래 패킷의 시작 바이트 / 8
  -> 1. 0~1479 -> 0/8=0
  -> offset = 0
  -> 2. 1480~2959 -> 1480/8=185
  -> offset = 185
  -> 3. 2960~4000 -> 2960/8=370
  -> offset = 370

• 왜 8로 나눌까?
  -> 헤더의 오버헤드를 최대한 줄이기 위해서!
  -> 3bit 줄였다(8=3bit)

• 네트워크 상황을 파악하기 위해 라우터와 라우터 혹은 라우터와 호스트끼리의 프로토콜이다.
• segment 대신 IP패킷의 데이터 영역에 들어가게 된다.

• TTL을 조절함으로서 라우터의 순서를 알 수 있다.
  -> TTL에 의해 드랍된 정보를 source에 보내줌으로서 확인할 수 있다.