네트워크 3계층 : 네트워크 계층
3계층의 기능
- 다른 네트워크 대역
- 즉, 멀리 떨어진 곳에 존재하는 네트워크까지 어떻게 데이터를 전달할 지 제어
3계층의 주소: IP주소
- WAN에서 통신할 때 사용
- 논리적인 주소
- 10진수 표시
IPv4, 서브넷 마스크, 게이트웨이
IPv4
- 현재 PC 할당된 IP 주소
- ex) 집 도로명 주소 (목동 몇번지)
서브넷 마스크
- 서울시 ~~구
게이트웨이
- 지나가야하는 관문
- 보통 공유기가 게이트웨이
3계층 프로토콜
1. ARP 프로토콜
- IP 주소를 이용해 MAC 주소를 알아옴
- 브로드 캐스트
ARP 통신 과정
시스템 A가 시스템 B로 통신을 시도하는 과정(IP 주소는 알고 있는 상태, MAC 주소는 모르고 있는 상태)
- 시스템 A는 ARP 테이블을 확인한다. (cmd에서 arp -a 명령어로 확인 가능)
- ARP 테이블에 존재하면 해당 MAC 주소로 통신, 없으면 ARP 요청 프로토콜을 작성
- 작성한 ARP 요청 패킷을 시스템 A는 브로드캐스트로 전송
- 같은 네트워크에 있는 모든 시스템은 브로드캐스트로
전송된 패킷을 모두 받는다. - 모든 시스템이 Decapsulation을 수행하고 ARP 프로토콜에서 IP 주소를 확인한다.
- 받은 ARP 프로토콜과 IP주소가 다른 시스템은 해당 패킷을 버리고, 같은 시스템은 ARP 응답 프로토콜을 작성
- 응답 프로토콜을 받은 시스템 A는 ARP 응답 프로토콜에 작성된 내용을 ARP 테이블에 등록
2. IPv4 프로토콜
- WAN에서 통신할 때 사용
- 데이터가 정확히 전달 될 것을 보장하지 않음
Version : IP 프로토콜의 버전, 일반적으로 4만 옴. IPv6 프로토콜은 따로 존재
IHL : IP Header Length, 일반적으로 옵션을 제외한 20바이트
Total Length : 페이로드까지 합친 크기
Identification : 조각화가 발생했을 때 각각의 조각들이 원래 하나의 데이터였다는 것을 구분하기위한 ID 값 (OS에서 랜덤 생성)
IP Flags : 조각화가 발생했는지, 조각화를 할 것인지 결정하는 값
- x : 예약필드
- D : Don’t 조각화 하지 않겠다
- m : more 조각화 발생함
Fragment Offset : 조각화가 발생했을 때 각각 조각들의 시작 위치 나타내는 값
TTL : 네트워크 상에서 패킷의 무한루프 방지하기 위한 값. 라우터를 하나 넘어갈 때마다 1씩 감소
- 윈도우 : 128
- 리눅스 : 64
Protocol : 상위 프로토콜이 무엇인 지 미리 알려줌
- ICMP : 1
- TCP : 6
- UDP : 17
헤더 체크썸 : 헤더의 오류 확인하기 위한 값
3. ICMP 프로토콜
- 서로가 통신이 되는 지 확인할 때 사용
- 8바이트
- ping
- 오류 메시지 전송 받는데 주로 쓰임
라우팅 테이블
- cmd 창에서 해당 명령어 입력
netstat -r패킷 조각화
- MTU : 최대 전송 단위 (Maximum Transfer Unit)
- 큰 데이터 전송 시 MTU를 갖는 링크를 통해 전송되려면 여러 개의 작은 패킷으로 쪼개어/ 조각화 되어 전송되어야 함
여러가지 IP 주소
Classful IP 주소
- 낭비가 심함
Classfulless IP 주소
서브넷 마스크
- classful한 네트워크 대역 나누어 주는 데 사용
- 어디까지 네트워크 대역 구분, 어디까지 호스트 구분 사용 하는지 지정
- 255.255.255.192 -> 11111111.11111111.11111111.11000000
네트워크 ID
- IP주소 및 서브넷 마스크를 2진수로 표현, 두 주소를 AND 연산
브로드캐스트 주소
- 호스트를 구분하는 주소 부분을 모두 1로 채움
사용 가능 IP 범위
- 네트워크 ID + 1 ~ 브로드캐스트 주소 -1 까지
사설 IP와 공인 IP
사설 IP : 집, 회사에서 쓰는 IP
공인 IP : 인터넷에서 쓰는 주소
실제 인터넷 세상에서는 공인 IP로만 통신하기 때문에 외부 네트워크 대역에서는 사설 IP 대역이 보이지 않음
그렇기 때문에 자신의 IP 주소는 192.168.xx.xx 더라도 naver에서 내 IP 주소 찾기를 하면 다른 IP주소(공인 IP 주소)가 보임
특수한 IP 주소
Wildcard
- 0.0.0.0
나 자신을 나타내는 주소
- 127.0.0.1
게이트웨이 주소
- 어딘가로 가려면 이곳을 거쳐야 함
Subneting 연습
195.168.12.0/24 네트워크를 8개의 네트워크로 사용할 수 있도록 Subneting 하시오
| 네트워크 ID-1 | 11000011.10101000.00001100. 000 00000 |
|---|---|
| 네트워크 ID-2 | 11000011.10101000.00001100. 001 00000 |
| 네트워크 ID-3 | 11000011.10101000.00001100. 010 00000 |
| 네트워크 ID-4 | 11000011.10101000.00001100. 011 00000 |
| 네트워크 ID-5 | 11000011.10101000.00001100. 100 00000 |
| 네트워크 ID-6 | 11000011.10101000.00001100. 101 00000 |
| 네트워크 ID-7 | 11000011.10101000.00001100. 110 00000 |
| 네트워크 ID-8 | 11000011.10101000.00001100. 111 00000 |
| 서브넷 마스크 | 11111111.11111111.11111111. 111 00000 |
| 번호 | 네트워크ID | 브로드캐스트주소 | 범위 |
|---|---|---|---|
| 1번 | 195.168.12.0 | 195.168.12.31 | 195.168.12.1 ~ 195.168.12.30 |
| 2번 | 195.168.12.32 | 195.168.12.63 | 195.168.12.33 ~ 195.168.12.62 |
| 3번 | 195.168.12.64 | 195.168.12.95 | 195.168.12.65 ~ 195.168.12.94 |
| 4번 | 195.168.12.96 | 195.168.12.127 | 195.168.12.97 ~ 195.168.12.126 |
| 5번 | 195.168.12.128 | 195.168.12.159 | 195.168.12.129 ~ 195.168.12.158 |
| 6번 | 195.168.12.160 | 195.168.12.191 | 195.168.12.161 ~ 195.168.12.190 |
| 7번 | 195.168.12.192 | 195.168.12.223 | 195.168.12.193 ~ 195.168.12.222 |
| 8번 | 195.168.12.224 | 195.168.12.255 | 195.168.12.225 ~ 195.168.12.254 |
- 네트워크 ID와 서브넷 마스크를 2진수로 변경
- 서브넷 마스크를 1씩 증가시키면서 네트워크를 쪼갠다. (1증가할 때마다 2배로 나눠진다.)
- 네트워크 ID에서 서브넷 마스크가 증가한 부분을 1로 꽉 찰때까지 1씩 증가시킨다.
- 쪼개진 각각의 네트워크의 네트워크 ID는 1씩 증가시킨 값 그대로
- 쪼개진 각각의 네트워크의 브로그캐스트 주소는 뒷 부분을 전부 1로 채운다.
- 각 네트워크에서 사용 가능한 IP주소의 범위는 네트워크 ID +1, 브로드캐스트 주소 -1
