Day 5

Layer 3 Network 계층

🔴IP Address

📌VLSM(Variable Length Subnet Mask)

• 가변 길이 Subnet Mask
• 하나의 네트워크 영역을 서로 다른 크기로 Subnetting 하는 기법
• 일반 Subnetting 모두 같은 크기로 Subnet이 생성 됨 -> IP낭비 현상 발생
• 필요한 크기에 맞춰서 Sub network를 생성 함 -> Sub network마다 다양한 subnet mask를 이용 함
  

📌VLSM 순서

1. 개수 확인

• 영역별 필요한 IP 개수 확인

2. Subnetting 순서 정하기

• IP가 가장 많이 필요한 영역부터 적게 필요한 영역 순으로 Subnetting

3. Subnet mask 구하기

• 2번에서 정한 순서대로 영역별 Subnet Mask 구하기
• 일반 Subnetting(host기준) 방식과 동일 함

4. Network 영역 구하기

5. Network 주소, Broadcast 주소, 할당 가능한 IP 범위 구하기

📌Classless Network

• Class 개념을 없애버리고 전체 IP를 통합하여 필요한 개수만큼만 나눠서 할당 함
• Netmask를 가변적으로 이용하여 IP주소에서 Net ID와 Host ID를 구분 함

📌Classful

• IP주소를 규격화된 크기(Class)별로 구분하는 방식
• IP 주소의 첫 번째 옥텟으로 Class 구분
• Class별 Net ID 영역 확인 후 해당 Network 영역으로 전달
• 하나의 네트워크에 할당할 수 있는 Host 개수가 정해져 있기 때문에 낭비되는 IP가 많아짐

📌Classless

• Class를 사용하지 않고 Bit 단위로 IP 주소 범위를 가변적으로 구분하는 방식
• IP 주소 낭비를 해결하기 위한 대안
• Subnet Mask 정보를 이요하여 Net ID 영역을 확인 후 해당 Network 영역으로 전달
• CIDR 기법

📌CIDR(Classless Inter-Domain Routing)

• Classless 환경에서 IP 정보와 Subnetmask 정보를 함께 라우팅하는 기법
• 라우터에서 라우팅 테이블을 좀 더 효율적으로 관리할 수 있도록 함
• 접두어를 이용한 주소지정 방식으로 라우팅 부담을 줄여줌
• Supernetting -> 분리된 주소를 다시 그룹화 함

📌CIDR 표기법

• Subnet mask를 Prefix 형식으로 표기 함
• Prefix 형식 -> /(subnetmask의 Net ID 개수)
  Sunet mask 표기법 -> 200.200.200.0 (255.255.255.0)
  CIDR(Prefix)표기법 -> 200.200.200.0 /24

🔴IP(Internet Protocol)

📌IP(Internet Protocol)

• OSI 7 Layer에서 3계층에 해당하는 프로토콜
• Packet을 지정된 목적지 네트워크까지 전달하는 역할을 담당
• 비 연결 지향적
• 비 신뢰성
• 종단간 연결 보장
• IP주소에 따라 네트워크간 전송경로를 제어
• 필요에 따라 Fragment(단편화) 작업을 수행하기도 함
  -Router가 연결하고 있는 MTU차이 때문에 지원 되는 기능
  -PC에서는 4계층을 통과하지 못하고 MTU 크기를 초과 할 때만 수행 됨 -> ICMP

💎IP Header

0~4 bytes Field

• Version (4bits)
  -IP 버전 정보
  -IPv4 header의 version 필드는 항상 4로 고정
  -IPv6는 개발되면서 별도의 프로토콜을 발표

• IHL (4bits)
  -IP Header Length의 약어로 가변적인 IP header의 크기를 명시

• Different Service (1byte)
  -데이터의 우선순위를 표시 -> Router에서 우선순위를 확인하고 Routing을 수행 함
  -D-> 지연, T -> 처리율, R -> 신뢰성

• Total Length (2bytes)
  -IP Packet의 전체 크기 (IP Header + Payload)
  -IP Packet의 최대 크기는 MTU 값을 가짐
  ※ MTU(Maximum Transmission Unit) : 최대 전송 단위

5~8 bytes Field

• Identification (2bytes)
  -IP 계층에서 단편화 (Fragmentation)가 수행 되기 전 원본 데이터의 식별 값
  -통신의 시작 데이터는 Random Number로 할당되며 연속된 통신의 다음 데이터는 +1 증가한 값을 할당 받음

• IP Flags (3bits)
  -단편화 유무를 체크하기 위한 필드

  • X : 사용하지 않는 bit
  • D(Don't Fragment) : 단편화를 할 수 있는 경우 0, 할 수 없는 경우 1 값을 가짐
  • M(More Fragmetn) : 단편화 된 마지막 조각이면 0, 추가로 조각이 있으면 1 값을 가짐

• Fragment Offset (13bits)
  -단편화 된 데이터의 순서를 나타내기 위한 필드
  -IP Header를 제외한 Payload의 시작 크기 값을 순서 번호로 사용 함
  -예)Payload의 크기가 2000인 경우 최대 MTU 크기 1500을 넘게 됨

• IP 필수 Header 20bytes를 제외하고 1480bytes, 520bytes로 나누어서 데이터 전송

9~12 bytes Field

• Time to Live (1byte)
  -Network 환경에서 Packet이 생존할 수 있는 시간(통과할 수 있는 최대 Router 수)
  -Router가 데이터를 내보낼 때 TTL 값이 1 씩 감소됨
  -TTL 값 0이 되는 장비에서 Packet 폐기
  -초기 Default TTL 값은 운영체제 종류에 따라 달라짐(윈도우 : 128, Linux/Unix : 64, 등)
  -Network Looping 현상을 방지하기 위해 사용

• Protocol (1byte)
  -Payload에 포함된 프로토콜
  -상위계층 프로토콜의 종류 -> ICMP,UDP,TCP

• Header Checksum (2bytes)
  -IP Header의 오류나 변조여부를 확인하기 위한 값
  -Header를 word 단위(2bytes)로 checksum

13~20 bytes Field

• Source IP Address (4bytes)
  -출발지 IP 주소

• Destination IP Address (4byts)
  -목적지 IP 주소

📌IP TTL 실습