요약
- IP 주소 : IPv4, IPv6
- ARP : MAC 주소를 알아내는 프로토콜
- 라우터, 라우팅
네트워크 계층
- LAN을 너멍서 다른 네트워크와 통신하기 위해 필요한 계층
- IP 주소를 이용해 송수신지 대상을 지정, 라우팅(경로를 결정)을 통해 다른 네트워크와 통신
데이터 링크 계층의 한계
- 물리 계층과 데이터 링크 계층만으로는 다른 네트워크까지의 도달 경로를 파악하기 어렵다.
-> 이는 IP 주소를 이용해 수신지 주소를 설정하거나, 라우팅이 네트워크 계층에서 이루어지기 때문이다. - MAC 주소만으로는 모든 네트워크에 속한 호스트의 위치를 특정하기 어렵다.
IP(Internet Protocol)
- 네트워크 계층의 핵심적 프로토콜
- IP 버전 4(IPv4), IP 버전 6(IPv6)
IP 기능
- IP 주소 지정 : IP 주소를 바탕으로 송수신 대상을 지정
- IP 단편화 : 전송하고자 하는 패킷의 크기가 *MTU라는 최대 전송 단위보다 클 경우 MTU 크기 이하의 다수 패킷으로 나누는것을 의미
*MTU = 한 번에 전송가능한 IP 패킷의 최대 크기를 의미(IP 패킷의 헤더도 포함), 일반적으로 1500바이트
IPv4
- 프레임의 데이터 필드에는 상위 계층에서 전달받거나 상위 계층으로 전달해야 할 내용이 명시됨
IPv4 패킷은 프레임의 페이로드로 데이터 필드에 명시 - 식별자, 플래그, 단편화 오프셋, TTL, 프로토콜, 송신지 IP 주소, 수신지 IP 주소 총 7개로 구성
하나씩 간단하게 살펴보자,
식별자 - 말 그대로 해당 패킷을 식별하기 위해 할당된 번호
플래그 - 총 세개의 비트로 구성, 첫 번재 비트는 사용X, DF : IP 단편화 수행 여부(0 O, 1 X), MF : 마지막 패킷인지(0: 마지막패킷)
단편화 오프셋 - 첫 패킷 데이터로 부터 얼마나 떨어져있는지 나타냄
TTL(Time To Live) - 패킷의 수명(네트워크 상 무의미한 패킷이 네트워크상에 지속적으로 남아있음을 방지)
프로토콜 - 상위 계층의 프로토콜이 무엇인지 나타냄
IPv6
- IPv4의 주소의 총량이 부족하여 나온 주소 체계
- 다음 헤더, 홉 제한, 송신지 IP 주소, 주신지 IP 주소 네가지로 구성
다음 헤더 - 상위 계층의 프로토콜을 가리키거나 확장 헤더를 가리킴
홉 제한 - 패킷 수명
ARP
- 상대 호스트의 IP 주소는 알지만 MAC주소를 모를때 사용하는 프로토콜
즉, IP 주소를 통해 MAC 주소를 알아내는 프로토콜 - ARP 요청(모든 호스트에게 브로드캐스트) -> ARP 응답(해당 호스트를 제외한 호스트는 요청을 무시) -> ARP 테이블 갱신(매번 ARP 요청을 할 수 없으니, 테이블에 해당 호스트의 정보를 일정시간동안 저장해놓고 통신한다)
주의사항
1. ARP는 동일 네트워크에 속한 호스트의 MAC 주소를 알아내기 위해 사용하는 프로토콜
2. 다른 네트워크에 속한 호스트에게 패킷을 보내야 할 경우 네트워크 외부로 나가기 위한 라우터의 MAC 주소를 알아내어 패킷을 전송
IP 주소
- 네트워크 주소와 호스트 주소로 이루어짐
- 네트워크 주소 : 호스트가 속한 특정 네트워크를 식별
- 호스트 주소 : 네트워크 내에서 특정 호스트를 식별하는 역할
- 공인 IP : 전 세계에서 고유한 IP 주소
- 사설 IP : 사설 네트워크에서 사용하기 위한 IP 주소
공인 IP와 사설 IP간의 통신을 위해 IP 주소 변환을 해야하는데, 해당 기술(NAT)을 해주는게 NAT 라우터이다.
라우팅
- 패킷이 이동할 최적의 경로를 설정한 뒤 해당 경로로 패킷을 이동시키는 것
라우터
- 네트워크 계층의 핵심 기능을 담당
- 우리가 보낸 패킷은 여러 대의 라우터를 거치며 수신지까지 이동한다.
이렇게 라우팅 도중 패킷이 호스트와 라우터 간에, 혹은 라우터와 라우터 간에 이동하는 하나의 과정을 홉이라고 부른다.
즉, 패킷은 여러 홉을 거쳐 라우팅될 수 있다.
라우팅 테이블
- 라우터를 통해 우리는 라우팅을 한다. 즉, 라우터는 네트워크 계층의 물리적 장비이고, 라우팅은 내부 알고리즘에 해당 된다.
라우팅 테이블은 이런 라우팅을 어떻게 할 것인지 수신지까지 도달하기 위한정보를 명시한 일종의 표와 같은 정보이다. - 정보에는
수신지 IP 주소와 서브넷 마스크 : 최종적으로 패킷을 전달할 대상을 의미
다음 홉 : 최종 수신지까지 가기 위해 다음으로 거쳐야 할 호스트의 IP주소나 인터페이스를 의미(게이트웨이라고도 명시됨)
네트워크 인터페이스 : 패킷을 내보낼 통로
메트릭 : 해당 경로로 이동하는 데에 드는 비용
라우팅 프로토콜
- 라우터끼리 자신들의 정보를 교환하며 패킷이 이동할 최적의 경로를 찾기 위한 프로토콜
- AS 내부에서 수행(IGP_RIP, OSPF) vs AS 외부에서 수행(EGP_BGP)
IGP(AS 내부에서 수행)
- RIP : 거리 벡터 사용 (인접한 라우터끼리 경로 정보를 주기적으로 교환하여 거리 정보 갱신)
- OSPF : 링크 사용 (네트워크의 상태를 그래프의 형태로 링크 상태 데이터베이스에 저장)
EGP(AS 외부에서 수행)
- BGP : AS 간의 통신에서 사용되는 대표적인 프로토콜
기본 숙제
IPv4의 대표적인 기능 두 가지를 골라보세요.(p.147)
(2,3)
- 신뢰성 있는 전송
- IP 주소 지정
- IP 단편화
- IP 주소 변환
라우팅 프로토콜과 관련한 아래 설명을 읽고 옳은 것을 골라보세요.(p.187)
라우팅 프로토콜은 AS 내부에서 수행되는 IGP와 AS 외부에서 수행되는 EGP로 나뉩니다. RIP는 대표적인 거리 벡터 라우팅 프로토콜이고, OSPF는 대표적인 링크 상태 라우팅 프로토콜입니다.
추가 숙제
본인 컴퓨터의 IP 주소와 MAC 주소 파악해보기
MAC 주소 (뒷 부분 짜름)
IP 주소
참고 : 모든 출처 "혼자 공부하는 네트워크"
