IP address

박정훈·2021년 1월 7일

IP address IPv4 IPv6 IP주소 internet ip lan network wan 공인 IP 네트워크 사설 IP

network

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1. Network

두개 이상의 통신가능한 장치들이 자원을 공유하거나 데이터를 주고 받을 수 있게 하는 통신체계
네트워크는 지리적범위에 따라 2가지로 나눈다.

LAN
근거리 영역 네트워크
회사, 학교, 연구소 등에서 비교적 가까운 거리에 있는 컴퓨터, 프린터 등과 같은 자원을 연결하여 구성한다.
장치 간의 거리가 짧아 데이터의 전송 속도가 빠르고, 에러 발생율이 낮다.
근거리 통신망에서는 주로 버스형이나 링형 구조를 사용한다.
WAN
광대역 네트워크
광대역 통신망으로써 LAN보다 넓은 지역을 나타내며 지역과 지역, 지방과 지방, 나라와 나라 또는 대륙과 대륙을 연결하는 통신망
국가와 국가 혹은 대륙과 대륙 등과 같이 멀리 떨어진 장치들을 연결하여 구성한다.
장치 간의 거리가 멀기 때문에 통신 속도가 느리고, 에러 발생률이 높다.

일반적으로 규모에 따른 네트워크 종류는 아래와 같다.

PAN(Personal Area Network): 가장 작은 규모의 네트워크
LAN(Local Area Network)
MAN(Metropolitan Area Network): 대도시 영역 네트워크
WAN(Wide Area Network)

2. Internet

인터넷이란 TCP/IP 프로토콜을 기반으로 하여 전 세계 수많은 컴퓨터와 네트워크들이 연결된 광범위한 컴퓨터 통신망이다.

인터넷은 유닉스 운영체제를 기반으로 한다.
인터넷에 연결된 모든 컴퓨터는 고유한 IP주소를 갖는다.

2.1. protocol

네트워크를 통하여 데이터를 주고 받기 위한 표준화된 통신 규약

프로토콜을 표준화하는 국제 단체
- IETF
  주로 인터넷 관련 표준 프로토콜 표준화
- 3GPP, 3GPP2
  무선 통신 프로토콜 표준화
- ITU-T
  전화와 관련된 프로토콜 표준화

3. 인터넷 주소 체계

인터넷 주소 체계는 MAC 주소, IP 주소, 포트 번호와 같은 숫자가 있다.

3.1. MAC 주소

데이터 링크 층(OSI 계층 모델)에서 사용하는 주소 체계.
물리적으로 연결되어 있는 노드 간 프레임 전송에 사용된다.
보통 NIC(Network Interface Card)이라 불리는 LAN 확장 카드에 하드웨어적으로 정보가 저장되어 있으며, 물리 주소(Physical Address) 또는 이더넷 하드웨어 주소(Ethernet Hardware Address, EHA)라고도 불린다.
48비트로 구성되어 있으며, 앞의 24비트는 하드웨어 제조업체의 고유 ID, 뒤의 24비트는 NIC종속 주소이다.

3.2. IP 주소(Internet Protocol adress)

네트워크 층(OSI 계층 모델)에서 사용하는 주소 체계.
인터넷에 연결된 모든 컴퓨터 자원을 구분하기 위한 고유한 주소이다.
MAC 주소가 물리 주소라고 하는 것에 반하여 IP주소는 논리 주소라고도 한다.

포트 번호

두 개의 프로세스(실행 중인 응용 프로그램)간 메시지 전달에 사용된다.
16비트로 구성되어 있어 최대 65536개의 응용 프로그램 식별이 가능하다.

0~1023의 포트 번호는 잘 알려진 포트(well-known port)라고 하며 IANA에서 할당한다.
텔넷, 이메일 송수신 등 오랫동안 사용되고 있는 응용 프로그램에서 사용한다.
1024~49,151의 포트 번호는 등록 포트라고 하며, 잘 알려진 포트와 마찬가지로 주로 서버에서 사용된다.
49,152~65,535의 포트 번호는 주로 클라이언트에서 임시로 사용하며, 동적 포트 또는 임시 포트라고 한다.

4. IPv4(Internet Protocol version 4)

IP 계층(TCP/IP 프로토콜 계층 모델)에서 사용되는 32비트 주소. 라우터나 호스트의 인터넷 연결을 범용적이고 유일하게 만들어주는 식별자이다.

이 주소의 범위는 숫자로 8비트씩 4부분, 총 32비트로 구성되어 있다.
즉, 한 자리당 0~255 사이의 숫자를 쓰고 .으로 구분하여 나타낸다.(8비트로 나타낼 수 있는 수의 범위가 0~255이기 때문이다.)
따라서 0.0.0.0부터 255.255.255.255까지 나타낼 수 있다. 총 42억 9496만 7296개의 IP주소가 존재 할 수 있다.
이 중 중간의 일부 번호들은 특별한 용도를 위해 예약되어 있다. 예를 들어 127.0.0.1은 localhost로 자기 자신을 가리킨다.
IP주소는 크게 네트워크 식별자와 네트워크 내 호스트 식별자로 구성되어 있다. 호스트 식별자의 모든 비트가 0이면 IPv4 주소가 네트워크 주소를 의미하며, 호스트 식별자의 모든 비트가 1이면 직접 브로드캐스트 주소를 의미한다.
네트워크 부분의 길이에 따라 다음과 같이 A 클래스에서 E 클래스까지 총 5단계로 구성되어 있다.
1. A Class
  - 국가나 대형 통신망에 사용(0~127로 시작, 0~127.XXX.XXX.XXX)
  - A Class의 네트워크 주소는 0~127로 시작하지만, 0번과 127번은 예약된 주소이므로 실질적으로는 1~126으로 시작한다.
  - 네트워크 주소: 8비트, 호스트 주소: 24비트
2. B Class
  - 중대형 통신망에 사용(128~191로 시작, 128~191.XXX.XXX.XXX)
  - 네트워크 주소: 16비트, 호스트 주소: 16비트
3. C Class
  - 소규모 통신망에 사용(192~223으로 시작, 192~223.XXX.XXX.XXX)
  - 네트워크 주소: 24비트, 호스트 주소: 8비트
4. D Class
  - 멀티캐스트용으로 사용
5. E Class
  - 실험적 주소이며 공용되지 않는다.

4.1. 공인 IP(Public IP)

인터넷 사용자의 로컬 네트워크를 식별하기 위해 ISP(인터넷 서비스 공급자)가 제공하는 IP주소이다. 공용 IP 주소라고도 불리며 외부에 공개되어 있는 IP주소이다.

공인 IP는 전세계에서 유일한 IP 주소를 갖는다.
공인 IP 주소가 외부에 공개되어 있기에 인터넷에 연결된 다른 PC로부터의 접근이 가능하다. 따라서 공인 IP 주소를 사용하는 경우에는 방화벽 등의 보안 프로그램을 설치할 필요가 있다.

4.2. 사설 IP(Private IP)

일반 가정이나 회사 내 등에 할당된 네트워크의 IP주소이며, 로컬 IP, 가상 IP라고도 한다. IPv4의 주소부족으로 인해 subnetting된 IP이기 때문에 라우터에 의해 로컬 네트워크상의 PC장치에 할당된다.

사설 주소 공간(Private Address Space)
사설 주소 공간을 사용하는 네트워크를 사설 네트워크(Private Network)라고 한다.
인터넷에서 공인된 IP 주소를 사용하지 않고, 사적인 용도로 임의 사용하는 IP주소, 인터넷과 연동되지 않는 독립 네트워크에서 쓰인다.
사설 IP 범위
- A Class
  10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
- B Class
  172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
- C Class
  192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

4.3. 사설 IP와 공인 IP의 차이

사설 IP주소만으로는 인터넷에 직접 연결할 수 없다. 라우터를 통해 1개의 공인 IP만 할당하고, 라우터에 연결된 개인 PC는 사설 IP를 각각 할당 받아 인터넷에 접속할 수 있게 된다.

4.4. 고정 IP와 유동 IP

고정 IP는 컴퓨터에 고정적으로 부여된 IP로 한번 부여되면 IP를 반납하기 전까지는 다른 장비에 부여할 수 없는 IP 주소를 말한다.
유동 IP는 장비에 고정적으로 IP를 부여하지 않고 컴퓨터를 사용할 때 남아 있는 IP 중에서 돌아가면서 부여하는 IP를 뜻한다.
인터넷 상에서 서버를 운영하고자 할 때는 공인 IP를 고정 IP로 부여해야 한다는 것이 중요하다. 유동 IP인 경우에는 IP가 계속해서 바뀌므로 특정 서버에 접속을 할 수가 없다.
우리가 집에서 사용하는 인터넷 서비스 업체는 각 가정마다 공인 IP를 유동 IP로 부여하고, 공유기 내부에서는 사설 IP를 유동 IP로 부여하는 것이 일반적이라고 보면 될 것이다.

5. IPv6(Internet Protocol version 6)

IPv6은 현재 사용하고 있는 IP 주소 체계인 IPv4의 주소 부족 문제를 해결하기 위해 개발되었다.

또한 IPv4에서 자주 사용하지 않는 헤더 필드를 제거하여 헤더 포맷을 단순하게 하였으며 효과적인 QoS(Quality of Service, 통신 서비스 품질)서비스를 지원한다.
IPv4에서는 보안 기능이 포함되어 있지 않아서 IPsec(Internet Protocol Security)이라는 보안 프로토콜을 별도로 설치해야 했으나, IPv6에서는 이러한 문제점을 해결하고자 보안과 개인 보호 기능을 추가하여 종단간 암호화 기능을 제공한다.
주소 형태를 기술하는 필드인 포맷 접두사와 순수한 주소를 나타내는 주소 필드로 구성된다.

5.1. IPv6의 구성

16비트씩 8부분, 총 128비트로 구성되어 있다.
각 부분을 16진수로 표현하고, 콜론(:)으로 구분한다.
IPv6은 다음과 같이 네 가지 주소 체계로 나누어진다.
1. 링크 로컬 주소
  - 내부 네트워크 내에서만 사용할 수 있는 주소
  - 한 네트워크 안에서만 통용되는 주소로, 그 네트워크 안에서만 구분하기 위해 사용
2. 글로벌 유니캐스트(Unicast)
  단일 송신자와 단일 수신자 간의 통신(1:1 통신에 사용)
3. 멀티캐스트(Multicast)
  단일 송신자와 다중 수신자 간의 통신(1:N 통신에 사용)
4. 애니캐스트(Anicast)
  단일 송신자와 가장 가까이 있는 단일 수신자 간의 통신(1:1 통신에 사용)