# [컴퓨터 네트워크] 7장 - 네트워크층: 데이터 전송

성원·2026년 5월 31일
공부컴퓨터네트워크

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7.1 네트워크층 서비스 (Services)

네트워크층은 송신 호스트로부터 수신 호스트까지 종단 간(End-to-end) 패킷 전달을 담당하는 계층이다. 상위 계층인 전송 계층(Transport Layer)이 프로세스 간(Process-to-process) 통신을 담당한다면, 네트워크층은 장치 간(Node-to-node) 통신을 책임진다.

7.1.1 주요 기능 및 부가 기능

  • 패킷화 (Packetizing): 송신 측에서는 상위 계층의 데이터(페이로드)를 받아 네트워크층 헤더를 추가하는 캡슐화(Encapsulation)를 수행한다. 수신 측에서는 역캡슐화(Decapsulation)를 통해 상위 계층으로 페이로드를 전달한다. 이 과정에서 라우터는 패킷 내부의 페이로드를 변경하지 않고 헤더 정보만 참조하여 중계한다.
  • 라우팅 (Routing): 전체 네트워크 토폴로지를 기반으로 패킷이 송신지에서 목적지까지 이동할 최적의 경로를 백그라운드 알고리즘을 통해 결정하는 과정이다.
  • 포워딩 (Forwarding): 라우터의 입력 인터페이스로 유입된 패킷을 라우팅 테이블(Routing Table)을 참조하여 적절한 출력 인터페이스로 이동시키는 라우터 내부의 로컬 동작이다.
  • 오류 제어 및 기타 제어: IP 프로토콜 자체는 오류 검출 시 패킷을 단순히 폐기하는 비신뢰성 서비스이지만, 보완 프로토콜인 ICMP를 활용하여 송신 측에 오류 알림 메시지를 전송한다. 흐름 제어(Flow Control)와 혼잡 제어(Congestion Control)는 주로 전송 계층(TCP)에서 전담하지만, 네트워크층에서도 패킷 폐기나 명시적 혼잡 알림을 통해 일부 관여한다.

7.2 패킷 교환 (Packet Switching)

네트워크층은 완벽한 패킷 교환(Packet-Switched) 방식을 채택하고 있다. 데이터는 패킷 단위로 분할되어 전송되며, 크게 비연결형인 데이터그램 방식과 연결지향형인 가상 회선 방식으로 나뉜다.

7.2.1 데이터그램 네트워크 (Datagram Networks)

인터넷(IP)의 기반이 되는 비연결형(Connectionless) 서비스 구조이다.

  • 동작 특성: 데이터 송신 전에 경로를 설정하는 예약 과정이 전혀 없다. 각 패킷은 서로 독립된 객체로 취급되며, 동일한 목적지로 향하는 패킷이라도 네트워크 혼잡도에 따라 유동적으로 서로 다른 경로를 통해 전송될 수 있다.
  • 헤더 정보: 라우터가 독자적으로 경로를 찾아야 하므로, 데이터그램 헤더에는 항상 최종 목적지의 논리 주소(Destination IP Address)가 온전하게 포함되어야 한다.
  • 장단점: 특정 링크나 라우터에 장애가 발생해도 동적으로 다른 경로를 탐색하므로 결함 감내(Fault Tolerance) 능력이 뛰어나다. 그러나 패킷이 송신된 순서와 다르게 수신측에 도착하는 역전 현상(Out-of-order)이 발생하므로, 상위 계층(TCP)에서 재정렬 및 재조립을 수행해야 한다.

7.2.2 가상 회선 네트워크 (Virtual-Circuit Networks)

과거 ATM, Frame Relay 등에서 주로 사용되던 연결지향형(Connection-oriented) 서비스 구조이다.

  • 동작 특성: 데이터를 전송하기 전에 송수신 호스트 간에 논리적인 전용 경로인 가상 회선을 먼저 수립(Setup)한다. 설정된 경로가 유지되는 동안 모든 패킷은 반드시 동일한 물리적 라우터 경로를 순서대로 통과한다.
  • 헤더 정보 및 자원 관리: 패킷 헤더에 전체 목적지 IP 주소 대신 짧은 크기의 가상 회선 식별자(VCI: Virtual Circuit Identifier)를 삽입하여 전송한다. 라우터는 유입된 포트 번호와 VCI의 조합을 기반으로 다음 출력 포트와 변경될 가상 회선 식별자(VCI)를 레이블 스위칭 방식으로 맵핑하여 포워딩한다. 데이터 전송이 끝나면 설정된 회선을 명시적으로 해제(Teardown)해야 한다.
  • 장단점: 패킷이 항상 송신된 순서대로 정확히 도착하며 대역폭 예약이 가능하여 품질(QoS) 보장에 유리하다. 반면, 경로 상의 라우터 하나만 고장 나도 가상 회선 전체가 끊어지며 연결 수립에 따른 지연(Delay)이 필수적으로 발생한다.

7.3 네트워크층의 성능 (Performance)

네트워크층의 성능지표는 크게 지연, 처리율, 패킷 손실률로 정량화된다.

7.3.1 지연 유형 (Types of Delay)

하나의 패킷이 라우터를 통과하여 목적지에 도달할 때까지 발생하는 총 지연 시간은 다음 4가지 요소의 합으로 계산된다.

Dtotal=Dtrans+Dprop+Dproc+DqueueD_{\text{total}} = D_{\text{trans}} + D_{\text{prop}} + D_{\text{proc}} + D_{\text{queue}}

  • 전송 지연 (Transmission Delay, DtransD_{\text{trans}}): 패킷의 모든 비트를 물리적 매체(링크)로 밀어내는 데 걸리는 시간이다. 패킷의 길이(LL, bits)와 링크의 대역폭(BB, bps)에 의해 결정된다.
    Dtrans=LBD_{\text{trans}} = \frac{L}{B}
  • 전파 지연 (Propagation Delay, DpropD_{\text{prop}}): 신호가 물리적 매체를 통해 한 노드에서 다음 노드까지 이동하는 데 걸리는 시간이다. 두 노드 간의 거리(DD, m)와 매체 내에서의 전파 속도(VV, m/s)에 의해 결정된다.
    Dprop=DVD_{\text{prop}} = \frac{D}{V}
  • 처리 지연 (Processing Delay, DprocD_{\text{proc}}): 라우터가 패킷을 수신한 후 헤더의 오류 검출(Checksum)을 수행하고, 라우팅 테이블을 검색하여 출력 인터페이스를 결정하는 데 소요되는 고정적 시간이다.
  • 큐잉 지연 (Queuing Delay, DqueueD_{\text{queue}}): 패킷이 출력 인터페이스 선택을 마치고 실제로 링크로 전송되기 전, 라우터 내부의 출력 큐(Buffer)에서 앞선 패킷들이 처리되기를 기다리는 대기 시간이다. 네트워크의 트래픽 밀도에 따라 가변적이며, 유입량이 처리량을 초과하면 무한정 늘어나다 결국 손실을 유발한다.

7.4 IPv4 프로토콜

IPv4(Internet Protocol version 4)는 인터넷에서 가장 널리 사용되는 비연결형, 비신뢰성 패킷 전송 프로토콜이다. 시스템은 오류 제어나 흐름 제어 없이 최선형(Best-effort)으로만 패킷을 전달하며, 헤더의 크기는 옵션을 제외하면 고정 20바이트이다.

7.4.1 IPv4 데이터그램 헤더 구조 (20~60 바이트)

  • Version (4비트): IP 프로토콜의 버전을 명시한다. IPv4이므로 4 (0100)로 고정된다.
  • IHL (Internet Header Length, 4비트): 헤더의 총 길이를 4바이트(32비트 워드) 단위로 나타낸다. 옵션이 없을 때 고정 헤더가 20바이트이므로 IHL 필드값은 최소 5 (0101)이며, 옵션이 최대로 포함될 때(60바이트)는 15 (1111)가 된다.
  • Total Length (16비트): 헤더와 페이로드(데이터)를 합한 데이터그램 전체 길이를 바이트 단위로 표시한다. 최대 전송 가능한 데이터그램의 크기는 216−1=65,5352^{16} - 1 = 65,535 바이트이다.
  • Time to Live (TTL, 8비트): 패킷이 네트워크 루프에 갇혀 무한히 순환하는 것을 방지하는 수명 필드이다. 라우터를 하나 통과(1 홉)할 때마다 이 값이 1씩 감소하며, 0이 되는 순간 라우터는 패킷을 폐기하고 송신자에게 ICMP Time Exceeded 메시지를 전송한다.
  • Protocol (8비트): IP 페이로드에 담긴 상위 계층 프로토콜이 무엇인지 정의한다. (예: ICMP = 1, TCP = 6, UDP = 17)
  • Header Checksum (16비트): 데이터 영역을 제외한 오직 IP 헤더 영역의 오류만 검출하는 필드이다. 라우터를 통과할 때마다 TTL 필드가 변경되므로, 모든 라우터는 이 Checksum 값을 매 홉마다 재계산해야 한다.
  • Source IP Address (32비트): 송신자의 IPv4 논리 주소이다.
  • Destination IP Address (32비트): 최종 수신자의 IPv4 논리 주소이다.

7.4.2 단편화 및 재조립 (Fragmentation and Reassembly)

각 물리 네트워크 링크는 한 번에 전송할 수 있는 프레임의 최대 데이터 크기인 MTU(Maximum Transmission Unit) 한계치를 가진다. 유입된 IP 패킷의 크기가 출력 링크의 MTU보다 클 경우 라우터는 패킷을 쪼개는 단편화(Fragmentation)를 수행한다.

  • Identification (16비트): 동일한 원본 데이터그램에서 쪼개진 단편 패킷들이라는 것을 식별하기 위해 부여되는 고유 일련번호이다. 재조립 시 이 값이 같은 것끼리 묶는다.
  • Flags (3비트): 단편화 제어를 위한 상태 플래그이다.
    • D비트 (Don't Fragment): 이 값이 1이면 라우터는 패킷을 단편화할 수 없다. 만약 MTU가 패킷보다 작은 링크를 만나면 패킷을 폐기하고 ICMP 오류를 반환한다.
    • M비트 (More Fragments): 이 값이 1이면 뒤에 단편 패킷이 더 남아있음을 뜻하고, 0이면 해당 패킷이 마지막 단편 조각임을 의미한다.
  • Fragment Offset (13비트): 원본 데이터그램의 전체 페이로드에서 해당 단편 조각의 데이터가 시작되는 상대적 위치를 나타낸다. 단위를 맞추기 위해 8바이트 단위의 오프셋 배수로 기록한다. 따라서 실제 바이트 위치를 구하려면 이 필드 값에 8을 곱해야 한다.

단편화 계산 예제

  • 원본 데이터그램: 전체 길이(Total Length) = 4020바이트 (헤더 20B + 데이터 4000B), Identification = 999
  • 출력 링크의 MTU가 1420바이트일 때 (단편 패킷당 최대 데이터 크기는 1420−20=14001420 - 20 = 1400바이트이며, 1400은 8의 배수이므로 단편화 가능)
  1. 첫 번째 단편: Total Length = 1420B (데이터 1400B), Flags(M=1), Offset = 0 (0÷80 \div 8)
  2. 두 번째 단편: Total Length = 1420B (데이터 1400B), Flags(M=1), Offset = 175 (1400÷81400 \div 8)
  3. 세 번째 단편: Total Length = 1220B (데이터 1200B), Flags(M=0), Offset = 350 (2800÷82800 \div 8)
  • 재조립의 주체: 단편화는 경로 상의 어떤 라우터에서든 일어날 수 있지만, 재조립은 중간 라우터에서 절대 수행하지 않고 최종 목적지 호스트에서만 수행한다. 라우터의 연산 부담을 줄이고 패킷들이 서로 다른 경로로 이동할 수 있기 때문이다.

7.5 IPv6 프로토콜

IPv4의 32비트 주소 고갈 문제를 근본적으로 해결하기 위해 제정된 차세대 인터넷 프로토콜이다. 주소 공간을 128비트로 확장하여 사실상 무한대에 가까운 IP 주소를 제공한다.

7.5.1 IPv6의 특징 및 개선점

  • 기본 헤더 크기 고정: 헤더 구조를 단순화하여 옵션 필드를 기본 헤더에서 분리하고, 40바이트 고정 크기 헤더를 채택하였다. 이로 인해 라우터의 패킷 처리 속도가 비약적으로 향상되었다.
  • 단편화 매커니즘의 변화: IPv6 환경에서는 중간 라우터가 패킷 단편화를 절대 수행하지 않는다. 송신 호스트가 데이터를 보내기 전 경로 상의 최소 MTU를 파악하는 Path MTU Discovery를 사전에 수행하여 링크 크기에 맞게 패킷을 생성해야 한다. 만약 라우터가 자신의 MTU보다 큰 IPv6 패킷을 만나면 즉시 패킷을 폐기하고 송신자에게 ICMPv6 "Packet Too Big" 메시지를 보낸다.
  • 체크섬 제거: 데이터 링크 계층(L2)과 전송 계층(L4)에서 오류 검출을 중복 수행하므로 라우터의 연산 오버헤드를 줄이기 위해 네트워크층 헤더 체크섬을 완전히 삭제했다.

7.5.2 IPv6 기본 헤더 구조 (40 바이트 고정)

  • Version (4비트): IP 프로토콜 버전 번호이다. IPv6이므로 6 (0110)이 기록된다.
  • Traffic Class (8비트): IPv4의 Type of Service(ToS) 필드에 대응하며, 패킷의 클래스나 우선순위를 지정하여 서비스 품질(QoS) 차등화에 사용된다.
  • Flow Label (20비트): 특정 송수신 간의 패킷 흐름(Flow)을 식별하기 위해 신설된 필드이다. 실시간 멀티미디어 트래픽 등 동일한 흐름에 속한 패킷들을 라우터가 내부적으로 동일 경로 및 동일 가상 회선처럼 신속하게 포워딩할 수 있도록 라우팅 효율을 극대화한다.
  • Payload Length (16비트): 고정 헤더 40바이트를 제외한 뒤따르는 확장 헤더 및 상위 계층 데이터(페이로드)의 총 길이를 바이트 단위로 나타낸다.
  • Next Header (8비트): IPv4의 Protocol 필드와 유사한 기능을 수행한다. 기본 헤더 바로 뒤에 이어지는 헤더가 어떤 유형(확장 헤더 또는 TCP/UDP 전송 계층 헤더)인지 지시한다. (예: Hop-by-Hop 옵션 헤더 = 0, TCP = 6, UDP = 17, Fragmentation 확장 헤더 = 44)
  • Hop Limit (8비트): IPv4의 TTL 필드와 완전히 동일한 역할을 수행한다. 라우터를 거칠 때마다 1씩 감소하며 0이 되면 패킷이 폐기된다.
  • Source Address (128비트): 송신자의 IPv6 논리 주소이다.
  • Destination Address (128비트): 최종 수신자의 IPv6 논리 주소이다.

7.6 보완 프로토콜 (ICMP & ICMPv6)

IP 프로토콜은 에러를 보고하거나 복구하는 능력이 없다. 이를 보완하여 네트워크 상의 에러 상황을 인지하고 진단하기 위해 ICMP(Internet Control Message Protocol)가 함께 동작한다.

7.6.1 ICMPv4 메시지 분류

ICMP 메시지는 네트워크 계층 패킷 내부에 캡슐화되어 전송되며 크게 두 범주로 나뉜다.

  • 오류 보고 메시지 (Error-Reporting Messages): 라우터나 목적지 호스트가 패킷 처리 중 문제를 발견했을 때 송신 호스트에게 이를 보고하는 메시지이다. (절대 ICMP 메시지 자체에 대해서는 에러 보고 메시지를 중복 생성하지 않는다.)
    • Destination Unreachable (Type 3): 라우팅 테이블에 경로가 없거나 포트가 닫혀 있어 패킷을 최종 목적지에 전달할 수 없을 때 발생한다.
    • Source Quench (Type 4): 네트워크 혼잡으로 인해 라우터 큐가 포화되어 패킷이 폐기되었으니 송신 속도를 줄이라고 경고하는 메시지이다.
    • Time Exceeded (Type 11): 패킷의 TTL 값이 0이 되어 패킷을 폐기했음을 알리거나, 단편화된 조각들이 제한 시간 내에 모두 도착하지 못해 재조립에 실패했을 때 발생한다.
    • Parameter Problem (Type 12): IP 헤더 자체에 변형이나 심각한 매개변수 오류가 발견되어 패킷을 폐기했음을 통보한다.
    • Redirection (Type 5): 호스트가 패킷을 보낼 때 더 최적화된 경로의 라우터가 존재함을 인지시키고 라우팅 테이블을 갱신하도록 유도한다.
  • 질의 메시지 (Query Messages): 네트워크 상태를 진단하거나 호스트 정보를 획득하기 위해 쌍으로 주고받는 메시지이다.
    • Echo Request (Type 8) / Echo Reply (Type 0): 대상 노드의 활성화 여부 및 왕복 시간(RTT)을 측정하는 질의 구조이다. (대표적 유틸리티: ping)

7.6.2 ICMPv6의 통합

IPv6로 넘어오면서 과거 IPv4에서 개별적으로 동작하던 주소 변환 프로토콜(ARP)과 그룹 관리 프로토콜(IGMP)의 기능이 ICMPv6 하나로 통합 및 흡수되었다.

  • 이웃 탐색 프로토콜 (NDP, Neighbor Discovery Protocol): IPv4의 ARP 역할을 대체한다. 동일 링크 상의 다른 장치의 MAC 주소를 찾기 위해 Neighbor Solicitation 메시지를 멀티캐스트하고, 대상 장치가 Neighbor Advertisement 메시지로 자신의 MAC 주소를 응답한다.
  • 그룹 멤버십 관리 (MLD): IPv4의 IGMP 기능을 대체하여 호스트가 특정 멀티캐스트 그룹에 참여(Join)하거나 탈퇴(Leave)함을 라우터에 알리는 처리를 수행한다.

7.7 IPv4에서 IPv6로의 천이 (Transition)

전 세계 모든 라우터와 호스트의 IP 버전을 동시에 변환하는 것은 불가능하므로, 두 버전이 안전하게 공존하며 점진적으로 전환할 수 있도록 세 가지 마이그레이션 기술을 지원한다.

7.7.1 이중 스택 (Dual Stack)

하나의 호스트나 라우터에 IPv4와 IPv6 프로토콜 스택을 동시에 모두 탑재하는 방식이다. 패킷을 송수신할 때 목적지 주소의 유형에 따라 적절한 주소 체계와 헤더 포맷을 동적으로 선택하여 처리한다. DNS 질의를 통해 IPv4 주소(A 레코드)와 IPv6 주소(AAAA 레코드)를 모두 조회할 수 있어야 한다.

7.7.2 터널링 (Tunneling)

IPv6를 지원하는 두 노드가 중간에 IPv4 전용 라우터들로만 구성된 네트워크 영역을 통과해야 할 때 사용하는 기술이다.

  • 동작 원리: IPv6 패킷 전체를 하나의 순수한 데이터(페이로드) 취급하여, 그 외부에 IPv4 헤더를 추가로 씌우는 캡슐화(Encapsulation)를 진행한다. 중간의 IPv4 라우터들은 패킷 내부의 IPv6 내용은 보지 못하고 외측 IPv4 헤더만 보고 포워딩을 수행한다. 터널의 종단에 있는 IPv6 라우터가 외측 IPv4 헤더를 떼어내는 역캡슐화(Decapsulation)를 수행하여 원래의 IPv6 패킷을 복원한다.

7.7.3 헤더 변환 (Header Translation)

네트워크 상의 송신자는 IPv6만 사용하고 수신자는 IPv4만 사용하여, 두 장치 간에 프로토콜 버전이 직접적으로 호환되지 않을 때 중간 게이트웨이에서 헤더 구조 자체를 변환하는 기법이다. IPv6 헤더의 필드들을 그에 상응하는 IPv4 헤더 필드로 일대일 매핑 및 갱신(주소 변환 포함)하여 패킷 구조를 완전히 재빌드한다.

스스로 확인해보기

[ 패킷 교환 및 성능 ]

Q1. 데이터그램 네트워크와 가상 회선 네트워크의 패킷 포워딩 기준(헤더 참조 필드)의 차이점을 서술하시오.

  • 모범 답안: 데이터그램 네트워크는 패킷이 독립적으로 라우팅되므로 패킷 헤더에 포함된 최종 목적지 논리 주소(Destination IP Address)를 참조하여 포워딩한다. 반면 가상 회선 네트워크는 설정된 고정 경로를 따라 이동하므로 헤더에 삽입된 짧은 크기의 가상 회선 식별자(VCI)를 참조하여 포워딩한다.

Q2. 어떤 패킷의 크기가 2000바이트이고 링크의 대역폭이 10Mbps일 때, 이 링크에서 발생하는 전송 지연(Transmission Delay)을 계산하시오.

  • 모범 답안: 전송 지연은 패킷 길이(LL)를 대역폭(BB)으로 나눈 값이므로, 2000 bytes×8 bits/byte10,000,000 bps=16,00010,000,000=0.0016 초=1.6 ms\frac{2000 \text{ bytes} \times 8 \text{ bits/byte}}{10,000,000 \text{ bps}} = \frac{16,000}{10,000,000} = 0.0016 \text{ 초} = 1.6 \text{ ms}이다.

[ IPv4 & IPv6 스펙 ]

Q3. IPv4 헤더의 IHL 필드 값이 6 (0110)으로 설정되어 있다면, 이 IP 헤더의 총 바이트 크기는 얼마이며 옵션 필드는 몇 바이트를 차지하는지 계산하시오.

  • 모범 답안: IHL 필드는 4바이트 워드 단위를 나타내므로 헤더의 총 크기는 6×4=246 \times 4 = 24 바이트이다. IPv4의 기본 고정 헤더 크기가 20바이트이므로, 옵션 필드는 총 24−20=424 - 20 = 4 바이트를 차지하고 있음을 알 수 있다.

Q4. IPv4 패킷 단편화 시, 중간 라우터에서 단편화 조각들의 재조립을 수행하지 않고 오직 최종 목적지 호스트에서만 재조립을 수행하는 이유를 원인 측면에서 서술하시오.

  • 모범 답안: 인터넷은 데이터그램 방식을 취하므로 쪼개진 단편 패킷들이 서로 다른 경로를 통해 목적지로 이동할 수 있다. 따라서 중간 라우터는 모든 조각을 수집할 수 없으며, 라우터에 재조립 오버헤드가 가해지는 것을 방지하고 패킷 처리 효율을 높이기 위해 최종 목적지에서만 재조립을 수행한다.

Q5. IPv4 단편화 헤더 필드 중 Fragment Offset 필드 값이 200일 때, 이 단편 조각의 데이터가 원본 데이터그램 페이로드에서 실제로 시작하는 위치는 몇 번째 바이트인지 구하시오.

  • 모범 답안: Fragment Offset 필드는 8바이트 단위를 기준으로 오프셋을 기록하므로, 실제 원본 데이터에서의 시작 바이트 위치는 200×8=1600200 \times 8 = 1600 번째 바이트이다.

Q6. IPv6 프로토콜이 중간 라우터에서의 단편화(Fragmentation)를 전면 금지한 방식과, 이로 인해 라우터가 자신의 MTU보다 큰 IPv6 패킷을 수신했을 때의 처리 메커니즘을 서술하시오.

  • 모범 답안: IPv6는 라우터의 패킷 처리 지연을 최소화하기 위해 라우터 단편화를 금지했다. 라우터가 자신의 출력 링크 MTU보다 큰 IPv6 패킷을 수신하면 해당 패킷을 즉시 폐기하고, 송신 호스트에게 ICMPv6 "Packet Too Big" 오류 메시지를 보내 송신측이 Path MTU Discovery를 통해 패킷 크기를 스스로 줄여서 재송신하도록 유도한다.

Q7. IPv6 기본 헤더에서 패킷 흐름을 식별하여 실시간 트래픽 처리 효율을 높이고, 라우터가 테이블 검색 없이 신속한 가상 회선 스타일의 포워딩을 수행할 수 있도록 돕는 필드의 명칭을 쓰시오.

  • 모범 답안: 플로우 레이블 (Flow Label) 필드

[ 보완 프로토콜 및 천이 기법 ]

Q8. IPv4 환경에서 수신측으로 가던 패킷의 TTL 필드가 0이 되어 라우터가 이를 폐기했을 때, 송신측으로 장애 유발 사실을 알리기 위해 전송하는 ICMP 메시지의 명칭을 쓰시오.

  • 모범 답안: ICMP Time Exceeded (Type 11) 메시지

Q9. IPv6 네트워크에서 동일 링크 상에 존재하는 인접 장비의 하드웨어 주소를 알아내기 위해 ARP 대신 사용하는 ICMPv6 내부 프로토콜 및 해당 메시지 쌍의 명칭을 서술하시오.

  • 모범 답안: 이웃 탐색 프로토콜(NDP)을 사용하며, 주소 확인을 요청하는 Neighbor Solicitation 메시지와 이에 응답하여 MAC 주소를 알려주는 Neighbor Advertisement 메시지 쌍을 사용한다.

Q10. IPv6 전용 노드 간에 통신할 때, 중간 경로에 IPv4 전용 라우터들로만 구성된 네트워크 영역이 존재할 경우 이 영역을 통과하기 위해 IPv6 패킷 외부에 IPv4 헤더를 덧씌워 중계하는 천이 기술의 명칭을 쓰시오.

  • 모범 답안: 터널링 (Tunneling)

핵심 요약

  • 네트워크층 서비스: 종단 간 패킷화, 라우팅, 포워딩 담당. IP는 비연결형 최선형 서비스를 제공.
  • 데이터그램 vs 가상회선: 데이터그램은 독립 경로 라우팅 및 목적지 IP 주소 기반 포워딩 수행. 가상회선은 수립된 고정 경로 사용 및 VCI 기반 레이블 교환 포워딩 수행.
  • 총 지연 시간: 전송 지연(L/BL/B), 전파 지연(D/VD/V), 처리 지연, 큐잉 지연의 합산으로 구성.
  • IPv4 단편화 수치 계산: 고정 헤더 20B 기준. Identification으로 식별하며, Fragment Offset 필드 값에 8을 곱해 원본 바이트 위치 산출. 최종 수신지 호스트에서만 재조립.
  • IPv6 설계 혁신: 128비트 주소 체계, 40B 고정 헤더 구성으로 체크섬 제거. 라우터 단편화 완전 금지 및 송신측 Path MTU Discovery 의무화. Flow Label(20비트)을 통한 품질 고도화.
  • 보완 및 통합: ICMPv4는 에러 보고와 질의 기능 수행. ICMPv6로 발전하며 ARP(→NDP)와 IGMP(→MLD) 기능을 내부에 완전 흡수 통합.
  • IPv6 전환 기술: Dual Stack(프로토콜 공존), Tunneling(IPv4망 내 IPv6 패킷 캡슐화 포장), Header Translation(헤더 구조 일대일 변환 가공).

참고문헌

  • Forouzan, B. A. (2013). Data Communications and Networking (6th ed.). McGraw-Hill.
  • 번역: 이재광, 김중규, 이경현, 홍충선. 데이터 통신과 네트워킹 TCP/IP 프로토콜 기반 (개정 6 수정판). 퍼스트북.
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