이 글은 보초님 깃허브 레포를 참고해서 공부한 글입니다
IP 주소는 무엇이며, 어떤 기능을 하고 있나요?
IP 란
IP(Internet Protocol address) 는 컴퓨터 네트워크에서 장치들이 서로를 인식하고 통신을 하기 위해서 사용하는 고유한 주소이다.
IP 주소는 크게 IPv4, IPv6 로 2가지 버전으로 나뉜다.
IP 기능
- 식별 기능
- 네트워크 내의 각 기기에 고유한 식별자를 제공한다.
- 위치 지정 기능
- 데이터 패킷이 올바른 목적지로 전송될 수 있도록 기기의 위치를 지정한다.
- 네트워크 인터페이스 구분
- 하나의 기기가 여러 네트워크에 연결되어 있을 때, 각 연결마다 고유한 IP 주소를 통해 구분 될 수 있다.
- 데이터 전송
- 인터넷을 통해 데이터를 전송할 때, IP 주소는 소스와 목적지 주소로 사용되어 데이터 패킷이 올바르게 라우팅 되도록 한다.
IPv4
32 비트 주소 체계를 사용하며, 2^32 개의 주소를 표현할 수 있다.
8비트 단위로 점을 찍어 4개로 구분해서 표현하며, 8비트를 10 진수로 표현해서 말한다.
인터넷의 급속한 성장으로 이 주소들만으로 부족하기 때문에 NAT, 서브네팅 여러개의 부수적인 기술이 생겨났다.
IPv6
IPv4 의 수소 고갈 문제를 해결하기 위해 등장하였다.
128 비트 주소 체계를 사용하며, 2^128 개의 주소를 표현할 수 있다.
16비트 8개로 구분하고 16비트는 16진수로 변환되어 콜론(:) 으로 구분하여 표시한다.
IPv4와 IPv6의 차이에 대해 설명해 주세요.
| IPv4 | IPv6 | |
|---|---|---|
| 무엇인가 | 인터넷 프로토콜 버전 4 | 인터넷 프로토콜 버전 6 |
| 주소 크기 | 32비트, 2^32개의 IP 주소 | 128비트, 2^128개의 IP 주소 |
| 명명 표준 | 숫자형 IP 주소, 마침표로 구분된 세 자리 숫자의 4개 묶음 ex) 197.0.0.1 | 영숫자 주소, 콜론으로 구분된 4자리 16진수의 8개 묶음 ex) 2600:1400:d:5a3::3bd4 |
| 주소 변환 필요 여부 | Network Address Translation(NAT) 을 통해 변환 | 필요 없음 |
| 패킷 주소 지정 | 유니캐스트, 브로드캐스트, 멀티 캐스트 | 유니캐스트, 멀티캐스트, 애니캐스트 |
| 주소 구성 | 수동 및 DHCP 구성 | Stateless Address Autoconfiguration(SLAAC)을 사용한 디바이스의 자동 구성, DHCPv6 는 상태 저장 연결에서도 지원됨 |
| 헤더 크기 | 20바이트 ~ 60바이트 | 고정, 40바이트 |
| 헤더 체크섬 | O | X |
IPv6는 IPv4의 주소 고갈 문제를 해결하기 위해 만들어졌지만, 아직도 수많은 기기가 IPv4를 사용하고 있습니다. 고갈 문제를 어떻게 해결할 수 있을까요?
공인 IP(public IP) 와 사설 IP(private IP) 로 나누고 중간 NAT 라는 기술을 통해 해결한다.
NAT 는 사설 네트워크에서 사용되는 사설 IP 주소를 인터넷에 연결된 단일 공용 IP 주소로 변환합니다. 이를 통해 여러 기기가 하나의 공용 IP 주소를 공유하여 인터넷에 접속할 수 있게 하여, 공용 IP 주소의 사용을 최소화합니다.
IPv4를 사용하는 장비와 IPv6를 사용하는 같은 네트워크 내에서 통신이 가능한가요? 가능하다면 어떤 방법을 사용하나요?
IPv4 와 IPv6 는 서로 호환되지 않는 프로토콜이다. 기본적으로는 직접 통신할 수 없다.
그러나 두 프로토콜 간의 통신을 가능하게 하는 여러 가지 전환 기술이 있다.
- 듀얼 스택(Dual Stack)
- 듀얼 스택 환경에서는 네트워크 장비가 IPv4, IPv6 두 프로토콜을 동시에 지원한다.
- 장비가 IPv4, IPv6 주소를 모두 가지고 있어 양쪽과 통신할 수 있게 된다.
- 터널링(Tunneling)
- IPv6 패킷을 IPv4 네트워크를 통과시키기 위해 IPv6 통신을 IPv4 패킷 안에 캡슐화 한다.
- 목적지에서 다시 IPv6 패킷으로 추출된다.
- 프로토콜 변환(Protocol Translation)
- IPv4와 IPv6 네트워크 간의 게이트웨이에서 사용된다.
- Pv4 패킷과 IPv6 패킷 간의 상호 변환을 수행하여, 두 네트워크 간의 통신을 가능하게 한다.
- NAT64는 IPv6 주소를 IPv4 주소로 변환하고, DNS64는 IPv6-only 시스템이 IPv4 주소를 가진 호스트에 접근할 수 있도록 도와준다.
IP가 송신자와 수신자를 정확하게 전송되는 것을 보장해 주나요?
IP 자체는 송신자로부터 수신자까지 데이터가 정확하게 전송되는 것을 완전히 보장하지 않는다.
IP는 인터넷 계층의 핵심 프로토콜로, 데이터를 패킷으로 분할하고 이를 수신자에게 전달하는 역할을 한다. 그러나 IP는 비연결형 프로토콜이며, 패킷의 순서 보장, 무결성 검증, 재전송 등을 직접 처리하지 않는다.
IPv4에서 수행하는 Checksum과 TCP에서 수행하는 Checksum은 어떤 차이가 있나요?
IPv4 체크섬
- IPv4 헤더 체크섬은 패킷의 헤더만을 대상으로 한다.
- IPv4 체크섬은 패킷의 전송 과정에서 헤더 정보의 무결성을 보장하는 데 초점을 맞춘다. 만약 체크섬이 일치하지 않는 경우, 패킷은 손상되었다고 간주되어 폐기됩니다.
- IPv4 체크섬은 헤더 정보만을 검증하므로, 패킷의 데이터 부분(페이로드)에 대한 무결성 검증은 제공하지 않는다.
TCP 체크섬
- TCP 체크섬은 TCP 세그먼트의 전체(헤더 + 데이터)에 대해 계산된다. 이는 데이터의 무결성 뿐만 아니라, 전송 순서와 데이터의 완전성까지도 검증하는 데 도움을 줍니다.
- TCP 체크섬은 세그먼트가 수신지에 도달했을 때 전체 세그먼트를 대상으로 다시 계산되며, 송신 시와 비교하여 검증한다. 이 과정을 통해, 데이터가 네트워크를 통해 정확하게 전송되었는지 확인할 수 있습니다.
- TCP 체크섬은 페이로드 무결성을 보장하기 때문에, 데이터가 손상되었을 경우 재전송을 요청할 수 있다.
차이점
- 적용범위
- IPv4 체크섬은 IP 헤더에만 적용되며, TCP 체크섬은 TCP 헤더와 데이터 모두에 적용된다.
- 목적
- IPv4 체크섬은 패킷 헤더의 무결성을 확인하는 데 중점을 두고, TCP 체크섬은 전송된 데이터 전체의 무결성과 정확성을 검증한다.
- 동작 방식
- IPv4 패킷은 라우터를 거칠 때마다 헤더 체크섬이 재계산되고 검증되는 반면, TCP 체크섬은 송신지와 수신지에서만 계산되어 전체 데이터의 무결성을 확인한다.
TTL(Hop Limit)이란 무엇인가요?
IPv4 에서는 TTL(Time to live), IPv6 에서는 홉 제한(Hop limit) 라고 한다.
데이터 패킷이 네트워크 상에서 살아남을 수 있는 시간 또는 거쳐갈 수 있는 최대 홉 수를 나타낸다.
IP 주소와 MAC 주소의 차이에 대해 설명해 주세요.
MAC 주소
MAC(Media Access Control Address) 는 네트워크 인터페이스 카드(NIC) 에 고유하게 할당된 물리적 주소이다.
MAC 주소는 48비트 또는 64비트 길이며 16진수로 표현된다. 일반적으로 공장에서 제조 시점에 네트워크 장비에 할당되며, 기기의 생산자를 식별하는 부분과 고유 식별 번호로 구성된다.
IP 주소는 소프트웨어적으로 할당된 논리적 주소, 변경 가능
MAC 주소는 하드웨어 고유하게 할당된 물리적 주소, 일반적으로 변경 X
