Network, IP Address 와 MAC Address 총 정리

Seongkeun·2021년 7월 12일

Network

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1) Network 란 ?

두 대 이상의 컴퓨터가 논리적 또는 물리적으로 연결되어 통신이 가능한 상태. 일방적으로 규모에 따른 네트워크 종류는 아래와 같다.

1. PAN ( Personal Area Network ) : 가장 작은 규모의 네트워크

2. LAN ( Local Area Network ) : 근거리 영역 네트워크

3. Man ( Metropolitan Area Network ) : 대도시 영역 네트워크

4. Wan ( Wide Area Network ) : 광대역 네트워크

Local Area Network : 근거리 통신망을 의미하며 지역적 좁은 범위 내에서 고속 통신이 가능한 통신망
Wide Area Network : 광대역 통신망으로써 LAN 보다 넓은 지역을 나타내며 지역과 지역, 지방과 지방, 나라와 나라 또는 대륙과 대륙을 연결하는 통신망

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2) IP Address ( Internet Protocol )

IP 주소는 네트워크 통신에 있어서 각각의 통신기기(컴퓨터, 노트북, 스마트폰 등)에 할당된 식별번호를 나타낸다. 쉽게 말하면 편지를 주고 받기 위한 집주소라고 이해하면 된다.
~~이 IP주소는 통신기기마다 고유하게 할당되어 있는 것이 아니라~~, 대부분 통신사에 일정 금액을 지불하고 받아오는 것 이기 때문에 경우에 따라 바뀔 수 있다.

아이피 주소의 구성

IP 주소는 IPv4 체계를 기준으로 12개의 숫자로 이루어져 있다. 점(.)으로 구분되어진 4개의 그룹(옥텟, Octet)으로 구성되며, 각 그룹은 32비트로 0~255의 범위를 갖는다. (0.0.0.0 부터 255.255.255.255 까지 나타낼 수 있다.) 이론적으로 대략 43억에 가까운 수의 IP가 존재한다.

항상 아이피 주소를 따라다니는 서브넷 마스크(Subnet Mask) 라는 것이 있는데, 이것은 아이피 주소에서 네트워크 주소와 호스트 주소를 나눠주는 역할 을 한다.

호스트(개인) 간의 네트워크 통신(편지의 교환)은 같은 네트워크 주소/네트워크 대역(같은 국가) 내에서만 이루어 진다고 생각하면 된다.
다른 네트워크 대역의 호스트들과 연결하는 방법은 라우팅(Routing)에 관련이 있다.
똑같은 아이피 주소라 하더라도, 서브넷 마스크가 다르면, 아이피 주소가 의미하는 바가 완전히 달라지게 된다.

--- IPv6 주소 (16진수 주소)

IPv6, 용어의 이해와 현황 정리 (바로가기)

IP address 라는 개념이 처음 생겼을 당시에는 지금처럼 네트워킹이 가능한 장비의 종류가 다양하지 않았지만,
기술이 발전하고 한 사람이 가지는 네트워킹 가능한 단말기의 수가 2 ~ 3개가 되어버리자 IPv4 주소의 수가 부족해진다.
그래서 등장한 것이 IPv6이다. IPv6에서는 주소 길이를 128비트로 늘려 사용가능한 주소의 갯수가 2의 128제곱개 정도 된다.
약 43억x43억x43억x43억개... IPv6 주소는 보통 두 자리 16진수 여덟 개를 쓰고 각각을 : 기호로 구분한다.

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2.0.2. IP주소의 클래스란? - A.k.a. 클래스풀

하나의 네트워크 안에 IP들의 네트워크 영역은 같아야하고, 호스트 IP는 서로 달라야 통신이 가능하다고 했습니다.

예를 들어 , 203.240.100.1 에서 203.240.100 은 네트워크 영역이고 1 은 호스트 IP라는 사실을 알 수 있습니다. 여기서 어떻게 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분할 수 있을까요?
바로 클래스 때문입니다.

IP 203.240.100.1 가 C클래스 이기 때문에 203.240.100 은 네트워크 주소이고, 1은 호스트 주소란 사실을 알아낸 것입니다. 이렇게 IP주소에는 클래스라는 개념이 있고 이 클래스의 개념을 알아야 어디까지가 네트워크 영역이고 호스트IP 영역인지 알 수 있습니다.

즉, 다시말해 클래스는 하나의 IP주소에서 네트워크 영역과 호스트 영역을 나누는 방법이자, 약속입니다.

IP주소를 3개의 클래스로 나누는 이유는 네트워크 크기에 따른 구분이 필요해서입니다.
하나의 네트워크에서 몇개의 호스트 IP까지 가질 수 있는가에 따라서 클래스를 나눌 수 있습니다.
이런 IP주소 클래스의 종류에는 총 5개가 있습니다.
A클래스, B클래스, C클래스, D클래스, E클래스 이렇게 말이죠.
하지만 보통 A, B, C 3개 정도만 알고있으면 충분합니다.

(나머지 D, E 클래스 는 멀티캐스트용, 연구용으로 사용합니다.)

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2.0.3. A, B, C 클래스

1) A 클래스

먼저 A클래스 는 하나의 네트워크가 가질 수 있는 호스트 수가 제일 많은 클래스 입니다. IP주소를 32자리 2진수로 표현했을때, 맨 앞자리 수가 항상 0 인 경우가 바로 A클래스 입니다.

즉, 0xxx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx 와 같이 되어있습니다.
x 는 0 또는 1 입니다.

여기서 A클래스 에서 가질 수 있는 IP범위는

0000 0000. 0000 0000. 0000 0000. 0000 0000
~ 0111 1111. 1111 1111. 1111 1111. 1111 1111

이를 십진수로 표현하면 0.0.0.0 ~ 127.255.255.255 까지 입니다.

A클래스 에서 첫번째 옥텟( . ) 은 네트워크 부분을 나타내고
나머지 부분 은 호스트 부분을 나타냅니다.

또 A클래스 에서 네트워크 주소는 가장 작은 네트워크 인 1.0.0.0 과 가장 큰 네트워크 인 126.0.0.0 까지로 규정되어 있습니다.
(0xxx xxxx : x 가 가질수 있는 경우의 수 가 네트워크 범위입니다.
~~여기서 127은 제외됩니다.~~ 이건 약속입니다.) 참고로 네트워크에서 0은 호스트 부분이라는 뜻입니다.

IP주소 중에서 1부터 126으로 시작하는 네트워크는 A클래스라고 생각하면 됩니다. 그리고 호스트 주소가 가질 수 있는 갯수는 (2^24) - 2 개입니다.

(-2인 이유는 모두가 1인경우 브로드캐스트 주소로 사용하고 모두 0인경우엔 네트워크 주소로 사용하기 때문입니다.)

예를 들어 , A클래스 로 13.0.0.0 네트워크 주소를 할당 받았다고 합시다. 여기서 13. 은 네트워크 부분이죠? 나머지 0.0.0 에 호스트 IP 를 할당 할 수 있습니다. 십진수 0.0.0 은 2진수로 표현하면 총 24개의 2진수로 표현이 가능하고 이는 곧 2^24 개의 호스트 IP를 가질 수 있다는 뜻입니다.

십진수로 나타내면 13.0.0.0 ~ 13.255.255.255 입니다. 하지만 여기서 13.0.0.0 은 ~~네트워크 주소를 표현하기 위해서 호스트IP로 사용하면 안됩니다~~. 또, 13.255.255.255 역시 ~~브로드캐스트 주소로 사용하기 때문에 호스트 IP로 사용하면 안됩니다~~. 따라서 (2^24) - 2 를 해주는 것 입니다. A클래스에 대해서 모두 배웠습니다. B클래스, C클래스도 같은 원리입니다.

2) B 클래스

B클래스 는 반드시 10으로 시작 합니다. 2진수로 표현하면

10xx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx 입니다.

B클래스의 IP 범위는 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255 까지이고

네트워크 범위는 10xx xxxx. xxxx xxxx 에서 x들이 가질 수 있는 경우의 수 입니다. (2^14 개)

호스트 주소 범위는 xxxx xxxx. xxxx xxxx 에서 x들의 경우의 수인 (2^16) - 2 개 입니다.

(-2 는 네트워크 주소, 브로드캐스트 주소 사용으로 인해 호스트 주소에서 제외해야 합니다.)

3) C 클래스

C클래스는 반드시 110으로 시작 합니다. 2진수로 표현하면

110x xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx 입니다.

C클래스의 IP 범위는 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255 까지이고

네트워크 범위는 110x xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx 에서 x 들이 가질 수 있는 경우의 수 입니다. (2^21 개)

호스트 주소 범위는 xxxx xxxx 에서 x 들이 가질 수 있는 경우의 수 (2^8 )-2 개 입니다.

(-2 는 네트워크 주소, 브로드캐스트 주소 사용으로 인해 호스트 주소에서 제외해야 합니다.)

정리 표

구문	2진수의 시작은? (s 네트워크, h 호스트)	네트워크 시작번호 (개수)	호스트 범위 (개수)
A클래스	0sss ssss. hhhh hhhh. hhhh hhhh. hhhh hhhh ( 0 시작, 네트워크 : 7bit, 호스트 : 24bit )	1~126 시작 ( 2^7 - 1개 : 127은 제외라 -1 )	2^24 - 2 ( -2 네트워크, 브로드캐스트 주소 제외 )
B클래스	10ss ssss. ssss ssss. hhhh hhhh. hhhh hhhh ( 10시작, 네트워크 : 14bit, 호스트: 16bit )	128.0 ~ 191.255 시작 ( 2^14 개 )	2^16 - 2 ( -2 네트워크, 브로드캐스트 주소 제외 )
C클래스	110s ssss. ssss ssss. ssss ssss. hhhh hhhh ( 110시작, 네트워크 : 21bit, 호스트 : 8bit )	192.0.0 ~ 223.255.255 시작 ( 2^22 개 )	2^8 - 2 ( -2 네트워크, 브로드캐스트 주소 제외 )

(네트워크 범위가 커질수록 호스트 주소 범위는 작아짐 : 반비례 관계)

문제로 이해하기

다음 IP를 보고 클래스, 네트워크 부분, 호스트 부분을 말하시오.

문1) 10. 3. 4. 3

클래스 : A
네트워크 부분 : 10. 0. 0. 0
호스트 부분 : 3. 4. 3
문2) 132. 12. 11. 4

클래스 : B
네트워크 부분 : 132. 12. 0. 0
호스트 부분 : 11. 4

문3) 203. 10. 1. 1

클래스 : C
네트워크 부분 : 203. 10. 1. 0
호스트 부분 : 1

문4) 192. 12. 100. 2

클래스 : C
네트워크 부분 : 192. 12. 100. 0
호스트 부분 : 2

문5) 130. 11. 4. 1

클래스 : B
네트워크 부분 : 130. 11. 0. 0
호스트 부분 : 4. 1

문6) 261. 12. 4. 1

이런 IP 주소는 없습니다.

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클래스풀에 대해 다뤘으니 다음에는 클래스리스(Classless)와 Subnet Mask에 대해 다뤄보기로 하겠습니다.

---- Classless Inter-Domain Routing, CIDR ----
최근에는 클래스풀의 클래스로 대역대를 나누기보다는 이 CIDR 을 이용하여 대역대를 나눈다고 합니다.

3) MAC Address ( Media Access Control )

MAC 주소는 IP주소와 마찬가지로 네트워크 통신에서 통신기기 의 식별번호 를 나타내는 것이다. IP주소와의 차이점 은, IP주소는 임시적으로 다른 주체에 의해 할당 되는 것이지만, MAC 주소는 통신기기 의 하드웨어 자체에 부여된 고유한 식별번호를 나타낸다. 제품의 시리얼 넘버 라고 생각할 수 있다. 세상에 단 하나밖에 없는 유니크한 값 을 가지며, 변경될 수 없다. (일부 해킹툴에 의해 변경되는 것은 예외.)
이러한 특성 때문에, MAC 주소 는 외부에서 내부의 사설 아이피로 통신 요청을 할 때 중요한 역할 을 한다. 사설 아이피는 외부에서 볼 수 없기 때문에 외부에서는 어떤 사설 아이피가 최종 목적지인지 알 수가 없는데, 이 때 최종 목적지의 MAC주소를 알고 있다면 아이피 주소에 구애받지 않고 원하는 목적지까지 도달할 수 있게 된다.
자세한 원리는 라우팅과 포트포워딩 관련이 있다.
Routing, Forwarding(Network Layer) - K_sanghoon

MAC 주소는 콜론(:)으로 구분된 6개의 부분으로 구성된다. 각 부분은 알파벳 또는 숫자의 조합 으로 되어 있다.
각 IP 제품에는 맥이라는 번호가 정해져 있습니다
16진수로 12자리 48 bit 숫자로 구성되어 있습니다.
앞 6자리 24 bit 는 제조사에 대한 정보 로 이루어져있습니다.
뒤 6자리 24 bit는 제조사가 붙인 일련번호 로 이루어져있습니다.
16진수 이기 때문에 ~~F 이상의 알파벳은 올 수가 없습니다.~~
네트워크가 되는 모든 장비는 Mac 주소를 갖고 있습니다.
- 노트북의 유선랜, 무선랜
- 블루투스
- 공유기
- 스위치
- IoT 장비