[CS] IP 주소

ARP

컴퓨터와 컴퓨터 간의 통신은 IP 주소 기반으로 통신한다고 알고 있지만
실제로는 ARP를 통해 MAC 주소를 찾아 MAC 주소를 기반으로 통신함

ARP(Address Resolution Protocol):

• IP 주소 → MAC 주소로 변환하는 프로토콜
• IP와 MAC 사이의 다리 역할을 수행
• 실질적인 통신은 MAC 주소 기반으로 이루어짐

📌 ARP 동작방식

• 송신 장비는 목적지 IP 주소를 알고 있음
• 목적지 MAC 주소를 모를 경우 → ARP 요청 브로드캐스트 전송
• 해당 IP를 가진 장비가 자신의 MAC 주소를 응답(유니캐스트)
• 송신 장비는 응답받은 MAC 주소로 프레임을 전송

📌 RARP

• MAC 주소 → IP 주소를 찾는 반대 동작

브로드캐스트: 모든 장치에 데이터를 전송(1:N)
유니캐스트: 특정 장치 1곳에만 전송(1:1)

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홉바이홉 통신

IP 주소를 통해 통신하는 과정을 홉바이홉(hop by hop) 통신이라고 함

• 홉(Hop): 하나의 라우터를 건너가는 단위
• 패킷은 여러 라우터(여러 홉)를 거쳐 최종 목적지까지 점프하듯이 이동

📌 동작 과정

• 출발지 장비는 목적지 IP 주소를 기반으로 패킷 생성
• 패킷은 라우팅 테이블을 기반으로 다음 홉(라우터)으로 전달
• 각 라우터는 자신이 가진 라우팅 테이블을 참조해 다음 홉으로 또 전달
• 최종적으로 목적지 IP에 도달

이 과정을 라우팅 이라고함

라우팅 테이블

• 각 라우터나 장비에 저장된 경로 정보 리스트
• 목적지 IP에 도달하기 위해 거쳐야 할 다음 홉 라우터의 IP 보유

게이트웨이

• 다른 네트워크 간 통신의 관문
• 서로 다른 통신망이나 프로토콜을 연결
• 사용자 트래픽은 항상 게이트웨이를 거쳐 외부 네트워크로 나감

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IP 주소 체계

항목	IPv4	IPv6
주소 길이	32비트	128비트
표기 방식	123.45.67.89 (10진수 점 표기)	2001:db8::ff00:42:8329 (16진수 콜론 표기)
사용 현황	여전히 가장 많이 사용	점차 확대 중

이후 설명은 IPv4를 기준으로 설명

클래스 기반 할당 방식

• IP 주소는 과거 클래스 A~E로 나눠 사용
• 앞 비트로 구분 → 네트워크 주소 + 호스트 주소

클래스	구분 비트	범위	용도
A	0	0.0.0.0 ~ 127.255.255.255	대형 네트워크
B	10	128.0.0.0 ~ 191.255.255.255	중형 네트워크
C	110	192.0.0.0 ~ 223.255.255.255	소형 네트워크
D	1110	224.0.0.0 ~ 239.255.255.255	멀티캐스트
E	1111	240.0.0.0 ~	실험용

클래스 A의 12.0.0.0 네트워크를 부여받으면
실제 할당 가능한 IP는 12.0.0.1 ~ 12.255.255.254
(첫 주소는 네트워크, 마지막은 브로드캐스트용)

하지만 이 방식은 사용하는 주소보다 버리는 주소가 많은 단점이 있었고
해결책으로 DHCP, IPv6, NAT가 나옴

DHCP

• IP 주소를 자동으로 할당하는 프로토콜
• 수동 설정 없이 인터넷 연결 가능
• 대부분의 공유기, 라우터에 내장

NAT

• 공인 IP ↔ 사설 IP 주소 매핑 기술
• 하나의 공인 IP로 여러 장치 인터넷 사용 가능

• 내부 사용자 (ex: 192.168.0.2, 192.168.0.3) → NAT 장치 → 하나의 공인 IP (ex: 121.165.151.200)로 외부 요청

📌 NAT 장점

• IP 주소 절약
• 공유기 하나로 여러 기기 인터넷 접속 가능
• 외부에 내부 IP 노출되지 않아 보안성 향상

📌 NAT의 단점

• 동시 접속 수가 많아지면 속도 저하 가능
• 특정 서비스 사용에 포트 포워딩 등 추가 설정 필요

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IP 주소를 이용한 위치 정보

• IP 주소는 인터넷에서 사용하는 네트워크 주소
• 이를 통해 동 또는 구까지 위치 추적이 가능

• 인터넷 서비스 제공업체(ISP)는 할당된 IP 주소 대역과
  지역 정보를 매핑해 관리

mylocation 사이트 링크: https://mylocation.co.kr/

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참고: 북스터디 - 면접을 위한 CS 전공지식 노트 (Chapter 2-4)