네트워크 계층 프로토콜 :
OSI 7계층 모델에서는 3계층, TCP/IP 모델에서는 인터넷 계층에 해당하며, 서로 다른 네트워크 간의 데이터 전송을 담당. 데이터의 비트와 바이트가 패킷이라는 더 큰 그룹으로 구성되는 방식을 정의하고, 서로 다른 기기가 통신할 수 있도록 주소 지정 방식을 제공
네트워크 계층의 주요 기능
1) 라우팅(Routing) : 데이터 패킷이 출발지에서 목적지까지 최적의 경로로 전달될 수 있도록 경로를 결정 (라우팅 테이블 생성 및 관리)
2) 논리적 주소 지정(Logical Addressing): IP 주소와 같은 논리적 주소를 사용하여 네트워크 장치들을 식별
3) 패킷 포워딩(Packet Forwarding): 라우터가 수신한 패킷을 올바른 네트워크 인터페이스로 전달
4) 분할 및 재조립(Fragmentation and Reassembly): 큰 데이터 패킷을 작은 조각으로 나누거나 조각난 패킷을 다시 결합
5) 혼잡 제어(Congestion Control): 네트워크 트래픽이 과도하게 집중되는 것을 방지
6) 캡슐화/역캡슐화: 상위 계층에서 받은 데이터를 패킷으로 캡슐화하거나 수신된 패킷에서 데이터를 추출하는 과정
7) 서로 다른 네트워크 연결: 서로 다른 데이터링크 계층 프로토콜을 사용하는 네트워크 간 통신 중개
Path Determination and Logical Addressing
- 데이터를 전송, 경로를 결정
- 어떻게 데이터를 보낼 것인지?
인터넷 프로토콜 (IP) :
전 세계에서 가장 널리 사용되는 네트워크 계층 프로토콜, Java가 이해하는 유일한 네트워크 계층 프로토콜 이기도 함
IP의 종류 : IPv4(32bit 주소) IPv6(128bit 주소)
IPv4가 아직 많이 쓰이지만, 주소 고갈 문제로 인해 IPv6가 빠르게 증가하는 추세임
IP 데이터그램 구조
두가지의 IP 프로토콜 모두 데이터그램 이라고 불리는 패킷을 통해 인터넷 계층을 통해 전송된다.
- IPv4 데이터 그램 : 최대 60바이트의 헤더와 65,515 바이트의 페이로드 포함
- IPv6 데이터 그램 : 더 간소화 된 헤더구조와 최대 4기가의 데이터가 포함 가능함
IPv4 헤더 설명
- Version: IP 버전 번호 (IPv4는 4)
- IHL(Internet Header Length): 헤더 길이
- Type of Service: 서비스 유형, QoS(Quality of Service) 관련
- Total Length: 데이터그램 전체 길이
- Identification: 조각화된 패킷들을 식별하기 위한 값
- Flags & Fragment Offset: 패킷 조각화 관련 정보
- TTL(Time To Live): 패킷이 네트워크에서 살아있을 수 있는 시간(hop 수)
- Protocol: 상위 계층 프로토콜 지정 (6-TCP, 17-UDP 등)
- Header Checksum: 헤더 무결성 검사
- Source/Destination IP Address: 출발지/목적지 IP 주소
- Options: 선택적 기능 (라우팅, 타임스탬프 등)
IP의 중요 특성 :
1) 비 연결성(stateless) : 패킷 전송 전 연결 설정 과정 없음
2) 신뢰성 없음(unreliable) : 패킷의 전달을 보장하지 않음
3) 최선형(Best-effort) : 최선의 방식으로 전달 시도
4) 독립적 패킷 라우팅 : 각 패킷이 독립적으로 라우팅 됨
5) 전송 방식: 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트(IPv4), 애니캐스트(IPv6)
IPv6의 주요 개선사항
1) 확장된 주소공간 : 128비트 주소로 거의 무한한 주소 제공
2) 간소화된 헤더 구조 : 처리 효율성 향상
3) 향상된 QoS 지원: 플로우 라벨을 통한 우선순위 처리
4) 내장된 보안 기능 : IPsec이 기본 포함
5) 자동 구성 기능 : Stateless Address Autoconfiguration
