'IT 엔지니어를 위한 네트워크 입문' 책을 통해 공부한 내용 정리✒️

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네트워크 통신 방식

유니캐스트

• 출발지와 목적지가 1:1로 통신
• 실제로 사용하는 대부분의 통신

브로드캐스트

• 1:多 통신
• 동일 로컬 네트워크에 존재하는 모든 호스트가 목적지
• IPv6에서는 브로드캐스트가 존재하지 않고 링크 로컬 멀티캐스트로 대체되어 사용됨

멀티캐스트

• 1:특정 그룹(멀티캐스트 구독 호스트) 통신
• 하나의 출발지에서 다수의 특정 목적지로 데이터 전송
• 그룹 주소
  • 특정 그룹에 속한 모든 장비에게 데이터를 보내기 위해 사용되는 IP 주소
  • IPv4에서는 224.0.0.0 ~ 239.0.0.0까지의 주소가 멀티캐스트 그룹 주소로 예약
  • 기본적으로 같은 로컬 네트워크에서 작동

애니캐스트

• 1:1 통신
• 목적지는 동일 그룹 내에서 가장 가까운 1개의 호스트

MAC 주소

• 2계층(데이터 링크 계층)에서 통신을 위해 할당된 고유 식별자
• 네트워크에 접속하는 모든 장비는 MAC 주소라는 물리적인 주소가 있어야 하고 이를 통해 서로 통신
• 제조업체에 하나 이상의 주소 풀을 주고 그 풀 안에서 각 제조업자가 자체적으로 MAC 주소 할당
• 동작
  • 네트워크 인터페이스 카드(NIC)는 전기 신호가 들어오면 2계층에서 데이터 형태(패킷)으로 변환한 뒤 도착지 MAC 주소를 확인
  • 확인한 주소가 자신의 MAC 주소 or 그룹 주소(브로드캐스트, 멀티캐스트)가 아니면 폐기, 맞으면 상위 계층으로 전달

IP 주소

• 3계층(네트워크 계층)에서 사용하는 주소
• 사용자가 변경 가능한 주소

IP주소 체계

• IPv4 : 32비트 (IPv6 : 128비트)
• 8비트 단위로 구분
• 네트워크 주소
  • 네트워크 그룹을 지칭하는 주소
  • 네트워크 주소가 동일한 네트워크를 로컬 네트워크라고 함
• 호스트 주소
  • 개별 장치를 식별하는 주소
  • 하나의 네트워크 내에 존재하는 호스트를 구분하기 위한 주소

클래스 개념

클래스풀(Classful)

• 클래스 기반의 IP 주소 체계
  
• IP 주소는 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하는 경계점이 고정되어 있지 않음
• 필요한 호스트 IP 개수에 따라 네트워크 크기를 다르게 할당하는 클래스 개념을 사용
• 클래스 별 비트 패턴
  • 클래스 A : 0xxxxxxx로 시작
  • 클래스 B : 10xxxxxx로 시작
  • 클래스 C : 110xxxxx로 시작
  • 클래스 D : 1110xxxx로 시작

클래스리스(Classless)

• 클래스풀의 한계점
  • 주소 낭비
    • 고정된 클래스는 주소 공간을 비효율적으로 사용하게 됨
    • 예를 들어, 클래스 A 네트워크에서 모든 주소 범위를 제대로 사용하지 못하면 주소가 낭비되고, 이를 다른 네트워크에서 사용하지 못함
  • 주소 공간 부족
    • 인터넷 상용화로 호스트 숫자가 빠르게 증가했고, 고정된 클래스 구분 방식은 충분한 IP 주소를 제공하지 못해서 IPv4 주소 공간이 빠르게 소모
• 이런 한계를 해결하기 위해 클래스 개념을 버린 주소 체계

서브넷 마스크

• 구조
  • IP 주소의 네트워크 부분과 호스트 부분을 구분하기 위한 도구
  • 32비트 길이의 주소로, IPv4 주소와 동일한 형식
  • 비트가 연속적으로 1인 부분과 연속적으로 0인 부분으로 구성
• 표현
  • 255.255.255.0 or /24
  • /24는 서브넷 마스크의 상위 비트에서 부터 1로 설정된 비트 수 의미

기본 서브넷 마스크

• IP 주소 클래스 A, B, C에 따라 기본적으로 설정되는 서브넷 마스크
• IP 주소와 서브넷 마스크를 AND 비트 연산을 수행한 결과로 네트워크 주소 구함
  
• 예를 들어, IP 주소 192.168.1.1과 서브넷 마스크 255.255.255.0의 AND 연산 결과로 네트워크 주소 192.168.1.0을 구할 수 있음

서브넷과 서브네팅

서브넷

• IP 주소 낭비를 방지하기 위해 하나의 큰 네트워크를 쪼갠 더 작은 네트워크
• 네트워크 효율적으로 관리 가능

서브네팅

• 서브넷을 만드는 과정
  즉, 하나의 큰 네트워크를 여러 개의 작은 서브넷으로 나누는 작업
• 서브넷마스크의 bit 수를 증가시키는 것
  서브넷 마스크를 1bit 증가시키면 할당할 수 있는 네트워크 2배로 증가, 호스트 2배로 감소
  

서브넷마스크로 서브넷 주소 파악하기

• 2진수로 변환한 IP주소와 서브넷 마스크를 AND 비트 연산으로 서브네팅
• 호스트 주소 부분을 모두 1로 하면 브로드캐스트 주소
• 유효한 IP 범위는 서브네팅된 네트워크 주소+1 ~ 브로드캐스트 주소-1
• 예시