공인 IP와 사설 IP
- 인터넷이 보급되면서 인터넷에 연결되는 컴퓨터와 라우터가 급속히 늘어나 IP주소가 부족
- 필요할 때마다 공인 IP 주소 할당
- 공인 IP 주소(Public IP address)
- 인터넷에서 사용하는 IP주소
- 사설 IP 주소(Private IP address)
- 사내 네트워크 같은 독립적인 네트워크에서 사용하는 IP 주소
공인 IP
- 공인 IP 주소는 인터넷에 접속하는 호스트에 유일하고 고유하게 할당되어야 하므로 사설 IP와 명확한 구분 필요
사설 IP
- 각 클래스 별로 사설 IP주소가 정해져 있고, 사설 네트워크 구축 시 자유롭게 선택 가능
- 클래스 A: 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
- 클래스 B: 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
- 클래스 C: 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
NAT
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주소가 고갈된 IPv4 주소를 위해 태어난 기술로, 사설 IP주소와 공인 IP주소 간에 주소 변환을 해 사설 네트워크에서 인터넷 통신이 가능하게 하는 기술
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NAT(Network Address Translation)는 주소 변환 기술로 라우터에 의해 구현(가정용 공유기도 가능)
ICMP
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네트워크 연결성 테스트를 위해 사용하는 프로토콜
- Ping 사용(ICMP Request, ICMP Reply)
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특정 호스트에 연결할 수 없는 경우 오류메시지 출력
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제한시간 내 응답이 수신되지 않는 경우 수신 불가 메시지 출력
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IP패킷에 캡슐화 되어 있지만, ICMP는 3계층 프로토콜!!
L2 헤더 L3 헤더 ICMP L4 헤더 메시지
ICMP 오류메시지
Type Message 3 목적지 도달 불가(Destination Unreachable) 4 발신지 억제(Source Quench) 5 재지정(Redirection) 11 시간 초과(Time Exceeded) 12 매개변수 문제(Parameter Problem) -
루프백에 대한 Ping
- 호스트에서 내부 구성 테스트할 때 사용
- ping 127.0.0.1
- 오류 메시지가 나타날 경우 TCP/IP가 호스트에서 정상 작동하지 않음을 뜻
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게이트웨이에 대한 Ping
- 호스트에서 게이트웨이 역할을 하는 라우터 인터페이스 동작을 테스트하는데 사용
- 오류 메시지가 나타날 경우 다른 네트워크의 호스트와 통신할 수 없음을 뜻
Cisco 장비의 Ping 응답 결과 기호
요소 설명 ! 에코 응답 메시지를 성공적으로 수신 . 에코 응답 메시지 대기시간 만료
어떤 지점에서 연결성 문제가 발생함을 의미U 경로 상의 라우터가 "목적지 도달 불가" 메시지로 응답했음을 의미
목적지 네트워크의 방향을 알지 못하거나 호스트를 찾을 수 없는 경우. 출력 = IP통신에 문제 O
-> 구간 테스트 진행
ARP
- IP주소로 MAC주소를 획득
- IPv4 주소와 MAC 주소를 매핑한 ARP 테이블 유지 관리
(Terminal에서 arp -a 명령어로 확인 가능)
- 목적지 IP 주소가 동일한 네트워크에 있는 경우 디바이스는 ARp 테이블에서 목적지 IP주소 검색
- 목적지 IP 주소가 다른 네트워크에 있는 경우 디바이스는 ARP 테이블에서 Gateway IP 주소를 검색
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만약 ARP 테이블에 IP항목이 없는 경우 ARP Request 전송(Broadcast)
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IP 헤더에 발신지 IP는 192.168.1.1, 목적지 IP는 192.168.1.2
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Ethernet 헤더에 발신지 MAC은 AAA, 목적지 MAC은 BBB
- 하지만, AAA 유저는 BBB의 MAC주소를 알 수 없음
- 이를 해결하기 위해 ARP 프로토콜을 사용해 MAC 주소 획득
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boradcast로 MAC주소 요청
= LAN 내부에 전파(외부 네트워크는 받지 못함)
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BBB는 자신의 MAC주소를 알리는 ARP 응답 메시지를 AAA에게 전달(Unicast!!)
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ARP 테이블에 BBB의 MAC주소 저장
Gateway
- 호스트가 자신의 네트워크 외부에 있는 대상에 도달하려면 기본 게이트웨이 필요
- 라우터 or L3스위치를 기본 게이트웨이로 사용
- 한 호스트가 다른 호스트로 데이터를 보내려고 할 때 대상이 내부 네트워크인지 외부 네트워크인지 확인
Same IP Network Communication
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동일한 네트워크 대상이면 목적지 NIC의 실제 MAC 주소를 사용
발신지 MAC 목적지 MAC 자신의 MAC 주소 실제 목적지 NIC의 MAC 주소 * 만약 상대의 MAC 주소가 없을 경우 ARP를 이용해 상대의 MAC 주소를 찾고 IP 패킷을 전송
Different IP Network Communication
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직접 도달할 수 없으므로 기본 게이트웨이 사용
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호스트는 ARP를 이용해 기본 게이트웨이의 MAC 주소를 찾음
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기본 게이트웨이를 대상으로 이더넷 프레임 생성, IP패킷은 동일하게 유지
발신지 MAC 목적지 MAC 자신의 MAC 주소 GateWay의 MAC주소 
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MAC주소는 홉을 거쳐 갈 때마다 변경되지만, 발신지IP와 목적지IP주소는 절대 변하지 않음!!
실습
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PC2(172.20.15.10)에서 PC6(172.20.15.30)으로 패킷 보내기
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PC6의 MAC주소를 몰라서 ARP패킷으로 PC6의 MAC 주소 알아내기 위해 전달
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모든 기기에게 보내 172.20.15.30의 IP를 가진 기기를 브로드캐스트로 찾음
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응답은 유니캐스트로!!
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이더넷 헤더에 알아낸 MAC주소를 넣어 패킷을 정상적으로 전달
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이더넷, IP헤더
QUIZ
서울
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192.168.1.0/24 사용
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3개의 네트워크가 필요 하고, 네트워크당 60명 사용 예정 입니다.
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마지막 네트워크는 추후 사용 예정 입니다.
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각 네트워크의 첫 IP는 PC에 할당 , 각 네트워크의 마지막 IP는 PC의 게이트웨이로 설정 하세요.
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서울 본사에 있는 PC0,PC1,PC2 통신 확인 하세요.
부산
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172.16.1.0/24 사용
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Subneting 하여 8개의 네트워크로 만드세요.
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처음 3개의 네트워크만 사용 하겠습니다.
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각 네트워크의 첫 IP는 PC에 할당 , 각 네트워크의 마지막 IP는 PC의 게이트웨이로 설정 하세요.
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서울 본사에 있는 PC3,PC4,PC5 통신 확인 하세요.
정답
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서울
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부산
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서울 -> 부산 패킷 정상적으로 전송, ARP 테이블에 MAC주소 저장
* Gateway는 나갈때만 사용!!!
* 라우터에서 나갈 때 발신지 MAC address는 Interface MAC address.
