[CS] IP 주소체계

IP 주소, MAC 주소, ARP, RARP

IP 주소

• Internet Protocol Address
• 논리적(변하는) 주소로, 컴퓨터 네트워크에서 장치 간 통신을 위해 사용되는 특수한 번호.
• 예시: IPv4 (32비트) 또는 IPv6 (128비트).

MAC 주소

• Media Access Control Address
• 물리적 주소로, 네트워크 인터페이스에 할당된 고유 식별자.
• 48비트로 구성되며, 24비트의 OUI(제조사 코드)와 24비트의 UAA(제조사에서 구별되는 코드)로 나뉨.
• 주로 NIC(Network Interface Card)에 할당되며 변경 가능하지만 권장되지 않음.

ARP와 RARP

• ARP(Address Resolution Protocol): IP 주소를 MAC 주소로 변환하는 프로토콜.
  • 브로드캐스팅을 통해 해당 IP 주소에 대한 MAC 주소를 찾아냄.
• RARP(Reverse ARP): MAC 주소를 IP 주소로 변환하는 프로토콜.

IPv4와 IPv6

IPv4

• 32비트 주소 체계로 2^32개의 주소를 표현 (약 41억 개).
• 주소는 8비트 단위로 4개의 옥텟으로 구분됨.

IPv6

• 128비트 주소 체계로 2^128개의 주소 표현.
• 16비트씩 8개로 구분되며, 각 16비트는 16진수로 표현됨.
• 빠르고 보안이 강화(IPSec 내장)되며, 주소 부족 문제를 해결함.
• 체크섬이 없음 (상위 프로토콜 UDP, TCP에 체크섬 필드가 있기 때문)
• TTL이 HOP Limit으로 대체됨 (패킷 네트워크 내 무한 순환 막는 변수 명칭 변경)

IPv4 VS IPv6 🌟

• IPv6는 IPv4보다 많은 주소를 표현할 수 있음
• IPv4보다 불필요한 헤더가 없기 때문에 빠르고 기본적으로 IPsec이라는 네트워크 보안제품군이 포함되었기 때문에 보안 측면에서도 뛰어나다
• 보통은 IPv6를 사용하는 것이 IPv4를 사용하는 것보다 빠르지만 (IPv6에서 사용하는 더 큰 패킷 사이즈로 인해) 일부 사용사례에서는 속도가 느린 경우도 존재

클래스풀 (Classful IP Addressing)

클래스	범위	네트워크 ID / 호스트 ID	사용 가능 호스트 수
A	1.0.0.0 ~ 126.0.0.0	8 / 24 비트	2^24 - 2 (약 1,670만 개)
B	128.0.0.0 ~ 191.255.0.0	16 / 16 비트	2^16 - 2 (약 6.5만 개)
C	192.0.0.0 ~ 223.255.255.0	24 / 8 비트	2^8 - 2 (254개)
D (멀티캐스트)	224.0.0.0 ~ 239.255.255.255	N/A	N/A
E (예약됨)	240.0.0.0 ~ 255.255.255.255	N/A	N/A

호스트 ID개수 구할 때 2 빼는 이유

• 맨 앞자리는 네트워크 주소로 남겨두며 마지막 주소는 브로드캐스팅 주소로 남겨놓음 (2개 마이너스) ex) 클래스 C 192.0.0.0 = 네트워크 주소 (외부 네트워크와 통신할 때 주소)

클래스풀 단점

• 주소 부족 문제: 주소 공간이 낭비되는 문제 발생.
• 서로 다른 네트워크 크기에 대한 유연성 부족.

클래스리스와 서브넷마스크, 서브네팅

클래스리스

• 서브넷 마스크를 사용하여 네트워크 크기를 나누는 대신, 더 유연한 IP 주소 할당 가능.

서브넷마스크

• 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하여 ⭐세분화⭐한 비트 마스크.
• 예시: /25는 255.255.255.128과 같음.

서브네팅

• 네트워크를 나누어 유연한 IP 주소 할당.
• 각 서브넷(쪼개진 네트워크)은 독립된 네트워크로 간주되어 라우팅 가능.

공인 IP와 사설 IP와 NAT

공인 IP

인터넷에서 공개적으로 사용되는 IP 주소.

사설 IP

내부 네트워크에서 사용되는 비공개 IP 주소.

NAT

• 사설 IP와 공인 IP 간의 주소 변환을 수행하여 주소 부족 문제 해결.
• 여러 사설 IP 주소를 하나의 공인 IP 주소에 연결하여 인터넷에 접속 가능.
• 공유기를 통해 여러 호스트가 하나의 공인 IP 주소를 공유하며, NAT를 통해 주소 변환을 수행하여 인터넷에 접속함.

---

REF