네트워크 계층 : 목적지에 데이터 전달하기

혜얌·2022년 5월 27일
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네트워크

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네트워크 계층의 역할

네트워크 간의 연결 구조

  • 데이터링크 계층의 기능만으로는 다른 네트워크로 데이터를 전송하기 힘듦
  • 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 것이 네트워크 계층의 역할
  • 다른 네트워크로 데이터를 전송하려면 라우터(router)라는 네트워크 장비가 필요함
  • 라우터는 데이터의 목적지가 전해지면 해당 목적지까지 어떤 경로로 가는 것이 좋은지를 알려줌
  • 네트워크를 식별할 수 있는 주소(네트워크의 목적지를 지정할 수 있는 주소)를 IP주소라고 한다.
  • 목적지뿐만 아니라 데이터를 어떤 경로로 보낼지도 결정해야 하는데 이를 라우팅(routing)이라고 한다.
  • 라우터에는 라우팅 테이블이 있어서 경로 정보를 등록하고 관리한다.

IP란?

  • 네트워크 계층에서는 캡슐화할 때 IP헤더를 붙인다. 다음과 같은 순서로 헤더 정보가 구성되어 있음
    1. 버전
    2. 헤더 길이
    3. 서비스 유형
    4. 전체 패킷 길이
    5. 일련 번호
    6. 조각 상태
    7. 조각의 위치
    8. TTL
    9. 프로토콜
    10. 헤더 체크썸
    11. 출발지 IP주소
    12. 목적지 IP주소

  • 데이터 + IP헤더를 IP패킷이라고 한다.



    IP주소의 구조

    IP주소란?

  • IP주소는 인터넷 서비스 제공자에게 받을 수 있다.

  • IPv4와 IPv6 버전이 있다.
    - IPv4 : 32bit
    - IPv6 : 128bit

  • 공인 IP주소와 사설 IP 주소가 있다.
    - 공인 IP주소는 ISP가 제공하고, 인터넷에 직접 연결되는 컴퓨터나 라우터에 할당된다.

DHCP : IP주소를 자동으로 할당하는 프로토콜
8bit를 옥텟(octet)이라 부르기도 함

  • 네트워크 ID + 호스트 ID 를 IP주소라고 한다.
    - 네트워크 ID : 어떤 네트워크 인지
    - 호스트 ID : 해당 네트워크의 어느 컴퓨터 인지


IP주소의 클래스 구조

IP 주소 클래스란?

  • 네트워크 크기는 클래스라는 개념으로 구분하고 있다.
    클래스이름내용네트워크 ID호스트 ID
    A클래스대규모 네트워크 주소8bit24bit
    B클래스중형 네트워크 주소16bit16bit
    C클래스소규모 네트워크 주소24bit8bit
    D클래스멀티캐스트 주소
    E클래스연구 및 특수용도 주소


네트워크 주소과 브로드캐스트 주소의 구조

네트워크 주소와 브로드캐스트 주소란?

  • IP주소에는 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소가 있다.
  • 이 두 주소는 특별한 주소로 컴퓨터나 라우터가 자신의 IP로 사용하면 안되는 주소다.
  • 네트워크 주소
    - 전체 네트워크에서 작은 네트워크를 식별하는데 사용된다.
    - 호스트ID가 10진수고 첫번째 숫자가 0인 주소
    - 그 네트워크 전체를 대표하는 주소

    192.168.1.1 ~ 192.168.1.6의 IP주소를 가진 컴퓨터는 192.168.1.0의 네트워크에 있다.

  • 브로드캐스트 주소
    - 네트워크에 있는 컴퓨터나 장비 모두에게 한 번에 데이터를 전송하는 데 사용되는 전용 IP 주소
    - 호스트ID가 10진수고 225인 주소


서브넷의 구조

서브넷이란?

  • 수 많은 컴퓨터가 브로드캐스트 패킷을 전송하면 모든 컴퓨터에 패킷이 전송되고 네트워크가 혼잡해지기에 대규모 네트워크를 작은 네트워크로 분할하여 브로드캐스트로 전송되는 패킷의 범위를 좁힐 수 있다.
  • 네트워크를 분할하는 것을 서브넷팅이라고 하고, 분할된 네트워크를 서브넷이라고 한다.
  • 기존 A클래스는 서브넷팅 전 네트워크 ID + 호스트 ID 였다면 서브넷팅 이후에는 네트워크 ID + 서브넷 ID + 호스트 ID로 구성된다.
  • 호스트 ID에서 비트를 빌려 서브넷으로 만든다.

서브넷 마스크란?

  • IP 주소를 서브넷팅하면 네트워크 ID, 호스트 ID를 판단하기 위해 서브넷 마스크를 사용한다.
  • 프리픽스 표기법은 서브넷 마스크를 슬래시(/비트수)로 나타낸것을 말한다. 
    	>255.255.255.0 -> /24
  • A 클래스의 서브넷 마스크는 255.0.0.0
  • B 클래스의 서브넷 마스크는 255.255.0.0
  • C 클래스의 서브넷 마스크는 255.255.255.0


라우터의 구조

라우터란?

  • 네트워크의 출입구를 설정하는 것으로 기본 게이트웨이라고 한다.

라우팅이란?

  • 라우팅 정보를 교환하기 위한 프로토콜을 라우팅 프로토콜이라고 한다.
  • RIP, OSPF, BGP 등이 있다.
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