2.4.1 ARP
컴퓨터와 컴퓨터 간의 통신은 IP 주소에서 ARP를 통해 MAC주소를 찾아 MAC 주소를 기반으로 통신을 한다.
ARP(Address Resolution Protocol) : IP 주소로부터 MAC 주소를 구하는 IP와 MAC 주소의 다리 역할을 하는 프로토콜.
ARP를 통해 가상 주소인 IP 주소를 실제 주소인 MAC 주소로 변환.
이와 반대로 RARP를 통해 실제 주소인 MAC 주소를 가상 주소 IP로 변환하기도 한다.
앞 그림처럼 장치 A가 ARP Request 브로드캐스트를 보내 IP 주소인 120.70.80.3에 해당하는 MAC 주소를 찾음 -> 해당 주소에 맞은 장치 B가 ARP Reply 유니캐스트를 통해 MAC 주소를 반환.
용어
브로트캐스트: 송신 호스트가 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송되는 방식유니캐스트: 고유 주소로 식별된 하나의 네트워크 목적지에 1:1로 데이터를 전송하는 방식
2.4.2 홉바이홉 통신
홉바이홉(hop by hop) 통신 : IP 주소를 통해 통신하는 과정.
수많은 서브네트워크 안에 있는 라우터의 라우팅 테이블 IP를 기반으로 패킷을 전달하고 또 전달해나가며 라우팅을 수행.
즉, 통신 장치에 있는 라우팅 테이블' IP를 통해 시작 주소부터 시작하여 다음 IP로 계속해서 이동하는 라우팅과정을 거쳐 패킷이 최종 목적지까지 도달하는 통신.
라우팅 테이블
라우팅 테이블(routing table)
- 송신지에서 수신지까지 도달하기 위해 사용됨
- 라우터에 들어가 있는 목적지 정보들와 그 목적지로 가기 위한 방법들이 들어 있는 리스트.
- 라우팅 테이블에는 게이트웨이와 모든 목적지에 대해 해당 목적지에 도달하기 위해 거쳐야 할 다음 라우터의 정보를 가지고 있음.
게이트웨이
게이트웨이(gateway) : 서로 다른 통신망, 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 관문 역할을 하는 컴퓨터나 소프트웨어를 두루 일컫는 용어. 
사용자는 인터넷에 접속하기 위해 수많은 톨게이트인 게이트웨이를 거쳐야함.
게이트웨이는 서로 다른 네트워크상의 통신 프로토콜을 변환해주는 역할도 함.
게이트웨이는 라우팅 테이블을 통해 볼 수 있음.
2.4.3 IP 주소 체계
IP 주소는 IPv4와 IPv6으로 나뉨.
IPv4 : 32 비트를 8비트 단위로 점을 찍어 표기.
IPv6: 64 비트를 16비트 단위로 점을 찍어 표기.
추세는 IPv6로 가고 있지만 가장 많이 쓰이는 건 IPv4.
추후 설명도 IPv4 기준이다.
클래스 기반 할당 방식
앞에 있는 부분을 네트워크 주소, 그 뒤에 있는 부분을 호스트 주소로 놓음.
클래스 A, B, C : 일대일 통신
클래스 D : 멀티캐스트 통신
클래스 E : 앞으로 사용할 예비용으로 쓰는 방식.
구분 비트 : 맨 왼쪽에 있는 비트. 클래스 A는 0, 클래스 B는 10, 클래스 C는 110.
이를 통해 클래스 간의 IP가 나눠진다.
또한 네트워크의 첫 번째 주소는 네트워크 주소로 사용되고 가장 마지막 주소는 브로드캐스트용 주소로 네트워크에 속해 있는 모든 컴퓨터에 데이터를 보낼 때 사용.
자세한 내용 p.111 참고.
이 방식은 사용 주소보가 버리는 주소가 많은 단점이 있고 이를 해소하기 위해 DHCP, IPv6, NAT가 나온다.
DHCP
Dynamic Host Configuration Protocol.
IP 주소 및 기타 통신 매개변수를 자동으로 할당하기 위한 네트워크 관리 프로토콜.
이 기술을 통해 네트워크 장치의 IP 주소를 수동으로 설정할 필요 없이 인터넷이 접속할 때마다 자동으로 IP 주소를 할당할 수 있다.
많은 라우터와 게이트웨이 장비에 DHCP 기능이 있으며 이를 통해 대부분의 가정용 네트워크에서 IP 주소를 할당한다.
NAT
Network Address Translation.
패킷이 라우팅 장치를 통해 전송되는 동안 패킷의 IP 주소 정보를 수정하여 IP 주소를 다른 주소로 매핑하는 방법.
IPv4 주소 체계만으로는 많은 주소들을 모두 감당하지 못하는 단점이 있는데, 이를 해결하기 위해 NAT로 공인 IP와 사설 IP로 나눠 많은 주소를 처리.
ICS, RRAS, Netfilter 등의 소프트웨어로 NAT을 가능하게 한다. 
홍철 팀장과 가영 대리는 각각 다른 사설 IP를 가지고 있지만, NAT 장치를 통해 하나의 공인 IP로 외부 인터넷에 요청할 수 있다.
이처럼 NAT 장치를 통해 사설 IP를 공인 IP로 변환하거나 그 반대로 변환할 수 있다.
공유기와 NAT
NAT을 쓰는 이유 : 여러 대의 호스트가 하나의 공인 IP 주소를 사용하여 인터넷에 접속하기 위함. 인터넷 공유기에 NAT 기능이 탑재되어 있기 때문에 인터넷 회선 하나를 개통하고 인터넷 공유기를 달아 여러 PC를 연결하여 사용할 수 있다.
NAT을 이용한 보안
내부 네트워크에서 사용하는 IP 주소와 외부에 드러나는 IP 주소를 다르게 유지할 수 있기 때문에 어느정도의 보안 가능
NAT 단점
여러 명이 동시에 인터넷 접속하게 됨. 접속하는 호스트 숫자에 따라 접속 속도가 느려질 수 있다는 단점이 있다.
2.4.4 IP 주소를 이용한 위치 정보
IP 주소는 인터넷에서 사용하는 네트워크 주소이기 때문에 이를 통해 동 또는 구까지 위치 추적이 가능하다.
Reference
주홍철 작가님의 '면접을 위한 CS 전공지식 노트'를 기반으로 작성되었습니다.
