[네트워크] 네트워크 레이어, IP 프로토콜

李🌸·2023년 10월 5일

네트워크

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목차
1. ip주소란?
2. IPv4 vs IPv6
3. 서브넷과 서브넷 마스크
4. 라우팅이란?
5. Public IP vs Private IP
6. 라우팅 프로토콜-RIP, OSPF, EGP, BGP
7. IP 할당 방식
8. NAT이란?
9. ICMP란?

📌 네트워크 레이어, IP 프로토콜

IP주소란?

IP 주소는 인터넷에 연결된 각 기기를 구별하기 위해 사용되는 고유한 번호이다. 현재 IPv4의 IP 주소 체계를 사용하고 있다.

IPv4와 IPv6 차이점

IPv4

8비트씩 4부분, 총 32비트로 구성되어 있다.

네트워크 부분의 길이에 따라 A클래스에서 E클래스까지 총 5단계로 구성되어 있다.

.으로 구분된다.

IPv6

IPv4의 주소 부족 문제를 해결하기 위해 개발되었다.

16비트식 8부분, 총 128비트로 구성되어 있다.

콜론 : 으로 구분한다.

서브넷과 서브넷 마스크

서브넷
IP 주소에서 네트워크 영역을 부분적으로 나눈 부분망, 부분 네트워크를 뜻한다.

서브넷 마스크

IP 주소에서 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하기 위해 사용된다.

32비트의 숫자로 ‘1’의 비트는 네트워크 부분을 나타내고 ‘0’의 비트는 호스트 부분을 나타낸다.

10진수 표기법: 192.168.0.1/255.255.255.0
CDIR 표기법: 192.168.0.1/24 (왼쪽부터 나열된 1의 수가 24개라는 뜻)
위 두 경우 모두 IP 주소가 192.168.0.1이고 서브넷 마스크는 255.255.255.0이라는 의미이다.

라우팅이란?

경로 정보를 기반으로 현재의 네트워크에서 다른 네트워크로 최적의 경로를 통해 데이터를 전송하는 기법이다.
패킷에 포함된 주소 등의 상세 정보를 이용하여 목적지까지 데이터 또는 메세지를 체계적으로 다른 네트워크에 전달하는 경로 선택 (Path Determination) 그리고 스위칭 (Switching)하는 과정을 의미한다.

Public IP와 Private IP 차이

공인 Public IP > 할당주체: ISP

ISP(인터넷 서비스 공급자)가 제공하는 IP주소로 외부에 공개되어 있는 IP주소이다.

공인 IP는 전세계에서 유일한 IP 주소를 갖는다.

사설 Private IP > 할당주체: 라우터(공유기)

일반 가정이나 회사 내에 할당된 네트워크의 IP

IPv4의 부족으로 서브넷팅 된 IP이기 때문에 라우터에 의해 로컬 네트워크 상의 PC나 장치에 할당된다.

사설 IP 주소만으론 인터넷에 직접 연결할 수 가 없고 라우터를 통해 1개의 공인(Public) IP만 할당하고, 라우터에 연결된 개인 PC는 사설(Private) IP를 각각 할당 받아 인터넷에 접속할 수 있게 된다.

그림출처

라우팅 프로토콜이란?

라우터 간 통신 방식을 규정하는 통신 규약이다.
종류로는,
1. IGP (RIP, OSPF)
2. EGP
3. BGP 가 있다.

IGP (Interior Gateway Protocol)

하나의 자율시스템(AS) 내의 라우팅에 사용되는 프로토콜이다.

RIP & OSPF

RIP (Routing Information Protocol)
- 가장 널리 사용되는 라우팅 프로토콜
- 최단 경로 탐색에 bellman-ford 알고리즘 사용된다.
- 소규모 동종의 네트워크 내에서 효율적이다.
- 최대 홉 수를 15개로 제한한다.
- 라우팅 정보를 30초마다 업데이트 한다.
OSPF (Open Shortest Path First protocol)
- RIP 단점 해결하여 새로운 기능을 지원한다.
- 대규모 네트워크에서 많이 사용된다.
- 최단 경로 탐색에 다익스트라 알고리즘을 사용한다.
- 인터넷 망에서 이용자가 최단 경로를 선정할 수 있도록 라우팅 정보에 노드 간의 거리 정보, 링크상태를 실시간으로 반영한다.

EGP (Exterior Gateway Protocol)

자율시스템(AS)간의 라우팅. 즉, 게이트웨이 간의 라우팅에 사용되는 프로토콜이다.

BGP (Border Gateway Protocol)

자율시스템(AS)간의 라우팅 프로토콜로 EGP의 단점을 보완하기 위해 만들어졌다.

초기에 BGP 라우터들이 연결될 때에는 전체 경로 제어표(라우팅 테이블)를 교환하고 이후에는 변화된 정보만을 교환한다.

IP 할당 방식

컴퓨터에 IP를 할당하는 방식은 2가지가 있다.
1. Static 방식
: 내가 사용하고 싶은 IP를 직접 입력해서 할당하는 방식이다.
2. DHCP 방식
: DHCP는 프로토콜의 한 종류로 , 호스트들의 IP를 자동으로 할당해주는 역할을 한다.

DHCP 통해 IP 할당받는 과정
1. DHCP Discover
= Host가 DHCP 서버가 어디에 있는지 찾고 IP 할당을 요청
2. DHCP Offer
= Host에게 요청 Ip와 Host의 MAC 주소를 같이 보냄
3. DHCP Request
= DHCP Offer를 통해서 IP를 할당받으면 그 IP를 사용하겠다고 DHCP 서버에 확정 메세지를 보냄
4. DHCP Ack
= DHCP 서버에서 DHCP Request를 받으면 다시 ACK를 보냄

NAT이란?

그림출처

Network Address Translation 즉, 네트워크 주소 변환이다.
한 개의 정식 IP 주소에 대량의 가상 사설 IP주소를 할당 및 연결하는 기능이다.
NAT를 이용하는 이유는 대개 사설 네트워크(Private Network)에 속한 여러 개의 호스트가 하나의 공인 IP 주소를 사용하여 인터넷에 접속하기 위함이다.
NAT을 사용하면 IP 주소 부족 문제를 해결할 수 있다.