[네트워크] IP주소

이 글은 면접을 위한 CS 전공지식노트의 책을 읽고 학습 후 스터디 공유를 위한 글입니다.

ARP(Address Resolution protocol)

• 통신은 흔히 IP 주소를 기반으로 통신한다고 알고 있지만 IP 주소에서 ARP를 통해 MAC 주소를 찾아 MAC주소를 기반으로 통신한다.
• ARP를 통해 논리적 가상 주소인 IP를 물리적 주소인 MAC 주소로 변환
• RARP를 통해 MAC 주소를 IP로 변환

ARP의 주소를 찾는 과정

1. ARP Request 브로드캐스트를 보내 특정 IP 주소에 해당하는 MAC주소를 찾는다.
2. 해당 주소에 맞는 장치가 ARP reply 유니캐스트를 통해 MAC 주소를 반환하는 과정을 거친다.

💡 **브로드캐스트**: 송신 호스트가 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송되는 방식 **유니캐스트**: 고유 주소로 식별된 하나의 네트워크 목적지에 1:1로 데이터를 전송하는 방식

홉바이홉 통신

IP 주소를 통해 통신하는 과정을 홉바이홉(hop by hop) 통신이라고 한다. hop이란 건너뛰는 모습을 의미하는데 통신망에서 패킷이 여러개의 라우터를 건너가는 모습을 비유한 것이다. 각각의 라우터에 있는 라우팅 테이블이 IP를 기반으로 패킷을 전달한다. 즉, 통신 장치에 있는 ‘라우팅 테이블’의 IP를 통해 시작 주소부터 시작하여 다음 IP로 계속해서 이동하는 라우팅 과정을 거쳐 패킷이 최종 목적지까지 도달하는 통신을 칭한다.

라우팅 테이블

라우팅 테이블은 송신지에서 수신지까지 도달하기 위해 사용. 라우터에 들어가 있는 목적지 정보들과 그 목적지로 가기 위한 방법이 들어있는 리스트를 의미한다. 게이트웨이와 모든 목적지에 대해 도달하기 위해 거쳐야할 다음 라우터의 정보를 가지고 있다.

게이트웨이

서로 다른 통신망, 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 관문역할을 하는 컴퓨터나 소프트웨어를 통칭하는 용어다. 서로 다른 통신 프로토콜을 변환해주는 역할을 한다.

클래스 기반 할당 방식

클래스	앞선 비트	네트워크 영역	나머지 영역	첫 주소	끝 주소
클래스 A	0	8	24	0.0.0.0
00000000.~	127.255.255.255
01111111.~
클래스 B	10	16	16	128.0.0.0
10000000.~	192.255.255.255
10111111.~
클래스 C	110	24	8	192.0.0.0
11000000.~	223.255.255.255
11011111.~
클래스 D (멀티캐스트)	1110
클래스 E (예약됨)	1111

• 과거 A, B, C, D, E 다섯 개의 클래스로 네트워크를 구분하는 클래스 기반 할당방식 사용 → 이후 발전을 거쳐 CIDR(Classless Inter-Domain Routing, 사이더)로 발전 (책에서는 오류)
• 할당받은 네트워크의 첫 주소는 네트워크 구별 주소로 사용, 네트워크의 마지막 주소는 네트워크에 속해있는 모든 컴퓨터에 데이터를 보내는 브로드캐스트 주소. 나머지 주소를 호스트에 부여할 수 있는 주소
  • 예를 들어 12.0.0.0 A클래스 네트워크를 부여받았다면 12.0.0.0은 네트워크 구별주소, 12.255.255.255는 브로트캐스트 주소.
• 클래스 기반 할당 방식은 버리는 주소가 많은 단점이 있어 CIDR(우리가 흔히 아는 서브넷마스크로 네트워크를 구분하는 방법), DHCP와 IPv6, NAT 등장

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)

• IP 주소와 기타 통신 매개변수를 자동으로 할당하기 위한 네트워크 관리 프로토콜
• 이 기술을 통해 네트워크 장치에 IP 주소를 자동으로 할당할 수 있다.
• 대부분의 라우터와 게이트웨이 장비에 해당 기능이 있다.

NAT(Network Address Translation)

• 패킷이 라우팅 장치를 통해 전송되는 동안 패킷의 IP 주소 정보를 수정하여 IP주소를 다른 주소로 매핑하는 방법
• IPv4 주소로는 많은 주소들을 감당하지 못하는 단점 → NAT를 이용해 ISP(인터넷 서비스 공급자)에서 할당받은 공인 IP와 사설 IP로 나눠 주소를 처리
• 관련 소프트웨어: ICS, RRAS, Netfilter
• 공유기 내부에 NAT 기능 탑재되어 있어 해당 공유기를 사용하는 호스트는 사설IP를 사용
• 내부 네트워크의 IP주소와 외부 IP주소가 다르게 유지할 수 있기 때문에 보안상의 이점이 있다.
• 한 주소로 여러 호스트가 통신하게 되면 속도가 느려질 수 있다는 단점이 있다.