Internet address

• 인터넷과 연결된 모든 host들은 unique address가 필요하다

IPv4

• the address system used today
• 32 bits
• possible number of hosts : 4,294,967,296

IPv6

• a new address system designed to replace IPv4
• Still NOT used widely, but eventually will
• 128 bits

Notation

• binary notation
  10000000 00001011 00000011 00011111
• dotted-decimal notation
  128.11.3.31
  각각 8 bit (1byte)씩.

Hierachical structure

• Network address + Host address
• 같은 network에 있는 node들은
  같은 network address를 갖는다
• 3가지 type
  
  • (c)를 보면, 111로 시작하는 건 아무데도 포함되지 않는다.
    특수용으로 빠진다 (Class D, E)

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Classful addressing

• network size에 따라 address space를 할당한다
  
  

• Network address : network를 "group of hosts"로 indicate
  • class A : 7 bits
  • class B : 14 bits
  • class C : 21 bits

• Host address : network 안에 host를 indicate
  • class A : 24 bits
  • class B : 16 bits
  • class C : 8 bits

• Host address의 범위
  
  • Large ISPs나 organizations에는 class A address space가 할당된다
  • small ISPs나 organizations에는 class B or C address space가 할당된다

Subnetting

• 기관에서는 걔의 address space를 여러 개의 subnet으로 구성하기 위해 re-allocate할 수 있다
• Subnet masks define partition of host part to subnet ID and host ID
  
• 즉, network number 다음부터 연속으로 1이 있는 곳까지를 subnet ID라고 본다.
• 위와 같은 network에서는
  163.239.187.245와 164.239.187.22가 같은 subnet이고
  163.239.186.16은 다른 subnet이 된다.

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Classless Addressing

Supernetting

• subnetting과 비슷하지만,
  it is also possible to use subnet mask
  to combine multiple network addresses

• subnet mask를 이용해서, network를 아무 size로나 정의할 수 있다.
  (type이 상관이 없어진다)

• Also called "CIDR"
  • Classless Interdomaion Routing

Classful addressing의 문제점

• class A랑 B는 너무 크고, class C는 너무 작다

• 1000-2000 host를 갖는 network에게,
  class C adress space is NOT enough,
  but class B addres space is too wasteful

• network 수가 늘어날수록, address space가 보다 효율적으로 할당될 필요가 있는데, classful addressing은 inefficient

Classless addressing

• NO class : address들이 address block처럼 할당된다

• 3 rules

  • address space should be continuous
    • should NOT be partitioned
  • number of addresses should be a power of 2
  • the first address in the block should be divided by
    number of addresses in the block

• example : 163.239.56.32 ~ 163.239.56.47
  • 1번 ok
  • 2번 ok (16 = 2^4)
  • 3번 ok (32 / 16)

• network mask
  • 같은 network를 나타내는 IP address prefix
  • representation : x.y.z.t/n
  • n : subnet mask (prefix length)

• example : 205.16.37.39/28
  
  • 공통이 아닌게 뒤에 4개 -> subnet size = 2^4 = 16
  • 205.16.37.32 ~ 205.16.37.47

Forwarding with CIDR

• routing table은 entry들을 보관해야 한다
  • entry : (Destination, Next Hop)

• routing table size는 성능에 영향을 준다
  • 큰 size는 process의 속도를 낮춘다

• Solution : prefix routing

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Prefix routing

• 194.24.x.x가 캠브릿지 대학의 한 host를 나타낸다고 하자
• 그럼 목적지 address가 194.24.1.1, 194.24.83.72, 194.24.235.55가 같은 next hop router를 갖는다고 생각할 것이다(??)
• 따라서, 이 목적지들 중, 단 하나의 route entry가 다음과 같이 유지된다
  • detination : 194.24.0.0/16
  • 만약 destination의 first 16 bits가 194.24.0.0과 match한다면,
    그 entry가 이용되어야 한다

• 만약, 대학 host들의 address가 다음과 같다면,
  

• routing table은 다음과 같이 유지되어야 한다
  • Cambridge : 194.24.0.0/21
  • Edinburgh : 194.24.8.0/22
  • Oxford : 194.24.16.0/20

• 만약 packet의 목적지 주소가 194.24.17.4라면,
  • compare the first 21 bits with Cambridge -> X
  • compare the first 22 bits with Edinburgh -> X
  • compare the first 20 bits with Oxford -> match

Longest matching prefix

• 만약 match되는 entry가 여러개 존재한다면,
  prefix length가 가장 긴 놈이 선택된다

Route aggregation

• 위 예시에서, 3개 대학들의 route entry는 aggregated될 수 있다
  • Cambridge : 194.24.0.0/21
  • Edinburgh : 194.24.8.0/22
  • Oxford : 194.24.16.0/20
  • aggregated : 194.24.0.0/19

• routing table size를 줄일 수 있다