네트워크 계층

역할

• OSI 7Layer의 3계층으로 패킷 포워딩과 네트워크간 라우터를 통한 라우팅 수행
• IP(Internet Protocol)주소를 사용하여 통신, 계층적 구조
• 대표적인 장비는 라우터, 또는 L3라고 부른다

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IP 정의와 구조

IP (Internet Protocol)

• 네트워크 계층에서 통신하는 주요 프로토콜로 라우팅을 구현하고 본직적인 인터넷을 구축하는 계기
• 1974년 IEEE 논문 발표 “A Protocol for Packet Network Intercommunication”
• 전송 제어 프로그램의 비연결 데이터그램 서비스로 시작 → 연결 지향 서비스로 보완
• RFC 760 → RFC 791 IP, Connectionless
• RFC 761 → RFC 793 TCP, Connection-oriented service
• TCP/IP모델의 기원
• 현재 사용중인 버전은 IPv4이며 후속 버전으로 IPv6 릴리즈

IP 주소 확인

• Windows OS CMD > Ipconfig, Linux 계열 > Ifconfig 명령어를 통해서 확인

IP 구조

• IP는 헤더와 페이로드로 구성되어 있다.

• 헤더는 목적지 & 출발지 IP 주소등을 포함, 페이로드는 전송되는 데이터를 의미

IPv4 헤더 구조 - 상세

• 최소 20바이트 (옵션 미 지정시)

Version : IP 버전, IPv4

Header Length(HLEN) : 헤더의 길이, 4바이트 단위 최소 5 (20 바이트 ) ~ 15

Type of Service : 서비스 품질

Total Packet Length : IP 패킷 전체의 길이 - 바이트 단위 - 최대 65535

Identifier, Flags, Offset : IP Fragment 필드로 단편화와 재조합, 큰 패킷이 작은 패킷으로 전송 되는 경우

Time to Live : IP 패킷 수명

Protocol ID : 데이터에 포함되어 있는 상위 계층의 프로토콜 정보, TCP 6, UDP 17

Header Checksum : 오류 검출

Source, Destination IP address : 출발지 & 목적지 IP 주소

IP Header Options & Padding : 옵션, 거의 사용되지 않음 시험 / 디버깅 용도, 통신에는 미관여

IPv4 헤더 구조 - PCAP

IP 주소 구성

• IP 주소는 2진수 32비트로 구성
  • 예) 10101010.01101001.01010101.1001001
  • 총 2의 32승 = 4,294,967,296 = 42억 9천여개
• 최초 ip주소 설계 시 충분한 수량이였으나 현재는 거의 고갈된 상태
• 2진수는 어렵기 때문에 일반적으로 10진수로 표현
• 예) 168.126.63.1
• 2의 8승은 256 = 10진수 한 옥텟은 최대 0 ~ 255까지 가능

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IP 주소 클래스

2진수 - > 10진수 표현

• 2진수는 0 & 1, 2개로 구분
• 10진수는 0 ~ 9까지 총 10개로 표현
• 2 의 0 승 - 1 - 00000001, 2의 1승 = 2 000000010, 2의 2승 = 4 = 00000100

네트워크와 호스트

• IP 주소는 네트워크 부분과 호스트 부분으로 나뉜다.
• 네트워크는 브로드캐스트 영역, 호스트는 개별 단말기
• 192.168.1.0 ~ 255 = 192.168.1 부분 = 네트워크, 0 ~ 255 = 호스트
• 예를 들어,
  

- 경기도는 수원, 안양, 용인 시로 구성되었다고 가정
- 같은 수원시에 사는 철수 와 민수는 시내버스를 타고 만난다
    

    
- 하지만 안양시에 사는 영희를 만나기 위해서는 시외버스를 타야한다.
    
    ![Screen Shot 2022-08-29 at 4.19.46 PM.png](https://s3-us-west-2.amazonaws.com/secure.notion-static.com/c84a983b-5b7e-4a7a-9c18-8fddabd17732/Screen_Shot_2022-08-29_at_4.19.46_PM.png)
    
- 수원, 안양, 용인 = 네트워크 = 라우터
- 철수, 민수, 영희 = 호스트 = pc
- 시내 = 브로드캐스트 스위칭, 시외 = 라우팅

IP 주소 클래스

• IP 주소는 네트워크의 크기에 따라 5개의 클래스 (A, B, C, D, E)로 구분
• A 클래스: 0.0.0.0 ~ 127.255.255.255, 호스트는 2의 24승
  

• B 클래스 : 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255, 호스트는 2의 16승
  

• C 클래스 : 192.0.0.0 ~ 233.255.255.255, 호스트는 2의 8승 = 256개
  
• D & E 클래스 : 멀티 캐스트용 (244.0.0.0 ~ 239.255.255.255) 과 연구용 (240.0.0.0 ~ 255.255.255.254)

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Wrap Up

• 네트워크 계층은 패킷 포워딩과 네트워크간 라우팅을 수행
• 주요 프로토콜로 IP (Internet Protocol)가 있으며 1974년 IPv4공개
• IPv4 헤더 구조
• IPv4의 주소는 32비트로 구성되며 2의 32승으로 약 42억 9천여개
• IP는 네터워크와 호스트로 나뉘며 크기와 용도에 따라 5가지로 구분된다.