5장 ) 네트워크 계층

Reference : 모두의 네트워크

 

5장. 네트워크 계층 : 목적지에 데이터 전달하기

 

네트워크 간의 연결 구조

• 다른 네트워크에 있는 목적지로 데이터를 전달하려면 네트워크 계층의 기술이 필요하다.
• 데이터 링크 계층의 이더넷은 같은 네트워크에 있는 컴퓨터로는 데이터를 전송할 수 있지만, 인터넷이나 다른 네트워크로는 데이터를 전송할 수 없다.
• 네트워크 계층에서는 라우터를 통해 네트워크 간의 통신을 가능하게 한다.
• 라우터는 데이터의 목적지가 정해지면 해당 목적지까지 어떤 경로로 가는 것이 좋은지 알려주는 기능을 한다.
  • 라우터는 IP주소를 통해 어떤 네트워크의 컴퓨터인지 구분.
  • 라우팅 : 데이터를 목적지 IP주소까지 어떤 경로로 보낼지 결정.
  • 라우터에는 라우팅 테이블이 있어서 경로 정보를 등록하고 관리한다.

 

 

IP란?

네트워크 계층에는 IP라는 프로토콜이 있다.

• 네트워크 계층에서는 캡슐화할 때 IP헤더를 붙인다. (IP헤더의 구성은 위 그림 참고)
• IP헤더는 출발지 IP 주소와 목적지 IP 주소가 있다.
• IP프로토콜을 사용하여 캡슐화 한 것을 IP패킷이라고 한다.

 

 

IP주소의 구조

• IP주소는 ISP(인터넷 서비스 제공자)에게 받을 수 있다.
• IP버전으로는 IPv4 와 IPv6가 있다.
  • IPv4는 32비트로 되어있어 주소가 부족하다.
  • 따라서 128비트로 구성된 IPv6를 사용하게 되었다. (거의 무한대)
• IP주소에는 공인 IP주소와 사설 IP주소가 있다.
  • 공인 IP주소는 ISP가 제공한다.
  • IPv4주소를 사용하면서 주소의 수가 고갈되어, 인터넷에 직접 연결되는 컴퓨터나 라우터에는 공인 IP주소를 할당하고, 회사나 가정의 랜에 있는 컴퓨터는 사설 IP주소를 할당한다.
  • 따라서 공인 IP주소는 라우터에만 할당하고 랜 안에 있는 컴퓨터에는 랜의 네트워크 관리자가 자유롭게 사설 IP주소를 할당. 또는 라우터의 DHCP기능을 사용하여 주소를 자동으로 할당한다.
  • 공인,사설IP주소 모두 2진수의 32비트를 동일하게 사용.

 

 

MAC주소는 48비트, 16진수

IP주소는 32비트, 10진수.  8비트 단위의 옥텟(octet)으로 나누어 표기한다.

 

• ip주소는 10진수로 표시하지만 실제로 IP주소는 2진수로 되어있다.
• IP주소는 네트워크ID와 호스트 ID로 나누어져 있다.
  • 네트워크 ID는 어떤 네트워크인지를 나타냄
  • 호스트 ID는 해당 네트워크의 어느 컴퓨터인지를 나타냄.

 

 

IP주소의 클래스 구조

• 네트워크의 크기는 클래스라는 개념으로 구분한다.

• 클래스 이름	내용	구조	범위
  A 클래스	대규모 네트워크 주소	처음 8비트가 네트워크ID, 나머지 24비트가 호스트ID	1~127
  B 클래스	중형 네트워크 주소	16비트가 네트워크ID, 다음 16비트가 호스트ID	128~191
  C 클래스	소규모 네트워크 주소	처음 24비트가 네트워크ID, 다음 8비트가 호스트ID	192~223
  D 클래스	멀티캐스트 주소
  E 클래스	연구 및 특수용도 주소

• 주소의 범위는 옥텟으로 범위를 계산해보면 된다.
• 공인 IP와 사설 IP 주소의 범위도 별도로 있다.

 

 

네트워크 주소와 브로드캐스트 주소의 구조

• 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소는 컴퓨터나 라우터가 자신의 IP로 사용하면 안되는 주소이다.
• 네트워크 주소는 호스트 ID가 10진수로 0 / 브로드캐스트 주소는 호스트ID가 10진수로 255.
  • Ex) 네트워크 주소 : 192.168.1.0
  • Ex) 브로드캐스트 주소 : 192.168.1.255
• 네트워크주소는 전체 네트워크에서 작은 네트워크를 식별하는데 사용하며, 호스트 ID가 10진수로 0이면 그 네트워크 전체를 대표하는 주소이다.
• 브로드캐스트 주소는 네트워크에 있는 컴퓨터나 장비 모두에게 한 번에 데이터를 전송하는데 사용되는 전용 IP주소.
  • 브로드캐스트 주소로 데이터를 전송하면 해당 네트워크 안에 있는 모든 컴퓨터가 데이터를 받게 된다.

 

 

 

서브넷의 구조

• 서브넷팅 : 대규모 네트워크를 작은 네트워크로 분할하여 브로드캐스트로 전송되는 패킷의 범위를 좁힌다.
• 서브넷 : 분할된 네트워크
• 서브넷팅하여 작은 네트워크로 분할하면 네트워크ID, 서브넷ID, 호스트ID로 나누어진다.

 

서브넷 마스크

• 네트워크ID와 호스트ID를 식별하기 위한 값.
• 프리픽스 표기법으로도 사용 가능하다. (서브넷 마스크를 슬래시(/비트수)로 표기.

 

 

라우터의 구조

• 라우터를 통해 네트워크를 분리할 수 있다.
• 허브 또는 스위치만 있는 네트워크에서는 모든 컴퓨터와 스위치가 동일한 네트워크에 속한다.
• 기본 게이트웨이 : 다른 네트워크에 데이터를 전송 시 라우터의 IP주소를 설정하는 것. 즉, 네트워크의 출입구를 설정.
• 라우팅 : 경로 정보를 기바능로 현재의 네트워크에서 다른 네트워크로 최적의 경로를 통해 데이터를 전송.
• 라우팅 테이블 : 경로정보가 등록되어 있는 테이블.
  • 수동으로 등록하는 방법 : 소규모 네트워크에 적합
  • 자동으로 등록하는 방법 : 대규모 네트워크에 적합
• 라우팅 프로토콜 : 라우터 간에 라우팅 정보를 교환하기 위한 프로토콜.
  • RIP, OSPF, BGP 등이 있다.