2024 컴퓨터 네트워크 개론 - 3. 인터넷 계층

 

 

 

2024 컴퓨터 네트워크 개론 - 3. 인터넷 계층 

 

 

 

• 1. OSI 7계층 + TCP/IP 4계층
• 2. 네트워크 인터페이스 계층  (물리계층 + 데이터링크 계층)
• 3. 인터넷 계층 
• 4. 전송 계층 
• 5. 응용 계층 

 

 

 

각 계층의 프로토콜

계층	프로토콜
응용 계층	HTTP, DNS, FTP, SMTP, POP3, 기타 프로토콜
전송 계층	TCP, UDP
네트워크(인터넷) 계층	IP
데이터 링크 계층	이더넷
물리 계층	전기 신호 변환

 

 

---

 

• 네트워크 계층의 프로토콜 
  • LAN을 벗어나서 이제 다른 네트워크와의 통신하는 단계 
  • 라우터와 라우터 간의 통신으로, 패킷을 주고 받는다 
  • IP (Internet Protocol), ARP (Address Resolution Protocol) 등이 해당된다  

 

 

 

 

 

---

 

ARP (Address Resolution Protocol)

 

 

 

• LAN을 라우터에 방금 연결한 상황에서, 내 컴퓨터는 라우터의 MAC 주소를 모른다 
  • 하지만 IP 주소는 전략적으로 할당되기 때문에 알고 있다 => 이를 이용한 방법이 " Address Resolution Protocol "

 

 

• 따라서, IP주소를 이용하여, 라우터의 mac주소를 알아내기 위한 방법
  • -> 모든 LAN에 연결되어있는 디바이스들에 ARP 패킷이라는 것을 보내면서 라우터의 mac 주소를 알아낸다  
• 전송 과정 
  • 1. Ethernet 프레임과 Request ARP 패킷 생성
  • 2. Ethernet 프레임과 Request ARP 브로드 캐스팅 (모든 LAN 연결에 대해서 다 보냄)
  • 3. 목적지 IP 주소 확인 
  • 4. Ethernet 프레임과 Response ARP 패킷 (자신의 mac 주소 포함) 생성 및 전송 
  • 5. Ethernet 프레임과 IP 패킷 전송
• ARP 패킷 

 

 

 

 

IP (Internet Protocol)

 

 

• 특징
  • IPv4 주소의 구조 : 0~225.0~225.0~225.0~225
    • 총 4 바이트 -> 2^32개의 ip주소를 나타낼 수 있다 ->  이게 부족해서 IPv6가 나왔다 
    • IP 주소는 네트워크 부분과 호스트 부분으로 나뉜다 
      • 네트워크 부분은 어떤 네트워크인지 식별한다 
      • 호스트 부분은 네트워크에 연결되어있는 디바이스를 식별한다 
  • Private IP와 Public IP로 나뉨
    • Public IP : 라우팅 가능 / 등록이 되어있다 -> 인터넷 서비스 공급자가 제공 / 유일한 IP주소 / 위치정보O
    • Private IP : 라우팅 불가능 / 누구나 사용가능 / 위치 정보 x
  • MAC 주소와는 달리, 임의로 할당할 수 있어 유동적으로 변할 수 있음 
• 종류 
  
  • Class A  Network: ( 네트워크 ).( 호스트 ).( 호스트 ) .( 호스트 )
    • 범위 : 1~126. 0~225.0~225.0~225 
    • 총 네트워크 숫자는 적지만, 그만큼 많은 디바이스들을 연결시킬 수 있다 
      • 초 거대 기업의 경우, 직원들의 수많은 디바이스들, 수많은 라우터들, 그리고 앞으로 연결시켜야 할 디바이스들이 있다 
      • 또는 거대 인터넷 제공 기업들이 사용한다 
  • Class B Network : ( 네트워크 ).( 네트워크 ).(호스트) .( 호스트 )
    • 범위 : 128~191.0~225.0~225.0~225
    • 많은 인터넷 제공 기업들 (SKT, KT, ...)이 사용한다 
  • Class C Network :  ( 네트워크 ).( 네트워크 ).( 네트워크 ) .( 호스트 )
    • 범위 : 192~223.0~225.0~225.0~225
    • 총 네트워크 숫자는 많지만 그만큼 적은 디바이스들을 연결시킬 수 있다
      • 보통 작은 기업이나 개인용으로 많이 쓰인다 
  • Class D Network
    • 멀티 캐스트용
  • Class E Network 
    • 연구/실험용, 장래대비용

 

 

 

브로드캐스트, 멀티캐스트, 유니캐스트란? 

- 브로드캐스트 : 동일 네트워크에 존재하는 모든 호스트가 목적지
- 멀티캐스트 : 보내고자 하는 그룹 멤버들에게만 한 번에 보낼 수 있음
- 유니캐스트 : 출발지와 목적지가 1대1 통신

 

타입	통신 대상	범위	IPv4	IPv6	예제
유니캐스트	1:1	전체 네트워크	O	O	HTTP
브로드캐스트	1:모두	서브넷(로컬 네트워크)	O	X	ARP
멀티캐스트	1:그룹	정의된 구간	O	O	방송
애니캐스트	1:1	전체 네트워크	△	O	6 to 4 DNS

 

 

Subnet Mask & Subnetting 

 

• Subnet Mask
  
  • Subnet Mask를 통해 IPv4 주소가 어떤 클래스에 해당하는지 알 수 있다 => 네트워크 부분을 나타내기 때문에
  • 이 Subnet Mask를 사용하면 IPv4를 더 효율적으로 쓸 수 있게 하는 Subnetting 적용 가능
  • 32비트의 2진수로 표현되며 네트워크 주소인 '1'과 호스트 주소인 '0'으로 이루어짐  
    • Class A : 225.0.0.0 -> 11111111.00000000. 00000000. 00000000
    • Class B : 225.225.0.0 ->  11111111. 11111111 . 00000000. 00000000
    • Class C : 22.225.225.0 ->  11111111. 11111111 . 11111111 . 00000000

 

• Subnetting
  • 네트워크 하나를 여러 개의 서브 네트워크로 쪼개는 것
    • 이유  
      • 네트워크를 분리함으로써 브로드캐스트 되는 도메인의 크기가 줄어들어 트래픽을 감소시켜 성능적인 이점
      • 하나의 도메인에 모든 정보가 들어있다면 누군가로부터 공격받았을 때 모든 정보가 유출될 수 있지만, 네트워크를 여러 개로 나눔으로써 보안적으로 이점
  • 방법 : 호스트 부분의 주소 빌려온다
    • 192.168.10.0/24, 192.168.10.0/25, 192.168.10.0/26 ... 
    • '/' 뒤에 붙은 숫자가 해당 IP 주소에서의 1의 개수! 
      • 24라면 11111111. 11111111. 11111111. 00000000
      • 25는 11111111. 11111111. 11111111. 10000000
      • 25이라면 11111111. 11111111. 11111111. 11000000
  • 예시 11111111. 11111111. 11111111. 11000000인 경우 
    • 2개의 비트를 호스트 부분에서 빌려왔기 때문에 2^2개의 서브 네트워크로 쪼개서 사용하겠다 ! 
    • 사용 가능한 호스트의 개수는 2^6-2= 10
      • 총 범위에서 네트워크 주소(x.x.x.0)와 브로드캐스트 주소 (x.x.x.11) 제외해야 함 

 

 

IP 패킷

 

 

 

 

 

 

라우터와 라우터 간의 소통 과정 

 

• 1) 라우팅 과정과 2)WAN -> LAN

 

• 1) 라우팅 과정
  • 1. 라우터가 LAN으로 부터 받은 이더넷 프레임을 열고 IP 패킷을 확인한다
  • 2. IP 패킷의 목적지를 확인한다.
  • 3. 목적지를 확인하고, 라우팅 테이블을 본다.
• PPP 프레임
  • 라우터에서 라우터로 패킷을 보낼때도 프레임이 필요한데(이더넷 프레임 아님) 이게 없으면 패킷을 구분하지 못한다. 이때 사용하는 것이 PPP(Point to Point) 프레임이다. 다른 프레임도 있긴 한데 가장 자주 사용하는 것이 이 PPP 프레임이다.
  • Ethernet Frame은 Mac 주소를 활용하지만 PPP Frame은 라우터간 직접적으로(다이렉트) 소통하기에 MAC 주소를 활용하지 않는다는 차이점이 있다. WAN에서 주로 쓰이는 Frame은 PPP Frame!
• WAN -> LAN
  • 1. PPP 프레임을 열고 IP 패킷을 본다.
  • 2. IP 패킷을 보고 목적지를 확인한다.
  • 3. 라우팅 테이블을 본다.
  • 4. 목적지 컴퓨터로 이더넷 프레임을 보낸다.
  • 5. 이더넷 프레임에 보내는 과정에서 목적지 컴퓨터의 MAC 주소를 라우터가 모를 수도 있는데 그러면 앞쪽에서 명한 ARP 패킷을 요청하여 알아내서 최종적으로 목적지 컴퓨터에 정보가 도착하게 된다!

 

 

 

---

Ref.

 

https://www.youtube.com/watch?v=dsoAkoxZ13o&t=9872s

https://rooftoproom-whale.tistory.com/14

유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트, 애니캐스트

https://eveningdev.tistory.com/55

[네트워크] 서브네팅(Subnetting)을 하는 이유와 개념

https://louis-j.tistory.com/entry/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EC%A3%BC%EC%86%8C-%EC%84%9C%EB%B8%8C%EB%84%B7-%EB%A7%88%EC%8A%A4%ED%81%AC-%EC%84%9C%EB%B8%8C%EB%84%A4%ED%8C%85

[네트워크 주소] 서브넷 마스크, 서브네팅

https://velog.io/@jhp21c/WAN

WAN, 프레임/패킷, 라우팅, ARP, PPP