[모두의 네트워크] 5장 네트워크 계층

2021-12-08

17. 네트워크 계층의 역할

네트워크간의 연결 구조

데이터 링크 계층에서는 네트워크 안에서의 통신만 가능하다. 네트워크 계층에서는 이런 네트워크간의 통신이 가능하게 해준다. 그러기 위해서는 라우터라는 네트워크 장비가 필요하다.

MAC주소는 랜에서만 통신이 가능하고 네트워크에는 데이터를 보낼 수 없어서 네트워크를 식별할 다른 주소가 필요했고 그 역할을 IP주소가 해준다.

라우터는 IP주소로 목적지를 지정, 어떤경로로 보낼지 알려주는 기능을 한다. 이 과정들을 라우팅 이라고 한다. 라우터도 라우팅 테이블이 있으서 경로 정보를 등록하고 관리해준다.

IP란?

네트워크 계층에서의 프로토콜이다. TCP/IP에서의 그 IP가 맞다. 아래는 네트워크 계층에서 캡슐화 할때 붙는 IP해더이다.

1.버전	2. 해더길이	3. 서비스 유형	4. 전체 패킷길이	5. ID일련번호	6. 조각상태
7. 조각의 위치	8. TTL	9. 프로토콜	10. 해더 체크섬	11. 출발지 IP 주소	12. 목적지 IP 주소

이런 순서로 해더의 정보가 구정되어있다. 이렇게 해더가 추가된 데이터를 IP패킷 이라고 한다.

18. IP주소의 구조

IP 주소란?

이런 IP주소는 인터넷 서비스 제공자(ISP)에게 제공을 받는다. 우리가 지금 쓰는 SKT,KT,U+가 여기에 해당된다.

IP에는 IPv4와 IPv6 두가지 버전이 있다.
- IPv4 : 32비트로 구성되어 있으며 IP주소를 약 43억개를 만들 수 있다. 하지만 인터넷이 널리 보급되면서 43억개도 부족해지며 IPv6를 만들게 되었다.
- IPv6 : 128비트로 구성되어 있으며 IP주소를 약 340간 개를 만들 수 있다.
공인 IP 주소와 사설 IP주소 가있다.
- 공인 IP 주소 : 공인 주소는 ISP가 제공한다. 공인 IP주소는 사용할 수있는 숫자가 제한되므로 한대당 공인IP주소를 컴퓨터 대당 하나씩 할당해주기 어렵다.
- 사설 IP 주소 : 라우터에만 공인 IP주소를 할당해주고 사설 IP주소는 랜의 네트워크 관리자가 자유롭게 사설 IP주소를 항당하거나 라우터의 DHCP기능을 사용해 자동 할당한다.
IP주소는 네트워크ID와 호스트ID로 나뉜다.
- 네트워크ID는 어떤 네트워크인지를 나타낸다.
- 호스트 ID는 해당 네트워크의 어느 컴퓨터인지 나타낸다.

19. IP주소의 클래스 구조

IP주소 구조

IP주소는 32비트 10진수로 표기한다. (8비트 = 1옥텟) ex) 11000000 10101000 00000001 00001010 이렇게 4옥텟으로 표기한다. (1옥텟에 0~255까지 나타낼 수 있다.) → 10진수로 바꾸면 192.168.1.10 이런 식으로 나타나게 된다.

✨ cmd 에서 ipconfig 라고 치면 컴퓨터의 IP주소를 확인 할 수 있다.

IP주소 클래스

클래스 이름	내용	네트워크ID + 호스트ID = 32비트
A 클래스	대규모 네트워크 주소	8비트 + 24비트
B 클래스	중형 네트워크 주소	16비트 + 16비트
C 클래스	소규모 네트워크 주소	24비트 + 8비트
D 클래스	멀티캐스팅 주소
E 클래스	연구 및 특수용도 주소

공인IP, 사설IP의 범위

클래스 이름	공인IP 주소의 범위	사설 IP 주소의 범위
A 클래스	1.0.0.0 ~ 9.255.255.255 11.0.0.0 ~ 126.255.255.255	10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
B 클래스	128.0.0.0 ~ 172.15.255.255 172.32.0.0 ~ 191.255.255.255	172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
C 클래스	192.0.0.0 ~ 192.167.255.255 192.169.0.0 ~ 223.255.255.255	192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

20. 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소의 구조

네트워크 주소와 브로드캐스트 주소의 구조

네트워크 주소 : 네트워크 주소는 전체 네트워크에서 작은 네트워크를 식별하는데 사용된다. 네트워크 주소의 호스트ID 첫 번째 숫자가 0이면 네크워크 주소이다. → 192.168.1.0
브로드캐스트 주소 : 네트워크내의 모든 장비, 컴퓨터에게 데이터를 전송하는데 이용되는 IP 주소이다. 네트워크 주소의 호스트ID 맨마지막 숫자가 255이면 브로드캐스트 주소가 된다. → 192.168.1.255

21. 서브넷의 구조

서브넷이란?

A클래스와 같이 대규모의 네트워크는 작은 규모의 네트워크로 분할하여 블로드캐스트로 전송되는 패킷의 범위를 좁할 수 있다. 이렇게 분할하는것을 서브넷팅, 분할된 네트워크를 서브넷 이라한다. 그렇게 되면 기존 호스트ID가 나뉘어

32비트 = 네트워크ID + 서브넷ID + 호스트 ID
이렇게 IP 주소를 이루게 된다.

서브넷 마스크란?

IP주소를 서브넷팅까지 하면 어디까지가 네트워크ID이며, 어디까지 서브넷ID인지 판단하기 어려워진다. 그래서 서브넷 마스크가 나왔다. 서브넷 마스크는 서브넷ID와 호스트ID를 식별하기 위한 값이다. A클래스는 255.0.0.0, B클래스는 255.255.0.0, C클래스는 255.255.255.0이 된다. 그외에 프리픽스 표기법도 있다. “/ 비트수 “로 나타낸다. → A클래스 255.0.0.0을 프리픽스로는 /8 이렇게 나타낸다.

22. 라우터의 구조

라우터란?

라우터가 있어야만 다른 네트워크와 통신이 가능하다. 또한 네트워크 분리를 해준다.

이제 컴퓨터A가 데이터를 다른 컴퓨터로 보내려고 한다. 그러면 네트워크의 출입구를 설정(기본 게이트웨이)한다. 설정되면 컴퓨터A는 데이터를 라우터로 데이터를 전송한다.

라우팅이란?

라우팅은 지금 네트워크에서 다른 네트워크까지의 최적 경로를 통해 데이터를 전송한다. 이 정보들은 라우팅 테이블에 등록이된다. 이 테이블은 수동, 자동으로 등록이 된다.

이처럼 라우팅 정보를 교환하기 위한 프로토콜을 라우팅 프로토콜이라한다. 라우팅 프로토콜에는 RIP, OSPF,BGP등이 있다.

< Refer to >
미즈구치 카츠야,『모두의 네트워크』, 이승률 옮김, 길벗, 2018

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