Chapter 04 IP 통신과 라우팅 (1)

네트워크 계층의 역할과 IP 구조

   * 네트워크 계층

   * IP 정의와 구조

   * IP 주소 클래스

 

네트워크 계층이란?

   * 역할

      - OSI 7 Layer의 3계층으로 패킷 포워딩과 네트워크간 라우터를 통한 라우팅 수행

      - IP (Internet Protocol) 주소를 사용하여 통신, 계층적 구조

      - 대표적인 장비는 라우터, 또는 L3라고 부른다

 

IP 정의와 구조

   * IP (Internet Protocol)

      - 네트워크 계층에서 통신하는 주요 프로토콜로 라우팅을 구현하고 본질적인 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 / IP 모델의 기원

      - 현재 사용중인 버전은 IPv4이며 후속 버전으로 IPv6 릴리즈

 

   * IP 주소 확인

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

      - 제어판 > 네트워크 및 인터넷 > 연결된 인터페이스 확인

 

   * IP 구조

      - IP는 헤더와 페이로드로 구성되어 있다

      - 헤더는 목적지 & 출발지 IP 주소 등을 포함, 페이로드는 전송되는 데이터를 의미

 

   * IPv4 헤더 구조 - 최소 20바이트 (옵션 미 지정시)

 

   * IPv4 헤더 구조 - 상세

      - 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 65,535

 

      - Identifier, Flags, Offset : IP Fragment 필드로 단편화와 재조합, 큰패킷이 작은 패킷으로 전송되는 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 클래스

   * IP 주소 구성 : IP 주소는 2진수 32비트로 구성된다

        예) 10101010.01101001.01010101.1001001

         -> 총 2의 32승 = 4,294,967,296 = 42억 9천여개

      - 최초 IP 주소 설계 시 충분한 수량이였으나 현재는 거의 고갈된 상태

      - 한국인터넷정보센터에서 IP 주소 할당 확인

      - 2진수는 어렵기 때문에 일반적으로 10진수로 표현한다

        예) 168.126.63.1

         -> 2의 8승은 256 = 10진수 한 옥텟은 최대 0 ~ 255까지 가능

 

   * 2진수 -> 10진수로 표현

      - 2진수는 0 과 1 총 2개로 표현

      - 10진수는 0 ~9까지 총 10개로 표현

      예) 2의 0승 = 1 = 00000001, 2의 1승 = 2 = 00000010, 2의 2승 = 4 = 00000100

      - 2진수 11001001

        = 128 + 64 + 8 + 1

        - 10진수 201

 

   * 네트워크와 호스트 

      - IP 주소는 네트워크 부분과 호스트 부분으로 나뉜다

      - 네트워크는 브로드캐스트 영역, 호스트는 개별 단말기

      - 192.168.1.0 ~ 255 : 192.168.1 = 네트워크 / 0 ~255 = 호스트

      - 예) 경기도는 수원, 안양, 용인시로 구성되었다고 가정

      - 같은 수원시에 사는 철수와 민수는 시내버스를 타고 만난다

      - 하지만 안양시에 사는 영희를 만나기 위해서는 시외버스를 타야한다

      - 수원, 앙얀, 용인 = 네트워크 = 라우터

      - 철수, 민수, 영희 = 호스트 = PC

      - 시내 = 브로드캐스트스위칭, 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

0 Newtwork 0 ~ 127

Host 0.0.0 ~ 255.255.255

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

10 Network 128.0 ~ 191.255

Host 0.0 ~ 255.255

      - C 클래스 : 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255.255, 호스트는 2의 8승 = 256개

110 Network 192.0.0 ~ 223.255.255

Host 0 ~255

      - D 클래스 : 멀티캐스트용 (224.0.0.0 ~ 239.255.255.255)과 연구용 (240.0.0.0 ~ 255.255.255.254)

 

※ 정리

   * 네트워크 계층은 패킷 포워딩과 네트워크간 라우팅을 수행

   * 주요 프로토콜 IP (Internet Protocol)가 있으며 1974년 IPv4 공개

   * IPv4 헤더 구조

   * IPv4의 주소는 32비트로 구성되며 2의 32승으로 약 42억 9천여개가 있다

   * IP는 네트워크와 호스트로 나뉘며 크기와 용도에 따라 5개의 클래스로 구분한다

   * https://limkydev.tistory.com/168

 

출처 : 제로베이스