먹었으면 뇌를 쓰자
4. 네트워크 계층, IP/IP 주소, 게이트웨이, 라우팅, 라우터 본문
네트워크 계층: 목적지에 데이터 전달하기
네트워크 계층의 핵심은 '목적지'와 '경로'이다. 데이터 링크 계층의 MAC 주소는 물리 주소로서 어느 컴퓨터의 랜 카드 집 주소로 가야 하는지를 나타낸 것이다. 네트워크 계층에서는 IP 주소라는 논리 주소가 사용되는데, 이는 어느 컴퓨터의 네트워크 집 주소로 가야 하는지를 나타낸 것이다. 인터넷을 사용할 때는 다른 네트워크와 연결되어야 하기 때문에 IP 주소가 꼭 필요하다.
네트워크 계층 - IP와 라우팅 프로토콜(경로 탐색), IP 주소 (컴퓨터 네트워크 주소)
데이터 링크 계층 - 이더넷 프로토콜(유선 연결), MAC 주소 (컴퓨터 랜 카드 주소)
네트워크 계층(network layer)
서로 다른 네트워크에 있는 목적지로 데이터를 전송하기 위해 필요하다. 이를 위해 라우터(router)라는 장비가 필요하다.
IP(Internet Protocol)
네트워크 계층의 통신 프로토콜이다. 어떤 네트워크의 어떤 컴퓨터인지 구분할 수 있는 논리 주소를 IP 주소라고 한다. 네트워크 계층에서는 캡슐화를 할 때 IP 헤더를 붙여서 IP 패킷을 만든다. IP 헤더에는 출발지 IP 주소와 목적지 IP 주소가 포함되어 있다.
라우팅(routing)
데이터를 목적지 IP 주소까지 어떤 경로로 보낼지 결정하는 것이다.
라우팅 테이블(routing table)
라우터 안에 경로 정보가 등록되어 있는 곳이다.
① IP 주소의 구조
IP 주소는 IPv4(32비트)와 IPv6(128비트) 버전이 있다. 예전에는 컴퓨터가 그렇게 많지 않아서 IPv4 버전으로 43억 개의 주소를 만들 수 있었지만 컴퓨터가 기하급수적으로 늘어나면서 IPv6 버전을 쓰게 됐다.
IP 주소는 크게 두 가지 종류가 있다. 하나는 ISP가 배정하는 공인 IP주소로서 중요한 컴퓨터나 라우터에 할당된다. 다른 하나는 사설 IP주소로서 회사나 가정에 있는 일반 컴퓨터에 할당된다. 사설 IP주소는 랜 네트워크 관리자가 임의로 배정하거나, 라우터의 DHCP 기능을 통해 자동 배정할 수 있다.
IP 주소는 0과 1로 된 이진수이지만 표기할 때는 32비트 10진수로 나타낸다.
또한 IP 주소는 네트워크 ID/호스트 ID 부분으로 이루어져 있다. 하나의 네트워크에 속한 개별 컴퓨터는 같은 네트워크 ID/다른 호스트 ID 구성의 IP 주소를 가지게 된다.
② IP 주소의 클래스 구조
IP 주소는 네트워크의 규모에 따라 A~E 클래스로 나누어져 있다.
A클래스(대규모 일반)는 네트워크 ID 8비트/호스트 ID 24비트로 구성되어 있다.
B클래스(중형 일반)는 네트워크 ID 16비트/호스트 ID 16비트로 구성되어 있다.
C클래스(소규모 일반)는 네트워크 ID 24비트/호스트 ID 8비트로 구성되어 있다.
D클래스(멀티캐스트), E클래스(연구 및 특수용도)도 있다.
③ 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소의 구조
IP 주소에는 특정 컴퓨터나 라우터가 소유하는 고유한 주소가 아닌, 구분과 공유를 목적으로 같이 쓰는 주소도 있다.
네트워크 주소는 전체 네트워크에서 작은 네트워크를 식별하는 데 사용된다. 해당 IP 주소 범위에서 맨 처음 주소이다.
브로드캐스트 주소는 네트워크의 모든 컴퓨터에 데이터를 일괄 전송하는 데 사용된다. 해당 IP 주소 범위에서 가장 마지막 주소이다.
④ 서브넷의 구조
서브넷(subnet)이란 하나의 큰 네트워크를 분할해서 만든 작은 네트워크이다. 네트워크를 분할하기 위해 IP 주소의 구성을 변경하는 작업을 서브넷팅(subneting)이라고 한다.
A클래스와 같은 대규모 네트워크에서 브로드캐스트 패킷을 전송하면 네트워크가 혼잡해진다. 서브넷팅을 하면 브로드캐스트 패킷의 전송 범위가 사용하기 편해진다. 기본 서브넷 마스크에서 호스트 ID 부분이던 비트를 서브넷 ID+호스트 ID 구성으로 바꾸면 된다.
서브넷팅을 할 때 네트워크 ID와 호스트 ID를 식별하기 위한 값을 서브넷 마스크라고 한다.
서브넷팅을 하기 전 기본적인 서브넷 마스크는,
A클래스는 255.0.0.0(앞의 8비트까지가 네트워크 ID라는 표현), IP 주소 뒤에 '/8'로 표기된다.
B클래스는 255.255.0.0(앞의 16비트까지가 네트워크 ID라는 표현), IP 주소 뒤에 '/16'로 표기된다.
C클래스는 255.255.255.0(앞의 24비트까지가 네트워크 ID라는 표현), IP 주소 뒤에 '/24'로 표기된다.
<서브넷팅 실시했을 때 서브넷 마스크 계산하는 법>
192.168.1.0 (11000000 / 10101000 / 00000001 / 00000000) 이라는 C클래스 IP 주소가 있다.
C클래스이므로 네트워크ID는 24비트 (192.168.1.0), (11000000 / 10101000 / 00000001 / 00000000)
호스트ID는 8비트(192.168.1.0) (11000000 / 10101000 / 00000001 / 00000000)
기본 서브넷 마스크는 255.255.255.0이다. (11111111 / 11111111 / 11111111 / 00000000)
서브넷팅을 하면 기본 서브넷 마스크에서
호스트ID 8비트 부분이 서브넷ID 4비트/호스트ID 4비트로 나뉜다.
네트워크ID는 기존의 호스트ID에서 서브넷ID 4비트를 빌려와 총 28비트를 차지한다.
서브넷ID에 자리를 내준 호스트ID는 총 4비트를 차지한다. (28+4=32)
이제 기본 서브넷 마스크의 마지막 8비트인 00000000은
서브넷ID(네트워크ID에 포함) 1111/ 호스트ID 0000으로 나누어진 상태이다.
따라서 서브넷 마스크의 마지막 8비트는
(2^7*1)+(2^6*1)+(2^5*1)+(2^4*1)+(2^3*0)+(2^2*0)+(2^1*0)+(2^0*0) = 240 이다.
서브넷 마스크는 255.255.255.240 (11111111 / 11111111 / 11111111 / 11110000),
IP 주소에서는 192.168.1.0/28 로 표기된다.
* 이 매커니즘을 이해하는데 많은 시간을 쏟았다.
⑤ 라우터의 구조
Brain 컴퓨터 아파트(Brain 컴퓨터 아파트=큰 네트워크) 가 있다고 하자.
1동 1호 주민은 건물을 나가지 않고 1동 2호 주민을 만날 수 있다. (1동=서브넷)
1동 1호 주민이 2동 6호 주민을 만나려면 건물을 나가야 한다. (2동=서브넷 / 건물 출입구=기본 게이트웨이)
이 때 1동 1호 주민은 아파트 부지(라우터)에서 정해진 최적의 경로를 찾아(라우팅)
2동 6호 주민을 만나러 간다.
* 이 게시물은 책 <모두의 네트워크>(미즈구치 카츠야)의 내용을 개인 공부 목적으로 정리한 것입니다.
모두의 네트워크 | 미즈구치 카츠야 - 교보문고
모두의 네트워크 | 네트워크를 전혀 몰라도 괜찮다! 초보자와 비전공자를 위한 가장 쉬운 네트워크 입문서[모두의 네트워크]는 이제 막 네트워크를 공부하기 시작했거나 공부해야겠다고 마음먹
product.kyobobook.co.kr
'네트워크' 카테고리의 다른 글
| 6. 응용 계층의 프로토콜(HTTP, FTP, SMTP/POP3, DNS) (0) | 2022.11.02 |
|---|---|
| 5. 전송 계층, TCP와 UDP (0) | 2022.10.31 |
| 3. 데이터 링크 계층, 이더넷, MAC 주소, 프레임, 스위치 (1) | 2022.10.28 |
| 2. 물리 계층, 랜카드와 디지털 신호 (1) | 2022.10.26 |
| 1. 네트워크의 규칙, 프로토콜 (0) | 2022.10.24 |
