네트워크 면접 정리 With 모두의 네트워크. 5장 네트워크 계층 : 목적지에 데이터 전달하기

• 전송 계층 복습
  • 이더넷 : 랜에서 데이터 주고받기 위한 기술 규격(이더넷 규칙)
    • MAC 주소(이더넷의 물리적인 주소로 네트워크에서 기기구분, 전세계 유일). 6바이트
  • 장비는 스위치가 있다.
    • MAC 주소 테이블(브릿지 테이블)
      • 스위치 포트번호와 MAC 주소 등록

네트워크 계층의 역할

네트워크 계층

• 이더넷 규칙은 같은 네트워크(Local Area Network)내 데이터 전송을 위한 규칙
  • 다른 네트워크(WAN,인터넷)으로 데이터 전송 불가능
  • 네트워크 간 통신을 가능하게 하는 것이 네트워크 계층의 역할
    • 라우터라는 장비 필요

 라우터

• 네트워크 간 통신을 가능하게 하는 장비
• 목적지(기기)까지 네트워크 통해 어떤 경로로 가는 것이 좋은지 알려준다.
  • 해당 경로 결정을 라우팅 이라 한다.
  • 라우팅 테이블 통해 경로 정보 등록 및 관리.
  • IP 주소 필요

IP주소는 어떤 네트워크의 어떤 컴퓨터인지 식별할 수 있게 하는 주소

 

IP(Internet Protocol)

네트워크 계층 캡슐화 시 IP 헤더를 붙임. 

• 출발지 IP 주소와 목적자 IP 주소(각 32비트)만 일단 기억하자
• IP 프로토콜을 사용하여 캡슐화할 때는 데이터에 IP 헤더가 추가되는데, 이렇게 만들어진 것을 IP 패킷이라고 한다.
  • 데이터 링크 계층에서는 프레임(헤더+트레일러+데이터)

IP 주소의 구조

• (공인)IP 주소는 ISP가 제공함
  • 라우터(브로드밴드 라우터 - 공유기)에 할당
  • 버전은 IPv4(32비트 - 43억개), IPv6(128비트 340간개 - 340조의 1조배의 1조배 사실상 무한)
  • 아직은 IPv4가 메인
• IPv4의 43억개로는 IP가 모자라기에 공인 IP와 사설 IP 사용
  • 인터넷에 직접 연결되는 컴퓨터(라우터 역) 혹은 라우터에는 ISP가 제공하는 공인 IP 할당
    • 공인 IP절약
  • 회사나 가정의 랜에 있는 컴퓨터에는 사설 IP 할당
    • 라우터의 Dynamic Host Configuration Protocol : 사설 IP 주소를 자동으로 할당
    • 랜의 네트워크 관리자가 수동으로 사설 IP 주소 할당

공인 IP 하나에 사설 IP 3개 이상을 사용할 수 있음

공인 IP 주소와 사설 IP 주소는 모두 2진수의 32비트 사용

 

32비트를 바이트(8비트) 단위로 나눠 읽기 쉽게 10진수로 표현한다.

8비트의 범위를 10진수의 범위로 변경

네트워크 ID와 호스트 ID

• IP 주소는 네트워크 ID와 호스트 ID로 나누어져 있음
  • 네트워크 ID는 어떤 네트워크인지를 나타냄
  • 호스트 ID는 해당 네트워크의 어떤 컴퓨터인지를 나타냄

IP 주소의 클래스 구조

• IP 주소는 네트워크 규모(네트워크 ID)에 따라 A~E 클래스로 나누어짐
  • IPv4의 IP주소는 32비트임
  • 32비트에서 네트워크ID와 호스트ID 비트 수를 조절하여 네트워크 크기를 조절할 수 있음
    • 네트워크ID가 커지면 네트워크 수가 많아짐 but 호스트 수가 작아짐(반비례)

멀티캐스트는 한번의 송신으로 여러 컴퓨터에 동시 전송하는 것을 말함. 일반 네트워크는 C클래스까지 사용

A클래스는 처음 8비트가 네트워크 아이디이며, 네트워크 ID 범위는 맨 앞 비트가 0인 케이스

B클래스는 처음 16비트가 네트워크 아이디이며, 네트워크 ID의 맨 앞 비트가 10

C클래스는 처음 24비트가 네트워크ID이며 네트워크ID 맨 앞 비트가 110. 최대 254대의 컴퓨터

사설 IP 가 빠진 공인 IP 주소 범위

사설 IP는 절대 공인 IP로 사용될 수 있다. 익숙한 192.168.0.1의 범위가 보인다

• 내 IP주소 확인해보기 : ipconfig

네트워크 주소와 브로드캐스트 주소의 구조

• IP주소에는 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소가 있음
  • 라우터와 컴퓨터가 자신의 IP로 사용하면 안되는 주소임

네트워크 주소는 전체 네트워크에서 작은 네트워크를 식별 시 사용. 호스트 ID가 0. 브로드캐스트 주소는 네트워크에 있는 컴퓨터나 장비 모두에게 한 번에 데이터를 전송하는데 사용

네트워크 주소(호스트 ID가 0)은 전체 네트워크에서 해당 네트워크를 식별하는 데 사용된다

브로트캐스트 주소는 네트워크에 있는 모든 컴퓨터와 장비에 한 번에 데이터를 전송하는데 사용된다

서브넷의 구조

• 네트워크를 분할하는 것을 서브넷팅이라고 하며 분할된 네트워크를 서브넷이라 함
  • 대규모 네트워크를 작은 네트워크로 분할함
  • 브로드캐스트로 전송되는 패킷 범위 좁힘
  • 더 많은 네트워크를 만들어 IP 주소를 효과적으로 사용할 수 있음

서브넷팅을 활용하면 대규모 클래스를 작은 네트워크로 분할하여 브로드캐스트로 전송되는 패킷의 범위를 좁힐 수 있음

기존 IP주소 구성에 서브넷 ID가 추가되었다. 호스트 ID에서 비트를 빌려 서브넷 ID를 만든다

• 서브넷 마스크
  • 호스트 ID에서 비트를 빌렸기 떄문에 어디가 네트워크 ID고 어디가 호스트ID인지 판단하기 어려울 수 있음
  • 서브넷 마스크를 활용
    • 네트워크 ID와 호스트 ID를 식별하기 위한 값
  • 기본 서브넷 마스크 (()는 프리픽스 표기법 : 서브넷 마스크를 슬래시(/비트 수)로 나타낸 것)
    • A클래스 : 255.0.0.0 (/8)
    • B클래스 : 255.255.0.0 (/16)
    • C클래스 : 255.255.255.0 (/24)

라우터의 구조

• 서로 다른 네트워크와 통신하려면 라우터가 필요함
• 라우터는 네트워크를 분리할 수 있다

스위치와 허브는 네트워크를 분리할 수 없다.

• 기본 게이트웨이
  • 컴퓨터 1이 다른 네트워크에 데이터를 전송하려면 전송대상 라우터의 IP주소(기본 게이트웨이)를 설정해야 함
    • 컴퓨터 1은 다른 네트워크로 전송 시 어디로 보내야 하는 지 알 수 없기에 일단 라우터로 보낸다.
  • 라우터의 IP 주소가 기본 게이트웨이

보통 호스트ID가 1인 값이 기본 게이트웨이가 됨. 라우터의 IP주소다.

• 라우팅
  • 기본 게이트웨이 설정(컴퓨터 > 라우터)만으로는 네트워크로 데이터를 보낼 수 없음
  • 라우터의 라우팅 기능이 필요하다
    • 라우팅은 경로 정보를 기반으로 현재 네트워크에서 다른 네트워크로 최적의 경로를 통해 데이터를 전송하는 것이다.
    • 라우팅 테이블에 경로 정보가 등록되어 있다.

라우팅 테이블은 수동 혹은 자동으로 등록된다.

• 라우팅 프로토콜
  • 라우터 간에 라우팅 정보를 교환하기 위한 프로토콜
  • RIP, OSPF, BGP 등이 있음

 

가정,소규모 기업 용도로 만든 라우터를 인터넷 공유기라고 하며 브로드밴드 라우터 혹은 라우터라고 한다