네트워크 계층 / IP / IP 주소 / IP 주소 클래스 / 라우터 / 라우팅 / 라우팅 테이블 / 서브넷 / 서브넷팅 / 서브넷 ID / 서브넷 마스크 / 멀티캐스트 / 브로드캐스트
1. 네트워크 계층의 역할
1-1. 네트워크 간의 연결 구조
다른 네트워크에 있는 목적지로 데이터를 전달하려면 네트워크 계층의 기술이 필요
데이터 링크 계층에서는 이더넷 규칙을 기반으로 데이터의 전송을 담당
▶데이터 링크 계층의 기능만으로는 해당 네트워크 안에서만 통신이 가능
이 규칙에 따라 같은 네트워크에 있는 컴퓨터로 데이터를 전송할 수 있지만, 인터넷이나 다른 네트워크로는 데이터를 전송할 수 없음.
네트워크 계층을 통해 다른 네트워크로 데이터를 전송하려면 라우터(router)라는 네트워크 장비 필요
▶ 라우터는 데이터의 목적지가 정해지면 해당 목적지까지 어떤 경로로 가는 것이 좋은지 알려 주는 기능
▷ 하지만, 데이터를 보내려는 상대가 어디에 있는지 모르면 라우터도 목적지까지 경로를 알려줄 수 없음
랜에서는 MAC 주소만으로도 통신할 수 있지만 다른 네트워크에는 데이터를 보낼 수 없음.
▶ IP 주소를 통해 다른 네트워크를 식별
IP 주소는 어떤 네트워크의 어떤 컴퓨터인지 구분할 수 있도록 하는 주소.
IP 주소가 있으면 다른 네트워크에 있는 목적지를 지정할 수 있음
라우팅(routing) : 목적지IP 주소까지 어떤 경로로 데이터를 보낼지 결정하는 것
IP주소로 목적지를 지정하는 것뿐만 아니라 데이터를 어떤 경로로 보낼지도 결정해야 함.
라우터를 사용하여 거리에 관계없이 다른 네트워크로 데이터를 보낼 수 있음
라우터에는 라우팅 테이블이 있어서 경로 정보를 등록하고 관리
1-2. IP ( Internet Protocol )
네트워크 계층에서는 캡슐화할 때 IP 헤더를 붙임
IP 프로토콜을 사용하여 캡슐화할 때는 데이터에 IP 헤더가 추가 되며 이를 IP 패킷이라고 함
! 데이터 링크 계층에서는 프레임. 네트워크 계층에서는 IP 패킷
2. IP 주소의 구조
2-1. IP주소
IP 주소는 인터넷 서비스 제공자 (ISP)에게 받음.
IP 버전에는 IPv4와 IPv6가 있음
IPv4 주소는 32 비트 : IP 주소 약 43억개 생성 가능
IPv6 주소는 128비트 : IPv4 주소 고갈 문제 해소. 약 340간(澗)개 만들 수 있음 (340조의 1조 배의 1조 배)
IP 주소에는 공인 IP 주소와 사설 IP 주소가 있음
공인 IP 주소는 ISP가 제공
IPv4 주소 수 고갈 문제로 인해 인터넷에 직접 연결되는 컴퓨터나 라우터에는 공인 IP 주소를 할당하고, 회사나 가정의 랜에 있는 컴퓨터는 사설IP주소를 할당하는 정책 사용 => 공인 IP 주소 절약
MAC 주소는 48비트로 구분하기 쉽도록 16진수로 표시하고,
IP 주소는 32비트로 구분하기 쉽도록 10진수로 표시
IP 주소는 10진수로 표시하지만 실제로는 2진수로 되어 있음!!
IP 주소 = 네트워크 ID + 호스트 ID
네트워크 ID : '어떤 네트워크'
호스트 ID : ' 해당 네트워크의 어떤 컴퓨터'
3. IP 주소의 클래스 구조
3-1. IP 주소 클래스
네트워크 크기는 클래스라는 개념으로 구분
클래스별 호스트 수 : A클래스(1667만 7214대) . B 클래스(6만 5534대) . C 클래스(254대)
IPv4의 IP주소는 32비트로, 네트워크 ID 와 호스트 ID 를 통해 네트워크 크기를 조정할 수 있음
컴퓨터의 IP주소 확인하는 cmd 명령어
C:\Users\User>ipconfig
4. 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소의 구조
4-1. 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소
네트워크 주소와 브로드캐스트 주소는 특별한 주소로 컴퓨터나 라우터가 자신의 IP로 사용할 수 없음
네트워크 주소는 호스트 ID가 10진수로 0 , 2진수로 00000000
브로드캐스트 주소는 호스트 ID가 10진수로 255, 2진수로 11111111
네트워크 주소는 전체 네트워크에서 작은 네트워크를 식별하 데 사용되며, 호스트ID가 10진수로 0 이면 그 네트워크 전체를 대표하는 주소가 됨 = 전체 네트워크의 대표 주소
브로드캐스트 주소는 네트워크에 있는 컴퓨터나 장비 모두에게 한 번에 데이터를 전송하는 데 사용되는 전용 IP
브로드캐스트 주소로 데이터를 전송하면 네트워크 내의 모든 컴퓨터에 데이터가 전송됨
5. 서브넷의 구조
서브넷팅 : 네크워크를 분할하는 것
5-1. 서브넷(subnet)
A 클래스와 같이 많은 수의 컴퓨터가 브로드캐스트 패킷을 전송하면 모든 컴퓨터에 패킷이 전송되고 네트워크가 혼잡해짐
→ 대규모 네트워크를 작은 네트워크로 분할하여 브로드캐스트로 전송되는 패킷의 범위를 좁힐 수 있음.
* 멀티캐스트 : 한 컴퓨터(호스트)에서 패킷을 여러 컴퓨터로 동시에 전송하는 것
네트워크를 분할하는 것은 서브넷팅(subneting)이라고 하고, 분할된 네트워크를 서브넷(subnet)이라고 함
호스트 ID에서 비트를 빌려 서브넷으로 구성
5-2.서브넷 마스크
: 네트워크 ID와 호스트 ID를 식별하기 위한 값
IP. 주소를 서브넷팅하면 어디까지가 네트워크 ID이고 어디부터가 호스트ID인지 판단하기 어려운 문제 해결
*프리픽스(prefix)표기법
: 서브넷 마스크를 슬래스(/비트 수)로 나타낸 것
예_ 255.255.255.0 은 /24
C클래스의 IP 주소 서브넷팅 예시
클래스별 서브넷 마스크
A : 255.0.0.0
B : 255.255.0.0
C : 255.255.255.0
6. 라우터의 구조
6-1.라우터(router)
서로 다른 네트워크와 통신하려면 라우터가 필요
▶ 라우터는 네트워크를 분리
스위치만 있는(혹은 허브) 네트워크에서는 모든 컴퓨터와 스위치가 동일한 네트워크에 속하므로 분리할 수 없음.
컴퓨터1이 컴퓨터6에 접속하려면, 라우터의 IP 주소를 설정해야 함
▶ 네트워크의 출입구를 설정하는 것 = 기본 게이트웨이(default gateway)
컴퓨터1은 다른 네트워크로 데이터를 보낼 때 어디로 전송해야 하는지 알지 못함.
따라서 네트워크의 출입구를 지정하고 일단은 라우터로 데이터를 전송
컴퓨터1은 192.168.1.0/24 네트워크에 속해 있기 때문에 라우터의 IP 주소인 192.168.1.1 로 설정
6-2. 라우팅(routing)
: 경로 정보를 기반으로 현재의 네트워크에서 다른 네트워크로 최적의 경로를 통해 데이터를 전송
▶ 경로 정보가 등록되어 있는 라우팅 테이블 있음
라우팅 테이블은 관리자가 수동으로 등록하는 방법과 자동으로 등록하는 방법이 있음
수동으로 등록하는 방법은 소규모 네트워크에 적합하고, 자동으로 등록하는 방법은 대규모 네트워크에 적합
라우팅 프로토콜 : 라우터 간에 라우팅 정보를 교환하기 위한 프로토콜
▷ 예) RIP, OSPF, BGP
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