네트워크 계층과 IP 주소의 역할
- LAN 내부 통신은 물리 계층과 데이터 링크 계층(MAC 주소)로 가능하지만, LAN을 넘어서 다른 네트워크(도시, 국가)와 통신하려면 네트워크 계층이 필요하다.
- 네트워크 계층은 IP 주소를 이용해 송수신지를 지정하고, 여러 네트워크를 연결하는 경로를 결정하는 라우팅을 수행한다.
- 라우터가 라우팅을 수행하는 대표 장비이다.
데이터 링크 계층 한계
- MAC 주소는 같은 네트워크 내에서만 의미가 있다. 전 세계 모든 호스트의 MAC 주소를 알 수 없고, 모든 네트워크를 넘어선 위치 파악이 어렵다.
- IP 주소는 논리적 주소로, 네트워크 간 통신 시 수신지를 정확히 지정한다.
- IP 주소는 직접 할당되거나 DHCP로 자동 할당되며, 하나의 호스트가 여러 IP를 가질 수도 있다.
IP(Internet Protocol) 핵심
- IP는 네트워크 계층 핵심 프로토콜이다.
- IP 버전: IPv4(32비트), IPv6(128비트) 존재.
- IPv4 주소는 4옥텟(8비트씩 4개)으로, 0~255 범위의 10진수로 표기(예: 192.168.1.1).
IP의 기능
- 주소 지정: IP 주소로 송수신 대상을 지정한다.
- 단편화: MTU(일반 1500바이트)보다 큰 패킷은 여러 조각으로 쪼개어 전송하고, 수신지에서 재조합한다.
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IPv4 패킷 주요 필드
- 식별자: 쪼개진 패킷을 재조합하기 위한 고유 번호
- 플래그: 단편화 금지(DF), 더 쪼개진 패킷 유무(MF)
- 단편화 오프셋: 쪼개진 조각이 원래 데이터에서 어느 위치인지 표시
- TTL: 패킷 수명, 라우터마다 1씩 감소하며 0이 되면 폐기
- 프로토콜: 상위 계층 프로토콜 식별 (TCP=6, UDP=17 등)
- 송신지/수신지 IP 주소: 송수신 대상의 IP
IPv4 주소 한계와 IPv6 등장
- IPv4 주소 공간(2^32개 약 43억개)은 현재 장치 수에 비해 부족하다.
- IPv6는 128비트(2^128개) 주소 공간으로 사실상 무한대 주소 제공.
- 현실에서는 여전히 IPv4가 많이 쓰임.
ARP (Address Resolution Protocol)
- IP 주소만 알고 MAC 주소를 모를 때 MAC 주소를 찾는 프로토콜.
- 같은 네트워크 내에서 브로드캐스트 ARP 요청 → 해당 IP 가진 호스트가 MAC 주소 응답 → ARP 테이블 갱신.
- 다른 네트워크에 전송 시, 우선 라우터 MAC 주소를 ARP로 찾고, 라우터가 다음 홉으로 전달.
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IP 주소 구조와 클래스풀 주소 체계
- IP 주소는 네트워크 주소 + 호스트 주소로 나뉜다.
- 클래스 A, B, C가 대표적이며, 네트워크와 호스트 영역 크기가 다름.
- 예:
- A 클래스 (0~127): 1옥텟 네트워크, 3옥텟 호스트 (대규모 네트워크)
- B 클래스 (128~191): 2옥텟 네트워크, 2옥텟 호스트
- C 클래스 (192~223): 3옥텟 네트워크, 1옥텟 호스트 (소규모 네트워크)
- 네트워크 주소의 호스트 부분이 전부 0은 네트워크 주소, 전부 1은 브로드캐스트 주소로 예약됨.
- 클래스풀 주소 체계는 고정된 크기 때문에 IP 낭비 문제가 있다.
클래스리스 주소 체계와 서브넷 마스크
- 클래스 개념 없이 서브넷 마스크를 사용해 네트워크와 호스트 구분.
- 서브넷 마스크는 IP 주소에서 네트워크 부분은 1, 호스트 부분은 0으로 표기된 비트열이다.
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- 정적 IP
관리자가 직접 특정 기기에 고정된 IP 주소를 수동으로 할당하는 방식입니다.
→ 주소가 변하지 않아서 서버나 네트워크 장비처럼 항상 같은 IP를 써야 하는 경우에 주로 사용합니다.
- 동적 IP
네트워크 내 DHCP 서버가 자동으로 IP 주소를 할당하고, 일정 시간이 지나면 갱신하거나 변경될 수 있는 방식입니다.
→ 일반 사용자 PC, 스마트폰 같은 기기는 대부분 동적 IP를 받아 씁니다.
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