네트워크 03 : TCP/IP 인터넷 계층

1. 인터넷 계층의 역할

• IP 주소 기반 전달
• 라우팅(경로 선택)
• 패킷 전달(전송 계층 데이터를 감싸서 전달)

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2. IP(InternetProtocol)

 1) IP 란 ?

• 인터넷에서 데이터를 목적지까지 보내기 위한 주소 및 규칙

 2) 주소지정

192.168.0.10
8.8.8.8

 

 3) 구조

[네트워크부][호스트부]

 

 ex) 192.168.0.10 => 192.168.0 (네트워크부) / 10(호스트부)

• 네트워크부 → 소속
• 호스트부 → 개별 장비

 3.1) 서브넷 마스크

• 네트워크 부의 길이를 늘리고, 호스트 부의 길이를 줄여 기존 네트워크에서 서브 네트워크로 분할하여 사용할 수 있음.

10.1.1.1/24
255.255.255.0

> 기존

• 전체 32비트
• 네트워크 부의 길이는 24비트
• 호스트 부의 길이는 8비트
• 2^8(256) 만큼의 호스트를 지정할 수 있다.

10.1.1.1/26
255.255.255.192

> 변경

• 전체 32비트
• 네트워크 부의 길이는 24 + 2(26)비트
• 호스트 부의 길이는 6비트
• 추가된 네트워크 2^2(4)
• 각각 2^6(64) 만큼의 호스트를 지정할 수 있다.

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3. 라우터(ROUTER)

 1. 라우터란?

• 네트워크 간 패킷 전달

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 2. 자율 시스템(AS, Autonomous System)

• 몇 개의 네트워크를 단위로 하여 이동
• 네트워크 경로를 하나하나 찾는 것이 아닌, 큰 덩어리를 접속 단위로 이동
• 규모가 큰 네트워크

 2.1 AS 내부경로(OSPF, Open Shortest Path First)

• 링크 상태형 알고리즘 사용
• 네트워크를 몇 개의 구역으로 분할, 구역별로 map 을 만든다.

 2.2 AS 외부경로(BGP, Border Gateway Protocol)

• 경로 벡터형 알고리즘 사용
• 가까운 거리를 기준으로 하며, 경유하는 AS 정보도 포함하여 경로 정보를 만든다.

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 3. 라우팅 테이블(Routing Table)

• 목적지 호스트가 속한 네트워크 정보
• 위 네트워크에 도달하기 위한 경유 네트워크 정보

목적지            |    전달할 곳
---------------------------------------
64.xxx.0.0/24     |    라우터 3 Address
23.xxx.0.0/24     |    라우터 4 Address 
118.xxx.0.0/24    |    라우터 2 Address

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 4. 정적 라우팅(Static Routing)

• 네트어크 관리자가 수동으로 라우팅 테이블을 설정하는 방식
• 네트워크 간 접속형태가 복잡해지면 정적 라우팅은 사실상 불가능함

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 5. 동적 라우팅(Dynamic Routing)

 1) 거리벡터형(RIP, Routing Information Protocol)

• 목적지까지의 거리가 짧은 경로를 선택하는 방식
• Hop 기준(경유하는 라우터의 수)
• 간단한 네트워크

 2) 링크 상태형(OSPF, Open Shortest Path First)

• 네트워크 통신 상태가 가장 좋은경로를 선택하는 방식
• 네트워크 통신 상태 정보를 Map 으로 관리
• 복잡한 네트워크

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4. ICMP(Internet Control Message Protocol)

> 네트워크 오류

1.ICMP 란?

• 데이터 전송 중 문제가 생겼을 때 장애를 통보하기 위한 알고리즘

2. TYPE

TYPE	의미
0	에코 응답(수신 측 장비가 존재한다고 확인해 줄 때 사용)
3	데이터 도착하지 않음
4	회선 혼잡
5	경로가 최적이 아님
8	에코 요청(수신 측 장비가 존재하는지 확인할 때 사용)
9	사용 가능한 라우터 정보(네트워크에 새로 연결된 장비에게 라우터가 보내는 응답)
10	라우터를 찾기 위한 요청(장비가 네트워크에 새로 연결되었을 때 보내는 요청)
11	생존 기간이 지난 패킷을 삭제하였음

 

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5. NAT(Network Address Translation)

> 어드레스 변환

1. NAT 이란?

• 가정이나 사무실의 경우 Private IP Address 를 사용하는데 이는 내부에서 사용하는 가상 주소임
• Public IP Address 를 사용하는 인터넷과 연결된 서버와 직접 통신이 불가함
• 따라서 Private 를 Public 으로 변환해주는 알고리즘이 필요한 것

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2. NAPT(Network Address Port Translation)

• Private 에서 Public 으로 변환하더라도 동일 포트를 사용하는 경우 NAT 알고리즘은 이를 어디에 송신해야할지, 수신해야할지 알 수 없음
• 따라서 IP Address 뿐만 아니라 Port 까지 함께 변환하는 알고리즘이 필요

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3. 포트 포워딩(Port Forwarding)

• 라우터 특정 포트 번호로 통신이 들어오면 내부의 특정 서버에 전달될 수 있도록 하는 것
• 라우터 설정이 필요함

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6. 도메인(DOMAIN)

1. 도메인이란 ?

• IP Address 는 긴 숫자로 표현되어 사용자가 알아보기 힘든 단점이 있다.
• 이를 문자로 표시하여 다루기 쉽게 표현한 것

2. 구조

https://www.sample.co.kr/
        www               [호스트명]
            sample.co.kr  [도메인명]
-----------------------------------------------            
        118.103.124.63    [호스트명 + 도메인명]

 

3. DNS(Domain Name System)

• 도메인명을 관리하는 시스템으로 DNS 서버라는 이름으로 많이 사용됨

 (1) 콘텐츠 서버(Content Server)

• 도메인명 관리

 (2) 캐시 서버(Caching Server)

• 질의 응답

 (3) 질의 처리 과정

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7. DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)

1. DHCP 란?

• TCP/IP 가 제대로 작동하기 위해서는 호스트들의 IP Address 가 중복되지 않아야 함
• 이를 위해 중복 방지를 해주고, 자동으로 IP Address 를 할당해주는 프로토콜임

2. IP Address 할당

 1) 신규 브로드캐스트

• 신규 참가 호스트는 네트워크의 모든 호스트에게 DHCP 발견 메시지를 브로드캐스트함

 2) 할당 브로드캐스트

• DHCP 발견 메시지를 받은 DHCP 서버는 사용 가능한 IP Address 를 할당하여 모든 호스트에게 브로드캐스트함
• 이 때 관계없는 호스트는 해당 패킷을 버리고, 필요한 호스트가 패킷을 사용하여 IP Address 를 할당받음