[네트워크] 네트워크 계층 - IP 프로토콜

IP 프로토콜은 호스트 주소 표기, 패킷 분할에 관한 기능을 지원한다.

IP는 Best Effort 원칙을 따른다. 패킷 변형이나 주소 존재 등에 대한 판단을 하지만, 재전송 처리 등은 하지 않는다.

따라서, 전송 오류에 관한 문제는 상위 계층에서 고려한다.

 

IP의 특징

• 비연결형 서비스를 제공한다.
• 패킷을 분할/병합하는 기능을 수행한다.
• 헤더 체크섬만 제공한다.(데이터에 관한 체크섬은 상위 프로토콜인 TCP/UDP 등에서 처리)
• Best Effort 원칙에 따른다.

상위 계층에서 내려온 전송 데이터가 크면 여러 패킷으로 분할해 전송한다.

 

IP 주소 체계

IP 주소 체계는 5 종류이다. 클래스 A, B, C는 유니캐스팅에서 이용하고, 클래스 D는 멀티캐스팅에서 이용하며, 클래스 E는 잠정적으로 예약된 클래스다.

각 클래스는 주소를 network와 host 필드로 구분해 관리한다. 클래스 별로 network 필드의 크기가 달라 네트워크의 크기에 근거해 클래스를 선택한다.

클래스	시작 비트	시작 주소	끝 주소	서브넷 마스크
A	0	0.0.0.0	127.255.255.255	/8
B	10	128.0.0.0	191.255.255.255	/16
C	110	192.0.0.0	223.255.255.255	/24
D	1110	224.0.0.0	239.255.255.255
E	1111	240.0.0.0	255.255.255.255

network 필드

- NIC(Network Information Center)에서 할당한다.

- 네트워크를 대표하는 주소이다.

 

host 필드

- 개별 네트워크의 관리자가 할당한다.

- 네트워크 주소가 결정되면, 하위의 호스트를 의미하는 host 주소이다.

 

서브넷 마스크(Subnet Mask)와 와일드카드 마스크(Wildcard Mask)

IP 주소에서 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하기 위해 사용한다. 또한, 네트워크 주소에서 더 작은 네트워크로 나누어 사용이 가능한데, 이를 서브네팅이라고 한다.

 

서브넷 마스크

네트워크 주소 크기의 비트 수를 숫자로 표시한다.

예를 들어, 192.255.255.1/24 라는 주소가 있다면, 네트워크 주소 부분의 비트는 앞에서부터 24개이다.

이에 따라 서브넷 마스크는 255.255.255.0 (11111111.11111111.11111111.00000000)임을 알 수 있고, IP 주소와 AND 연산을 수행하면 네트워크의 주소를 알 수 있다.

 

와일드카드 마스크

와일드카드 마스크는 호스트 주소를 구하기 위해 사용한다.

255.255.255.255 에서 서브넷 마스크를 뺀 부분이 와일드카드이다.

서브넷 마스크와 마찬가지로, 와일드 카드를 IP 주소와 AND 연산을 수행하면 호스트 주소를 알 수 있다.

 

192.168.0.1/24로 알 수 있는 것은 아래와 같다.

원래 주소	11000000	10101000	00000000	00000001
서브넷 마스크	11111111	11111111	11111111	00000000
와일드카드 마스크	00000000	00000000	00000000	11111111
네트워크 주소	11000000	10101000	00000000	00000000
호스트 주소	00000000	00000000	00000000	00000001

 

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 프로토콜

특정 네트워크의 관리자는 호스트에게 수동 고정 IP를 할당할 수 있는데, IP 주소 부족 등의 사유로 DHCP를 사용해 자동으로 할당하게 할 수 있다.

DHCP 서버가 풀(Pool)에 자동 할당 가능한 IP 주소를 관리한다. 클라이언트가 IP 주소 요청을 하면, 풀에서 IP 주소를 꺼내 할당하며, 사용이 끝나면 IP주소가 풀에 반환된다.

 

사설 IP 주소와 NAT,(Network Address Translation) NAPT(Network Address Port Translation)

회사나 가정 등 한정된 네트워크 안에서만 유효한, 공인 IP로는 사용할 수 없는 IP 주소를 사설 주소라고 한다.

사설 주소 자체로는 인터넷에 접속할 수 없다.

 

NAT

사설 주소와 공인 주소를 1:1로 대응시켜 변환한다.

NAPT

하나의 공인 주소를 여러 호스트가 사용하지만, 포트로 구분해 동시에 사용할 수 있다.