[모두의 네트워크] 5장 네트워크 계층 : 목적지에 데이터 전달하기

17. 네트워크 계층의 역할

• 데이터 링크 계층에서는 이더넷 규칙을 기반으로 데이터를 전송함 → 같은 네트워크에 있는 컴퓨터로는 데이터를 전송할 수 있지만, 인터넷이나 다른 네트워크로는 데이터를 전송할 수 없음
• 네트워크 계층: 서로 다른 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 계층
• 랜 안에서는 MAC 주소만으로 통신할 수 있지만, 네트워크 간에 통신을 하려면 IP 주소가 필요함
• IP 주소: 어떤 네트워크의 어떤 컴퓨터인지를 구분할 수 있도록 하는 주소
• 라우터(router): 데이터의 목적지가 정해지면 해당 목적지까지 어떤 경로로 가는 것이 가장 좋은지 알려주는 장비, 서로 다른 네트워크 간에 동신을 하려면 라우터가 필요함
  • 라우팅(routing): 경로를 선택하고 목적지 IP 주소까지 어떻게 데이터를 전달할지 결정
  • 라우팅 테이블(routing table): 경로 정보를 등록하고 관리
• IP(Internet Protocol): 데이터를 다른 네트워크에 있는 목적지까지 보내기 위한 네트워크 계층의 프로토콜
  • IP 헤더 = 출발지 IP 주소 + 목적지 IP 주소 + 기타 등등
  • IP 패킷 = 캡슐화(IP 헤더 + 데이터)

18. IP 주소의 구조

• 데이터를 다른 네트워크로 전달하려면 IP 주소가 필요함
• 인터넷 서비스 제공자(ISP)에게서 IP 주소를 받을 수 있음
• IP 버전
  • IPv4: 32비트, IP주소 43억개 생성 가능
  • IPv6: 128비트, IP주소 340간 생성 가능
• IP 주소의 종류
  • 공인 IP 주소: 인터넷에 직접 연결되는 컴퓨터나 라우터에는 공인 IP 주소 할당
  • 사설 IP 주소: 회사나 가정의 랜에 있는 컴퓨터에는 사설 IP 주소 할당
  • IPv4 주소는 사용할 수 있는 주소의 수가 고갈되고 있기 때문에 이러한 할당 정책을 사용하고 있음
• MAC 주소 vs IP 주소
  • MAC 주소는 48비트로, 구분하기 쉽도록 16진수로 표시
  • IP 주소는 32비트로, 구분하기 쉽도록 10진수로 표시
    • 옥텟(octect, 8비트)로 나눠서 표시
• IP 주소
  • 네트워크 ID: 어떤 네트워크인지를 나타냄
  • 호스트 ID: 해당 네트워크의 어느 컴퓨터인지 나타냄

19. IP 주소의 클래스 구조

• 네트워크 ID와 호스트 ID의 크기는 클래스라는 개념으로 구분
  • A 클래스: 대규모 네트워크 주소, 8비트 네트워크 ID + 24비트 호스트 ID
    • 1.0.0.0 ~ 9.255.255.255: 공인 IP 주소
    • 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255: 사설 IP 주소
    • 11.0.0.0 ~ 126.255.255.255: 공인 IP 주소
    • 최대 호스트 수: 1677만 7214대
  • B 클래스: 중형 네트워크 주소, 16비트 네트워크 ID + 16 비트 호스트 ID
    • 128.0.0.0 ~ 172.15.255.255: 공인 IP 주소
    • 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255: 사설 IP 주소
    • 172.32.0.0 ~ 191.255.255.255: 공인 IP 주소
    • 최대 호스트 수: 6만 5534대
  • C 클래스: 소규모 네트워크 주소, 24비트 네트워크 ID + 8비트 호스트 ID
    • 192.0.0.0~ 192.167.255.255: 공인 IP 주소
    • 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255: 사설 IP 주소
    • 192.169.0.0 ~ 223.255.255.255: 공인 IP 주소
    • 최대 호스트 수: 254개
    • 가정의 랜에서는 C 클래스의 사설 IP 주소인 192.168.O.O을 사용함
  • D 클래스: 멀티캐스트(multicast) 주소
  • E 클래스: 연구 및 특수용도 주소

20. 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소의 구조

• IP 주소
  • 네트워크 주소: 호스트 ID = 0, 전체 네트워크에서 작은 네트워크를 식별하는 데 사용 → 해당 네트워크 전체를 대표하는 주소
    • ex) 192.168.1.0
  • 브로드캐스트 주소: 호스트 ID = 255, 네트워크에 있는 컴퓨터나 장비 모두에게 한 번에 데이터를 전송하는데 사용되는 전용 IP 주소
    • ex) 192.168.1.255

21. 서브넷의 구조

• 서브넷(subnet): 분할된 네트워크
• 서브넷팅(subneting): 대규모 네트워크를 작은 네트워크로 분할하는 작업
  • 서브넷팅하면 구성이 네트워크 ID, 서브넷 ID → 네트워크 ID, 서브넷 ID(호스트에서 비트를 빌림), 호스트 ID로 변경됨
• 서브넷 마스크: 서브넷팅한 후, 네트워크 ID와 호스트 ID를 식별하기 위한 값
  • A 클래스: 255.0.0.0
  • B 클래스: 255.255.0.0
  • C 클래스: 255.255.255.0
    • 프리픽스(prefix) 표기법: 255.255.255.0 → /24

22. 라우터의 구조

 

• 라우터(router): 서로 다른 네트워트와 통신하기 위해 필요한 장비
• 라우터는 네트워크를 분리할 수 있음
• 스위치(레이어 2)와 허브는 네트워크를 분리할 수 없음
• 라우터를 통해 다른 네트워크로 접속하기 위해서는 라우터의 IP 주소를 설정해야 함 → 기본 게이트웨이(default gateway): 네트워크의 출입구(라우터의 IP 주소를 설정)를 설정
  • 설정은 컴퓨터에서 가능

 

• 라우팅: 경로 정보를 기반으로 현재의 네트워크에서 다른 네트워크로 최적의 경로를 통해 데이터를 전송
• 라우팅 테이블: 경로 정보가 등록되어 있는 테이블
  • 정적 라우팅: 네트워크 관리자가 수동으로 등록하는 방법
  • 동적 라우팅: 자동으로 등록하는 방법
    • 라우터 간에 라우팅 정보를 교환하여 라우팅 테이블 정보를 자동으로 수정 → 라우팅 프로토콜: 라우팅 정보를 교환하기 위한 프로토콜

용어 정리

• 네트워크 계층(network layer) : 네트워크 계층은 다른 네트워크와 통신하기 위한 경로 설정을 위해 라우터를 통한 라우팅을 하며 패킷 전송을 담당함
• IP(Internet Protocol, 인터넷 프로토콜) : 인터넷에 있는 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 데이터를 보내는 데 사용되는 네트워크 계층 프로토콜
• IP 주소(IP address) : 컴퓨터 네트워크에서 장치들이 서로를 인식하고 통신하기 위해 사용하는 주소
• IP 주소 클래스(IP address class) : IPv4에서 사용하는 주소 그룹에는 다섯 개가 있음. A, B, C 클래스는 네트워크 ID와 호스트 ID로 구성되며, D 클래스는 멀티캐스트 주소로 사용됨. E 클래스는 필요에 따라 사용하기 위해 확보해 놓은 것
• 라우터(router) : 서로 다른 네트워크를 연결해 주는 장치로, 현재 네트워크에서 다른 네트워크로 패킷을 전송할 수 있도록 함
• 라우팅(routing) : 네트워크에서 패킷을 목적지로 보낼 때 목적지까지 갈 수 있는 여러 가지 경로 중 한 가지 경로를 설정해 주는 과정
• 라우팅 테이블(routing table) : 컴퓨터 네트워크에서 목적지 주소를 목적지에 도달하기 위한 네트워크 노선으로 변환시킬 목적으로 사용됨. 다른 네트워크로 가기 위한 가장 좋은 라우터의 정보를 가지고 있음
• 서브넷(subnet) : 큰 네트워크를 분할해서 만든 작은 네트워크
• 서브넷팅(subneting) : 네트워크를 분할하기 위해 IP 주소의 구성을 변경하는 작업
• 서브넷 ID : IP 주소의 네트워크 부분을 늘리기 위해 서브넷 마스크로 사용되는 비트로 서브넷 비트(subnet bits)라고도 함
• 서브넷 마스크(subnet mask) : IP 주소의 네트워크 부분만 나타나게 하여 같은 네트워크인지를 판별하게 하는 마스크
• 멀티캐스트(multicast) : 한 컴퓨터(호스트)에서 패킷을 여러 컴퓨터로 동시에 전송하는 방식
• 브로트캐스트(boradcast) : IP 네트워크에 있는 모든 컴퓨터(호스트)로 데이터를 전송하는 방식

 

Reference: http://www.yes24.com/Product/Goods/61794014

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