[모두의 네트워크] 05장. 네트워크 계층 : 목적지에 데이터 전달하기

네트워크 계층의 역할

네트워크 계층

OSI 7계층 중 3계층으로써 다른 네트워크와 통신하기 위한 경로 설정을 위해 라우터를 통한 라우팅을 하며 패킷 전송을 담당. 데이터 링크 계층에서는 이더넷 규칙과 스위치를 기반으로 데이터를 전송하지만 같은 네트워크로 범위가 한정적. 따라서 다른 네트워크들끼리의 통신을 위해 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 것이 네트워크 계층의 역할. 이것을 라우터를 통해 실현.

 

라우터

서로 다른 네트워크를 연결해 주는 장치로써 현재의 네트워크에서 다른 네트워크로 패킷 전송. 해당 목적지까지 어떤 경로로 가는 것이 좋은지 알려줌.

 

라우팅

네트워크에서 패킷을 목적지로 보낼때 목적지까지 갈수 있는 여러가지 경로 중 한가지 경로를 설정해주는 과정. 라우터에 라우팅 테이블이 존재하여 경로정보를 등록하고 관리.

 

IP (Internet Protocol)

인터넷에 있는 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 데이터를 보내는데 사용되는 네트워크 계층 프로토콜. 네트워크 계층에서 캡슐화할 때 IP 헤더를 붙임. version부터 시작해서 Destionation IP Address가 있음. 가장 중요한것은 출발지 IP 주소와 도착지 IP 주소. 이렇게 IP 헤더가 붙어서 만들어진 데이터를 패킷이라고 함.

IP 패킷

 

IP 주소

컴퓨터 네트워크에서 장치들이 서로를 인식하고 통신하기 위해 사용하는 주소. 즉 어떤 네트워크의 어떤 컴퓨터인지 구분하는 주소. 인터넷 서비스 제공자(ISP)에게로 부터 제공받음. 버전에는 IPv4(32비트), IPv6(128비트)가 존재. 또한 ISP가 제공하며 인터넷에 직접 연결되는 컴퓨터나 라우터가 사용하는 공인 IP 주소와 회사나 가정의 랜에 있는 컴퓨터에서 사용하는 사설 IP 주소가 있음. MAC 주소는 48비트로 16진수로 표현, IP 주소는 32비트로 10진수로 표현.

 

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

동적 호스트 구성 프로토콜로써 라우터에서 제공하는 기능으로써 네트워크 안에 컴퓨터에 자동으로 네임 서버 주소, IP 주소, 게이트웨이 주소를 할당해주는 것. 해당 클라이언트에게 일정 기간 임대를 해주는 기능.

 

네트워크 ID, 호스트 ID

네트워크 ID는 어떤 네트워크인지를 나타냄. 호스트 ID는 해당 네트워크의 어느 컴퓨터인지를 나타냄.

 

IP 주소의 클래스 구조

IP 주소 클래스

IPv4에서 사용하는 주소 그룹에는 다섯개가 존재. A, B, C클래스는 네트워크 ID, 호스트 ID로 구성되며 D클래스는 멀티캐스트 주소로 사용. E클래스는 필요에 따라 사용. 즉 32비트를 네트워크 ID, 호스트 ID로 나누어 크기를 조정하여 클래스로 사용.

클래스 이름	내용	비고
A 클래스	대규모 네트워크 주소	8비트의 네트워크 ID와 24비트의 호스트 ID로 구성
B 클래스	중형 네트워크 주소	16비트의 네트워크 ID와 16비트의 호스트 ID로 구성
C 클래스	소규모 네트워크 주소	24비트의 네트워크 ID와 8비트의 호스트 ID로 구성
D 클래스	멀티캐스트 주소
E 클래스	연구 및 특수용도 주소

IP 주소 클래스

 

네트워크 주소와 브로드캐스트 주소의 구조

IP 주소에는 네트워크 주소, 브로트캐스트 주소가 있고, 이 두 주소는 특별한 주소로써 컴퓨터나 라우터가 자신의 IP로 사용 불가.

네트워크 주소

C클래스로써 호스트 ID가 0인 주소. 192.168.1.0. 전체 네트워크에서 작은 네트워크를 식별하는데 사용되는 주소. 호스트 ID가 0이먄 그 네트워크 전체를 대표함. 즉, 전체 네트워크의 대표 주소. 예를 들면 192.168.1.5, 192.168.1.2는 192.168.1.0의 네트워크에 존재.

 

브로드캐스트 주소

C클래스로써 호스트 ID가 255인 주소. 192.168.1.255. 네트워크에 있는 컴퓨터나 장비 모두에게 한번에 데이터를 전송하는데 사용되는 전용 IP 주소.192.168.1.255로 전송한 데이터는 네트워크 안에 모든 컴퓨터에 송신.

 

서브넷의 구조

서브넷 (Subnet)

큰 네트워크를 분할해서 만든 작은 네트워크. 작은 네트워크로 분할하기 위해 기존 네트워크 ID, 호스트 ID에서 네트워크 ID, 서브넷 ID, 호스트 ID로 나눔. A 클래스 기준, 기존 호스트 ID로 사용되던 비트를 서브넷 ID로 바꿈.

서브넷

 

서브넷 마스크

IP 주소의 네트워크 부분만 나타나게 하여 같은 네트워크인지를 판별하게 하는 마스크. 즉, 네트워크 ID와 호스트 ID를 식별하기 위한 값. A 클래스 기준 255.0.0.0, B 클래스 기준 255.255.0.0, C 클래스 기준 255.255.255.0. 또한 프리픽스 표기법으로 나타낼수 있음. 예를 들면 255.255.255.0은 24개의 비트를 서브넷 ID로 사용하기에 /24로 나타낼 수 있음. 또한 255.255.255.240은 /28로 나타낼 수 있음.

 

라우터의 구조

라우터

서로 다른 네트워크와 통신하기 위래 필요한 장치. 라우터로 네트워크를 분리. 다른 네트워크로 접속하기 위해선 라우터의 IP 주소를 설정해야함. 이를 네트워크의 출입구를 설정하는 것으로 기본 게이트웨이라고함. 즉 네트워크의 출입구를 지정하고 데이터를 전송하는 것.

라우터 구조

기본 게이트웨이 설정

 

라우팅

경로 정보를 기반으로 현재의 네트워크에서 다른 네트워크로의 최적의 경로를 통해 데이터를 전송하는 것. 경로 정보는 라우팅 테이블을 기반. 라우팅 테이블은 소규모 네트워크의 경우 수동으로 등록하고, 대규모 네트워크의 경우 자동으로 등록함. 자동의 방식은 라우터 간에 경로 정보를 서로 교환하여 라우팅 테이블 정보를 수정. 이런 라우팅 정보 교환을  라우팅 프로토콜이라하며 RIP, OSPF, BGP 등이 있음.

 

 

출처
http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?m_temp1=961
https://m.blog.naver.com/devks0228/221818136261
모두의 네트워크 - 길벗 출판, 미즈구치 카츠야 저

모두의 네트워크 - 교보문고