네트워크 계층
1. 네트워크 계층
네트워크 계층은 서로 다른 네트워크 간의 통신을 위한 계층이다.
캡슐화 과정에서 네트워크 계층에서 붙이는 헤더는 IP 헤더이다. 출발지 IP 주소와 목적지 IP 주소가 포함되어 있다.
IP 주소는 네트워크의 주소를 나타내고, IP는 Internet Protocol의 약자이다.
IP 헤더 + 데이터 = IP 패킷2. 네트워크 계층의 장비
1) 라우터
라우터란 서로다른 네트워크에 있는 컴퓨터들이 통신하기 위해 필요한 장비이다. 라우터는 네트워크를 분리할 수 있다.
스위치나 허브는 네트워크를 분리할 수 없다.
그렇기 때문에, 스위치나 허브에 연결된 컴퓨터들은 동일한 네트워크 대역에 있지만, 라우터에 연결된 스위치들은 각각 다른 네트워크 대역에 연결되어 있다.
라우터의 IP 주소를 게이트웨이 라고 하는데, 게이트웨이는 서로 다른 네트워크로 가기 위한 출입구라고 생각하면 된다.
다른 네트워크 대역에 있는 IP 주소로 데이터를 보낼 때, 우선 게이트웨이로 데이터를 보낸다.
일반적으로 게이트웨이 주소는 해당 IP 주소에서 4옥텟 값만 다른 주소이다.
2) 라우팅
라우팅이란 경로 정보를 기반으로, 목적지 까지 어느 경로로 가면 좋을지 정하는 것이다.
각각의 라우터는 경로 정보가 등록되어 있는 라우팅 테이블을 가지고 있다. 라우팅 테이블을 등록하는 방법은 자동과 수동이 있다.
자동으로 테이블을 등록하는 방법은, 라우터끼리 정보를 교환하기 위한 라우팅 프로토콜에 따라 정보를 교환한다. 자동은 대규모 네트워크에서 유용하다.
수동으로 등록하는 방법은 소규모 네트워크에서 유용하다.
3. IP 주소
IP 주소는 다른 네트워크와 통신하기 위해 필요한 주소이다. ISP(인터넷 서비스 제공자)로부터 받을 수 있다.
IPv4 와 IPv6
IPv4는 32비트, IPv6는 128비트로 이루어져 있다. IPv6는 IP주소 고갈 문제로 등장하였다.
IPv4의 IP 주소는 10진수로 표시하고, 어떤 네트워크인지를 나타내는 네트워크 부분과 해당 네트워크의 어떤 컴퓨터인지를 나타내는 호스트 부분으로 이루어져있다.
공인 IP 주소: 인터넷에 직접! 연결되는 컴퓨터나 라우터가 사용하는 주소
사설 IP 주소: LAN에 있는 컴퓨터가 사용하는 주소4. IP 주소의 클래스
IP주소는 네트워크 ID와 호스트 ID의 크기를 조절하여 네트워크 크기를 조절할 수 있다.
네트워크 크기는 클래스로 구분된다.
A 클래스는 대규모 네트워크, B 클래스는 중형, C 클래스는 소규모, D 클래스는 멀티캐스트, E 클래스는 연구나 특수용도로 쓰인다.
일반 네트워크는 A~C 클래스만 사용할 수 있다.
A 클래스: 앞 8비트가 네트워크 ID
1옥텟의 범위) 00000001~01111111 = 1~127
IP 주소 범위)1.0.0.0 ~ 127.255.255.255
B 클래스: 앞 16비트가 네트워크 ID
1옥텟의 범위)10000000~10111111 = 128~191
IP 주소 범위)128.0.0.0~191.255.255.255
C 클래스: 앞 24비트가 네트워크 ID
1옥텟의 범위)11000000~11011111 = 192~223
IP 주소 범위)192.0.0.0~223.255.255.2551) 클래스별 공인 IP 주소와 사설 IP 주소 범위
| 클래스 | 공인 IP 주소 | 사설 IP 주소 |
|---|---|---|
| A클래스 | 1.0.0.0 ~ 9.255.255.255 / 11.0.0.0 ~ 126.255.255.255 | 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 |
| B클래스 | 128.0.0.0 ~ 172.15.255.255 / 172.32.0.0 ~ 191.255.255.255 | 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255 |
| C클래스 | 192.0.0.0 ~ 192.167.255.255 / 192.169.0.0 ~ 223.255.255.255 | 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 |
A 클래스의 127은 제외
127.0.0.0 ~ 127.255.255.255 범위의 주소들은 예약된 주소들로 특수한 용도로 쓰인다.
2) 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소
네트워크 주소와 브로드캐스트 주소는 라우터가 IP주소로 사용하지 않는다.
네트워크 주소는 호스트 ID가 2진수로 모두 0인 주소로, 네트워크 대역을 나타내는 대표주소이다.
ex) 192.168.1.1은 192.168.1.0 이라는 네트워크에 있다.
브로드캐스트 주소는 호스트 ID가 2진수로 모두 1인 주소로, 특정 네트워크 대역에 있는 컴퓨터나 장비들 모두에게 한 번에 데이터를 전송할 때 쓰는 주소이다.
ex) 192.168.1.255로 데이터를 전송하면 192.168.1.0 대역에 있는 모든 컴퓨터로 데이터를 전송한다.
5. 서브넷
서브넷은, IP 주소에서 네트워크 영역을 부분적으로 나눈, 분할된 네트워크이다.
클래스로만 네트워크를 분류하는 것은 IP 주소를 낭비하게 되기 때문에 서브넷이 등장하였다.
이렇게 네트워크를 분할하는 것을 서브넷팅 이라고 한다.
서브넷팅 하면 IP 주소는 네트워크 ID, 서브넷 ID, 호스트 ID로 나뉜다.
기존의 호스트 ID에서 비트를 빌려와서 서브넷 ID를 만든다.
서브넷팅 하기 위해 호스트 ID에서 1비트씩 빌려올 때마다, 네트워크 대역의 개수는 2배로 증가, 호스트 주소의 개수는 1/2배가 된다.
1) 서브넷 마스크
서브넷 마스크란, 서브넷팅한 IP 주소에서 네트워크 ID와 호스트 ID가 어디까지인지 구분할 수 있게 해주는 값이다.
프리픽스 표기법으로 /8 식으로 표기한다.
194.139.10.7/25는 호스트 ID에서 1비트 빌려와서 서브넷팅 한 주소이다.
194.139.10.0 대역에 있는 IP 주소, 194.139.10.200의 주소와 통신하려면 라우터가 필요하다.
194.139.10.7의 네트워크 주소: 194.139.10.0/25
194.139.10.7의 브로드캐스트 주소: 194.139.10.127/25
194.139.10.200의 네트워크 주소: 194.139.10.128/25
194.139.10.200의 브로드캐스트 주소: 194.139.10.255/25