03-01 LAN을 넘어서는 네트워크 계층

아래의 상기 내용은

"혼자 공부하는 네트워크"의 도서 내용과 인터넷의 내용을 실습 및 정리한 글입니다.

 

1.라우팅(routing)

 1)개요 및 정의

 -LAN은 물리계층과 데이터 링크 계층에서 다룬다.

 -LAN과 LAN사이를 통신하기 위해서는 네트워크 계층이 필요로 하게 된다.

 -통신을 위해서는 수많은 네트워크 장비를 거치게 된다.

 -네트워크에서 최적의 통신 경로를 설정하는 프로세스가 바로 라우팅이다.

 2)라우터(Router)

 -라우팅 역할을 수행하는 네트워크 계층의 기기 및 장비

2.인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol)

 1)개요 및 정의

 -현실적으로 모든 호스트가 모든 네트워크에 속한 MAC주소를 알고 있는 것은 불가능하고 호스트 위치를

 특정하기 어렵다

 -이때 IP주소는 네트워크 계층의 장비의 주소를 역할을 한다.

 -IP주소를 따라 네트워크를 찾고 그 네트워크 LAN에 속한 MAC 주소를 찾는 방식으로 통신하게 된다.

 -IP란 패킷이 네트워크를 통해 데이터 패킷을 라우팅하고 주소를 지정하는 통신규약 및 프로토콜이다.

 -IP에는 IPv4와 IPv6 두가지 버전이 존재

 2)주소 형태

 -IP 4바이트(32비트)로 표현할 수 있고 8비트로 표현되기에 0~255 범위 안에 있는  4개의 10진수로 표현된다. 점으로 구분된 8비트를 옥텟(octet)이라 한다.

3)기능

-IP주소지정(IP addressing): IP주소를 바탕으로 송수신 대상을 지정하는 것.

-IP단편화(IP fragmentation): 전송하고자 하는 패킷의 크기가 MTU(Maximum Transmission Unit: 한 번에 전송가능한 패킷 최대 크기)보다 클 경우 작게 패킷을 나누는 것을 의미한다.

3.IPv4

1)개요

 -IPv4의 패킷은 프레임 페이로드에 명시되고 IPv4은 패킷 헤더와 패킷 페이로드로 이루어져 있다.

 2)식별자(identifier)

 -패킷에 할당된 번호. 송신할 때 패킷이 여러 조각으로 분리되어 전송되었다면 수신 시 다시 재조합

  해야한다. 패킷들이 어떤 메서지부터 쪼개졌는지를 인식하기 위해 식별자를 사용한다.

3)플래그(flag)

  -총 세 개의 비트로 구성된 데이터.

  -첫번째 비트는 항상 0으로 예약된 비트

  -다른 하나의 비트로 DF(Dont Fragment)라는 약어로 IP단편화를 수행여부를 표시. 0이라면 IP단편화가

   가능하다.

  -또 하나의 비트는  MF(More Fragment)의 약어로 단편화된 패킷이 더 있는지에 대한 여부를 표시 0이라면

   마지막 패킷을 의미한다.

 

4)단편화 오프셋(fragment offset)

 -패킷이 단편화되기 전에 패킷의 초기 데이터에서 몇 번째로 떨어진 패킷인지 나타내는 데이터.

 -패킷의 송수신대는 순서는 일정하지 않기에 패킷을 순서대로 조합하기 위해 쓰이는 데이터.

5)TTL(Time To Live)

 -패킷의 수명을 나타내는 정보.

 -패킷이 라우터 간의 이동 시 하나씩 감소되는 값으로 0으로 될 시 그 패킷은 폐기된다.

 -패킷이 호스트 또는 라우터에 한 번 전달되는 것을 홉(hop)이라고 하며 TTL 필드의 값은 홉마다 1씩

  감소한다.

 -TTL은 무의미한 패킷이 네트워크상에 지속적으로 남아있는 것을 방지하기위해 존재하는 데이터.

6)프로토콜

 -IP패킷의 프로토콜은 상위계층의 프로토콜이 무엇인지 나타내는 필드 예시로 TCP,UDP가 있다.

7)송신지 IP 주소(Source IP Address),수신지 IP 주소(Destination IP Address)

 -송,수신지의 IP주소

 

 

3.IPv6

1)개요

 -IPv4는 이론적으로 대략 43억개의 주소를 할당할 수 있다.

 -하지만 상대적으로 그 수가 부족하므로 16바이트(128비트)로 표현할 수 있는 IPv6가 존재한다.

 -IPv6는 콜론(:)으로 구분된 8개 그룹의 16진수로 표기된다.

 -IPv6는 다음헤더,홉 제한, 송신지IP,수신지IP, 네 개의 주요 필드가 있다.

 

 1)다음 헤더(next header)

 -상위 계층의 프로토콜을 가리키거나 확장 헤더를 가리킨다.

 -확장헤더(extension header)란 추가적인 헤더 정보가 필요할 경우에 기본 헤더에서 추가되는 헤더이다.

2)홉 제한(hop limit)

 -TTL과 비슷하게 패킷의 수명을 나타내는 데이터

3)송신지 IP ,수신지 IP

 -송,수신지의 IP주소.

 

 

5.ARP(Address Resolution Protocol)

1)정의

 -IP주소를 통해 MAC주소를 알아내는 프로토콜.

 -작동 과정으로 ARP 요청,ARP 응답,ARP 테이블 갱신이 있다.

2)ARP 요청(ARP Request)

 -네트워크 내에 모든 호스트에게 통신하고자 하는 IP 주소가 담긴 메세지를 브로드캐스트로 보내는 것.

 3)ARP 응답(ARP Response)

 -메시지 요청에 자신의 해당하는 주소가 아닐 경우 무시하고 맞을 경우  송신자에게 자신의 MAC주소를

  보낸다.

 4)ARP 테이블 갱신(ARP Table)

 -송수신한 IP주소에 대응되는 MAC주소가 기록된 ARP 테이블을 만들어 다음에 수신할 때 다시 ARP요청을

 하지 않게 한다.