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5장 네트워크 계층, 목적지를 찾는 단계

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By 이건학
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네트워크 계층의 역할

1. 라우터

  • 라우터 : 데이터가 어떤 경로로 전달되어야 하는 지 내비게이션과 같은 역할을 하는 네트워크 장비

  • 라우팅 : 최적경로를 찾는 과정

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IP주소

1. IP주소

  • IP(Internet Protocol)주소 : 주소는 인터넷 상에 있는 컴퓨터의 고유한 주소이다.
  • ISP(Internet Service Provider)이 제공하는 공인 IP주소를 사용한다.
    • 공인IP : ISP가 제공하는 유동적인 IP주소로 고유하게 할당된다.
    • 사설IP : 내부망에 사용되는 아이피 주소로 밖에 네트워크와 통신할 수 없지만, 보안성이 좋다.

2. 네트워크주소

  • 마지막 1바이트의 값의 0인 주소를 네트워크 주소라고 한다.
  • 같은 네트워크를 주소를 사용하는 컴퓨터들을 같은 IP대역을 사용한다라고 표현한다.

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3. 브로트캐스트주소

  • 마지막 1바이트의 값이 255인 주소를 브로드캐스트 주소라고 한다.
  • 브로드캐스트주소 : 네트워크에 연결된 컴퓨터에 데이터를 한번에 일고라적으로 전송 할때 사용하는 주소이다.

IP주소의 구조와 클래스

1. IP주소의 구조

  • IP의 주소는 다음과 같은 형태이다.

    192.168.0.14

    • 네트워크 ID : 라우터에 속한 모든 컴퓨터(네트워크의 범위)를 관리하기 위한 ID
    • 호스트 ID : 라우터에 연결된 개별 컴퓨터들을 관리하기 위한 ID

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2. IP주소의 클래스

  • 공인 IP주소는 A~E까지 5개의 클래스가 있으며, D,E클래스는 일반인을 위한 클래스가 아니여서 A,B,C클래스가 유효한 클래스로 간주한다.

1) A클래스

  • 첫 8비트의 첫번째 비트는 0으로 고정되어 있다.
  • 첫 8비트 까지만 네트워크 ID로 사용하고 나머지 24비트는 호스트ID이다.
  • 컴퓨터에 할당할 수 있는 IP주소가 가장 많다.

    10진수 : 0.x.x.x ~ 127.x.x.x 범위
    2진수 : 0_0000000.x.x.x ~ 0_1111111.x.x.x

2) B클래스

  • 첫 8비트의 첫번째 비트는 0, 두번째 비트는 1로 고정되어있다.
  • 16비트는 네트워크 ID로 사용하고 나머지 16비트는 호스트 ID이다.

    10진수 : 128.x.x.x ~ 191.x.x.x 범위
    2진수 : 10_000000.x.x.x ~ 10_111111.x.x.x

3) C클래스

  • 첫 8비트에서 *1번째 비트는 1, 2번째 비트는 1, 3번째 비트는 0으로 고정**되어 있다.
  • 24비트는 네트워크 ID이고 나머지 8비트는 호스트 ID이다.
  • 가장적은 546,870,912개의 IP주소를 할당 할 수 있다.

    10진수 : 192.x.x.x ~ 223.x.x.x 범위
    2진수 : 110_00000.x.x.x ~ 110_11111.x.x.x

OSI 7 계층에서의 IP 주소

  • 네트워크 계층에서는 통신을 위한 데이터에 헤더 정보가 추가된다.
  • 헤더에서 수신자의 IP정보를 라우터를 통해서 받아온다. image

브로드캐스트, 유니캐스트, 멀티캐스트

1. 브로드캐스트

  • 같은 네트워크에 속한 모든 컴퓨터에게 데이터를 전달한다.
  • 허브의 기능이 비슷하다.

2. 유니캐스트

  • 상대방의 MAC주소를 알면 1:1통신을 할 수 있다. 이를 유니캐스트라고 한다.

3. 멀티캐스트

  • 브로드캐스트와 유니캐스트를 섞어놓은 방식이다.
  • 특정그룹을 지정해서 그 그룹에 해당하는 컴퓨터에게만 데이터를 보내는 방식이다.

서브넷과 서브넷 마스크

1. 서브넷의 개념

-서브넷 : 하나의 네트워크(A클래스, B클래스, C클래스)에 속한 네트워크가 분할된 작은 네트워크 -서브넷팅 : 하나의 네트워크를 작은 네트워크단위로 나누는 작업

2. 서브넷팅의 원리

  • 호스트ID를 서브넷 ID와 호스트 ID로 나누는 작업

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3. 서브넷마스크

  • 서브넷마스크(Subnet Mask) : IP주소에서 네트워크 ID와 호스트 ID를 구분하기 위한 구분자

    서브넷 마스크의 형태
    192.168.1.1.24
    255.255.255.0

  • /24 : 24비트까지가 네트워크 ID이며, 마지막 8비트가 호스트ID이다.
  • 255.255.255.0 : 이진수로 변환하면 11111111.11111111.11111111.00000000으로 1인 부분은 네트워크 ID 0인 부분은 호스트 ID가 된다.

4. 서브넷팅으로 네트워크 나누기

  • 다음과 같은 상황이 주어졌다고 가정한다.

    네트워크주소 : 172.16.0.0
    서브넷마스크 : 255.255.192.0

  • 서브넷 마스크가 192 이므로 4개의 서브넷으로 나눌 수 있다.

    마스크1 1111 1111. 1111 1111. 00 00 0000. 0000 0000 / 255.255.000.000
    서브넷1 1010 1100. 0000 1000. 00 00 0000. 0000 0000 / 192.016.000.000
    서브넷2 1010 1100. 0000 1000. 01 00 0000. 0000 0000 / 192.016.064.000
    서브넷3 1010 1100. 0000 1000. 10 00 0000. 0000 0000 / 192.016.128.000
    서브넷4 1010 1100. 0000 1000. 11 00 0000. 0000 0000 / 192.016.192.000

구분서브넷네트워크주소브로드캐스트주소호스트 최소호스트 최대
서브넷1172.168.0.0/18172.168.0.0172.168.63.255172.168.0.1172.168.63.254
서브넷2172.168.64.0/18172.168.64.0172.168.127.255172.168.64.1172.168.127.254
서브넷3172.168.128.0/18172.168.128.0172.168.191.255172.168.128.1172.168.191.254
서브넷4172.168.192.0/18172.168.192.0172.168.255.255172.168.192.1172.168.255.254

라우터의 동작방식

  • 라우터 : 데이터 전송을 위해 가장 빠른 길을 찾아 네트워크 간의 경로를 설정하는 네트워크 장비
  • 스위치의 한계 : 같은 네트워크 컴퓨터 끼리만 통신이 가능하기 때문에 다른 네트워크간의 통신을 하지 못한다.
  • 라우팅 : 라우터가 네트워크간의 경로를 설정하는 방법으로 라우팅 테이블을 활용한다.
  • 라우팅 테이블 : 데이터를 목적지까지 보내기 위한 거리와 방법 등을 명시한 테이블

    컴퓨터 A(172.168.1.3)과 컴퓨터 B(172.168.2.12)과 통신 하는 방법

    1. 컴퓨터 A가 스위치에 172.168.2.12에 대한 경로를 요청
    2. 스위치는 같은 네트워크의 정보만 가지고 있으므로, 라우터 A에게 해당 네트워크 ID(172.168.2.0)를 요청
    3. 라우터A는 라이팅 테이블을 확인하여 경로를 확인 (E1)
    4. E1 경로로 라우터 B에게 IP를 요청
    5. 라우터B는 스위치B를 통해 컴퓨터 B의 IP를 리턴
network
network, sc기초
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