네트워크 계층
OSI 3계층인 네트워크 계층을 알아보자. 네트워크 계층은 서로 다른 네트워크에 있는 목적지로 데이터를 전달하기 위한 계층이다. 앞의 데이터링크 계층글에서 LAN은 데이터링크 계층의 이더넷으로 구축되었다고 언급했다. 그래서 LAN 내에서(하나의 네트워크 안에서) 데이터링크 계층만으로도 통신이 가능하다. 하지만 LAN과 다른 LAN이 통신하려면 추가적인 기능, 프로토콜이 필요하다. 이 기능을 네트워크 계층이 제공한다.
네트워크 계층 핵심 기능 : 라우팅
라우터
LAN과 다른 LAN이 통신하려면 네트워크 계층의 장비인 라우터가 필요하다. 라우터는 IP 헤더의 목적지 주소를 보고 최적의 경로를 찾아주는 라우팅 기능을 제공한다. LAN에 라우터가 연결되어 있어야만 데이터를 다른 네트워크로 보내거나 받을 수 있게된다. 또한 라우터를 사용하여 네트워크를 분리 할 수 있다.
IP (Internet Protocol)
네트워크 계층의 프로토콜, 서로 다른 네트워크간의 데이터 송수신이 되도록 한다. 인터넷은 TCP/IP 프로토콜을 사용하는 장비들의 집합이다. 따라서 메일, 웹 검색, 도메인 등의 인터넷 서비스는 TCP와 IP를 기반으로 동작한다.
데이터에 IP 헤더가 붙은 것을 패킷이라한다. 위 그림에서 Data를 제외한 나머지 필드가 IP 헤더이다.
IP 주소
ip 버전에는 IPv4와 IPv6가 있다. IPv4의 주소 필드는 32비트로 약 43억개의 주소가 있으며 IPv6의 주소 필드는 128비트로 2의 128승 개의 주소가 있다. 지금은 IPv4를 주력으로 쓰고 IPv6가 공존하는 형태이지만 IPv4의 주소 고갈 문제로 미래에는 IPv6로 대체되어질 전망이다. 여기에서는 IPv4를 소개한다.
ip 주소에는 공인 ip 주소와 사설 ip 주소가 있다. 공인 ip 주소는 인터넷 서비스 제공자(ISP)가 제공하는 주소로 전 세계에서 유일한 주소이다. 사설 ip 주소는 IPv4의 주소 고갈 문제를 해결하기 나온 것으로 하나의 네트워크 안에서만 사용되는 주소이다. 쉽게 말하면 공인 ip 주소는 전 세계의 누구든지 알 수 있는 우편번호와 같으며 사설 ip 주소는 자신의 단체, 지역 안에서만 통용되는 주소(ex - 안방, 거실, 마당)와 같다. 따라서 사설 ip 주소는 네트워크 안에서 어떤 주소인지 알 수 있지만 네트워크 밖에서는 어디를 가리키는지 알 수 없는 주소가 된다. 사설 ip를 사용하는 사설망에서는 공인 ip 주소를 라우터에 할당하고 랜 안의 호스트에는 랜 관리자가 사설 ip를 부여하거나 라우터의 DHCP 기능을 사용해 주소를 자동으로 할당한다.
IP 주소의 구조
ip 주소는 32비트로 총 4개의 옥텟으로 나눠 표기한다. 각 옥텟은 8비트로 0~255 범위를 가진다.
ip 주소는 네트워크 ID와 호스트 ID로 나뉘어져 있다. 네트워크 ID는 말 그대로 네트워크를 식별하는 주소이며 호스트 ID는 해당 네트워크 안에서 어느 컴퓨터인지 식별하는 주소이다.
IP 주소의 클래스
네트워크마다 호스트 수는 천차만별이다. 한 네트워크 안에 100개의 호스트 ID가 필요할 수도 있고 1000개의 호스트 ID가 필요할 수 있다. 이처럼 네트워크마다 필요한 호스트 ID의 개수가 다르다. 그래서 네트워크를 클래스로 구분해 최대 ip 주소 개수(호스트 ID개수)를 정해준다.
A 클래스는 처음 8비트가 네트워크 ID이며 뒤의 24비트가 호스트 ID이다. 1677만 7214개의 호스트 ID를 가진다. B 클래스는 처음 16비트가 네트워크 ID이며 뒤의 16비트가 호스트 ID이다. 6만 5543개의 호스트 ID를 가진다. C 클래스는 처음 24비트가 네트워크 ID이며 뒤의 8비트가 호스트 ID이다. 254개의 호스트 ID를 가진다. 다음은 클래스 별 ip 주소 범위이다.
클래스 별로 공인 ip 주소와 사설 ip 주소의 범위를 나누면 아래 표와 같다. 가정의 LAN에서는 주로 C클래스의 사설 ip가 사용된다. 참고로 127로 시작되는 ip 주소는 루프백 주소로 사용되기에 어느 클래스에도 속하지 않는다.
네트워크 주소, 브로드캐스트 주소
ip 주소에는 특수한 목적을 가진 주소가 있는데 바로 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소이다. 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소는 특수 목적으로 사용되기에 호스트 주소로 사용될 수 없다.
- 네트워크 주소 : 하나의 네트워크를 가리키는 주소이다. 네트워크 ID를 제외한 호스트 ID 필드가 모두 0인 ip 주소가 네트워크 주소가 된다.
- 브로드캐스트 주소 : 네트워크에 속한 모든 호스트에게 데이터를 전송하는데 사용되는 전용 ip 주소이다. 호스트 ID 필드가 모두 1인 ip 주소가 브로드캐스트 주소가 된다.
C클래스 네트워크는 아래 그림과 같이 호스트 ID 필드가 모두 0인 ip 주소를 네트워크 주소로 호스트 ID 필드가 1인 ip 주소를 브로드캐스트 주소로 갖는다.
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