[CS 전공지식 노트] IP 주소

 

'면접을 위한 CS 전공지식 노트'를 읽고 개인적으로 정리한 글입니다.

 

 

2.4.1 ARP

 

컴퓨터와 컴퓨터 간의 통신은 흔히 IP 주소 기반으로 통신한다고 알고 있지만 정확히는 IP주소에서 ARP를 통해 MAC 주소를 찾아 MAC 주소를 기반으로 통신함

 

ARP(Address Resolution Protocol)란 IP 주소로부터 MAC 주소를 구하는 IP와  MAC 주소의 다리 역할을 하는 프로토콜임

 

=> ARP를 통해 가상 주소인 IP 주소를 실제 주소인 MAC 주소로 변환함

(RARP는 이와 반대로 실제 주소인 MAC 주소를 가상 주소인 IP 주소로 변환)

 

 

장치 A가 ARP Request 브로드캐스트를 보내서 IP 주소인 120.70.80.3에 해당하는 MAC 주소를 찾음

 

그리고 해당 주소에 맞는 장치 B가 ARP Reply 유니캐스트를 통해 MAC 주소를 반환하는 과정을 거쳐 IP 주소에 맞는 MAC 주소를 찾게됨

 

• 브로드캐스트 : 송신 호스트가 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송되는 방식
  
  
• 유니캐스트 : 고유 주소로 식별된 하나의 네트워크 목적지에 1:1로 데이터를 전송하는 방식

 

2.4.2 홉바이홉 통신

 

IP 주소를 통해 통신하는 과정을 홉바이홉(hop by hop) 통신이라고함

=> 통신망에서 각 패킷이 여러 개의 라우터를 건너가는 모습을 표현한 뜻임

 

라우팅 : IP 주소를 찾아가는 과정

 

그림처럼 수많은 서브네트워크 안에 있는 라우팅 테이블 IP를 기반으로 패킷을 전달해나가며 라우팅을 수행하여 최종 목적지까지 패킷을 전달함

 

같은 서브네트워크에서는 통신할 때 라우팅 테이블 사용 X

=> ARP쓰면됨

 

라우팅  테이블

 

라우팅 테이블(routing table)은 송신지에서 수신지까지 도달하기 위해 사용되며 라우터에 들어가 있는 목적지 정보들과 그 목적지로 가기 위한 방법이 들어 있는 리스트를 뜻함

 

=> 라우팅 테이블에는 게이트웨이와 모든 목적지에 대해 해당 목적지에 도달하기 위해 거쳐야 할 다음 라우터의 정보를 가지고 있음

 

 

게이트웨이

 

게이트웨이(gateway)는 서로 다른 통신망, 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 관문 역할을 하는 컴퓨터나 소프트웨어를 두루 일컫는 용어임

 

 

 

사용자는 인터넷에 접속하기 위해 수많은 톨게이트인 게이트웨이를 거쳐야 하며 게이트웨이는 서로 다른 네트워크상의 통신 프로토콜을 변환해주는 역할을 하기도함

 

 

2.4.3 IP 주소 체계

 

IP 주소는 IPv4와 IPv6로 나뉨

 

• IPv4 : 32비트를 8비트 단위로 점을 찍어 표기 (ex. 123.45.67.89)
  
  
• IPv6 : 64비트를 16비트 단위로 점을 찍어 표기 (ex. 2001:db8:ff00:42:8329)

=> 추세는 IPv6로 가고 있지만 현재 가장 많이 쓰이는 주소 체계는 IPv4임

 

클래스 기반 할당 방식

 

IP 주소 체계는 과거를 거쳐 발전해오고 있으며 처음에는 A, B, C , D, E 다섯 개의 클래스로 구분하는 클래스 기반 할당 방식(classful

network addressing)을 썼음

 

클래스 기반 할당 방식

 

클래스 A, B, C는 일대일 통신으로 사용되고 D는 멀티캐스트 통신, 클래스 E는 앞으로 사용할 예비용으로 쓰는 방식임

 

위 그림에서 클래스 A의 예를 들면 0.0.0.0 부터 127.255.255.255 까지 범위를 갖게됨

 

=> 맨 왼쪽에 있는 비트를 '구분 비트'라고 하는데 클래스 A의 경우 맨 왼쪽에 있는 비트가 0이기 때문

 

(클래스 B는 10, 클래스 C는 110임)

 

 

추가적으로, 네트워크의 첫 번째 주소는 네트워크 주소로 사용되고, 가장 마지막 주소는 브로드캐스트용 주소로 네트워크에 속해 있는 모든 컴퓨터에 데이터를 보낼 때 사용됨

 

 

 

위 그림처럼 클래스 A로 12.0.0.0이란 네트워크를 부여받았다고 하면 12.0.0.1~12.255.255.254의 호스트 주소를 부여받은 것임

 

=> 첫 주소인 12.0.0.0은 네트워크 구별 주소, 마지막 주소인 12.255.255.255는 브로드캐스트용으로 남겨둬야 해서 사용할 수 없기 때문

 

 

DHCP

 

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)는 IP 주소 및 기타 통신 매개변수를 자동으로 할당하기 위한 네트워크 관리 프로토콜임

 

=> 이 기술을 통해 네트워크 장치의 IP 주소를 수동으로 설정할 필요 없이 인터넷에 접속할 때마다 자동으로 IP주소를 할당할 수 있음

 

(많은 라우터와 게이트웨이 장비에 DHCP 기능이 있고 이를 통해 대부분의 가정용 네트워크에서 IP주소를 할당함)

 

NAT

 

 

NAT(Network Address Translation)는 패킷이 라우팅 장치를 통해 전송되는 동안 패킷의 IP 주소 정보를 수정하여 IP 주소를 다른 주소로 매핑하는 방법임

 

=> IPv4 주소 체계만으로는 많은 주소들을 모두 감당하지 못하는 단점이 있는데, 이를 해결하기 위해 NAT로 공인 IP와 사설 IP로 나눠서 많은 주소를 처리함

 

공유기와 NAT

 

NAT를 쓰는 이유는 주로 여러 대의 호스트가 하나의 공인 IP 주소를 사용하여 인터넷에 접속하기 위함임

 

=> ex. 인터넷 회선 하나를 개통하고 인터넷 공유기를 달아서 여러 PC를 연결하여 사용할 수 있는데, 이것이 가능한 이유가 인터넷 공유기에 NAT 기능이 탑재되어 있기 때문

 

NAT를 이용한 보안

 

NAT를 이용하면 내부 네트워크에서 사용하는 IP 주소와 외부에 드러나는 IP 주소를 다르게 유지할 수 있기 때문에 내부 네트워크에 대한 어느 정도의 보안이 가능함

 

NAT의 단점

 

NAT는 여러 명이 동시에 인터넷을 접속하게 되므로 실제로 접속하는 호스트 숫자에 따라서 접속 속도가 느려질 수 있다는 단점이 있음