[네트워크] IP 주소

면접을 위한 CS 전공지식 노트를 통해 공부한 내용 정리

 

ARP

컴퓨터와 컴퓨터 간의 통신은 IP 주소에서 ARP를 통해 MAC 주소를 찾고, 이 MAC 주소를 기반으로 통신한다.

ARP -> IP 주소로부터 MAC 주소를 구하는 IP와 MAC 주소의 다리 역할을 하는 프로토콜

RARP -> 실제 주소인 MAC 주소를 가상 주소인 IP 주소로 변환하는 프로토콜

 

아래 그림과 같이 'ARP Request 브로드캐스트'를 보내 찾고자 하는 MAC 주소를 IP 주소를 통해 찾는다.

그 뒤 해당 주소에 맞는 장치가 'ARP reply 유니캐스트'를 통해 MAC 주소를 반환하는 과정을 거쳐 IP 주소에 맞는 MAC 주소를 찾는다.

 

즉,

브로드 캐스트 -> 송신 호스트가 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송되는 방식

유니캐스트 -> 고유 주소로 식별된 하나의 네트워크 목적지에 1:1로 데이터를 전송하는 방식

 

홉바이홉 통신

IP 주소를 통해 통신하는 과정을 의미한다.

통신망에서 각 패킷이 여러 개의 라우터를 건너가는 모습을 표현한 것

 

각각의 라우터에 있는 라우팅 테이블의 IP를 기반으로 패킷을 전달하고 다시 전달해 나간다.

통신 장치에 있는 '라우팅 테이블'의 IP를 통해 시작 주소부터 시작해,
다음 IP로 계속해서 이동하는 '라우팅' 과정을 거쳐 패킷이 최종 목적지까지 도달하는 통신이다.

 

라우팅 테이블

라우터에 들어가 있는 목적지 정보들과 그 목적지로 가기 위한 방법이 들어 있는 리스트이다.

 

라우팅 테이블에는 게이트웨이와 모든 목적지에 대해 해당 목적지에 도달하기 위해 거쳐야 할 다음 라우터의 정보를 가지고 있다.

게이트 웨이

서로 다른 통신망, 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 관문 역할을 하는 컴퓨터나 소프트웨어를 말한다.

 

게이트웨이는 서로 다른 네트워크 상의 통신 프로토콜을 변환해주는 역할을 하기도 한다.

 

IP 주소 체계

IPv4 -> 32비트를 8비트 단위로 점을 찍어가며 표시한다.

: 123.45.67.89

 

IPv6 -> 64비트를 16비트 단위로 점을 찍어 표기한다.

: 2001:ab8:ff00:43:8291

클래스 기반 할당 방식

A,B,C,D,E 다섯 개의 클래스로 구분하는 클래스 기반 할당 방식

 

앞에 있는 부분을 네트워크 주소, 그 뒤에 있는 부분을 컴퓨터에 부여하는 주소인 호스트 주소로 놓아서 사용한다.

클래스 A, B, C 는 일대일 통신으로 사용

 

클래스 D는 멀티캐스트 통신

 

클래스 E는 앞으로 사용할 예비용으로 쓰는 방식이다.

 

맨 왼쪽에 있는 빨간색으로 표시된 비트를 '구분 비트'라고 한다.

클래스 A -> 0, 클래스 B -> 10, 클래스 C -> 110

 

네트워크의 첫 번째 주소는 네트워크 주소로 사용되고 가장 마지막 주소는 브로드캐스트용 주소로 네트워크에 속해 있는 모든 컴퓨터에 데이터를 보낼 때 사용한다.

 

예를 들어 클래스 A로 15.0.0.0이란 네트워크를 부여받았다고 하면 다음 그림과 같다.

 

15.0.0.0의 경우 네트워크 구별 주소로 사용할 수 없다.

15.255.255.255의 경우도 브로드캐스트용으로 남겨둬야 한다.

즉 15.0.0.1 ~ 15.255.255.254를 컴퓨터에 부여할 수 있는 호스트 주소로 사용할 수 없다.

 

하지만 이 방식의 경우 사용하는 주소보다 버리는 주소가 훨씬 많기 때문에 DHCP와 IPv6, NAT가 나왔다고 한다.

 

DHCP

IP 주소 및 기타 통신 매개변수를 자동으로 할당하기 위한 네트워크 관리 프로토콜이다.

 

이 기술을 통해 네트워크 장치의 IP주소를 수동으로 설정할 필요 없이 인터넷에 접속할 때마다 자동으로 IP 주소를 할당할 수 있다.

 

많은 라우터와 게이트웨이 장비에 DHCP 기능이 있으며, 가정용 네트워크에서 IP 주소를 할당하게 된다.

 

NAT

패킷이 라우팅 장치를 통해 전송되는 동안 패킷의 IP 주소 정보를 수정해 IP 주소를 다른 주소로 매핑하는 방법이다.

 

NAT을 통해 공인 IP와 사설 IP로 나눠 많은 주소를 처리한다.

 

 

A,B,C,의 경우 192.152.0.xxx를 기반으로 각각의 다른 사설 IP를 가지고 있다.

 

NAT 장치를 통해 공인 IP로 외부 인터넷에 요청할 수 있다.

 

인터넷 공유기에 경우 이런 NAT 기능이 탑재되어 있어 내부 네트워크에 대한 어느 정도 보안이 가능하다.

하지만, 여러 명이 동시에 인터넷에 접근하게 되므로 접속 호스트 숫자에 따라 접속 속도가 느려질 수 있다.