[CS 전공지식 #6] 챕터2-4. IP 주소

목차

4. IP 주소

2.4.1 ARP

2.4.2 홉바이홉 통신

2.4.3 IP 주소 체계

챕터2. 네트워크

4. IP 주소

“ 컴퓨터와 컴퓨터 간의 통신: IP 주소 기반 통신”를 정확히 이야기 하자면
- → IP 주소에서 ARP를 통해 MAC 주소를 찾아 MAC 주소를 기반으로 통신
ARP (Address Resolution Protocol)
- IP 주소로부터 MAC 주소를 구하는 IP와 MAC 주소의 다리 역할을 하는 프로토콜
- ARP를 통해 가상 주소인 IP 주소를 실제 주소인 MAC 주소로 변환
- (반대로) RARP를 통해 실제 주소인 MAC 주소를 가상 주소인 IP주소로 변환
(그림)
- 장치 A가 ARP Request 브로드캐스트를 보내서 IP주소인 120.70.80.3에 해당하는 MAC 주소 찾아냄
- 해당 주소에 맞는 장치 B가 ARP Reply 유니캐스트를 통해 MAC 주소 반환
- IP 주소에 맞는 MAC 주소 찾게 됨
브로드캐스트; 송신 호스트가 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송되는 방식
유니캐스트: 고유 주소로 식별된 하나의 네트워크 목적지에 1:1로 데이터를 전송하는 방식

IP 주소를 통해 통신하는 과정을 홉바이홉 hop by hop 통신
- 홉 hop: 영어 뜻 자체로는 건너뛰는 모습을 의미
  - 통신망에서 각 패킷이 여러 개의 라우터를 건너가는 모습을 비유
  - 서브 네트워크 안에 있는 라우터 테이블 IP를 기반으로 패킷을 전달하고 또 전달해나가며 라우팅을 수행하며 최종 목적지까지 패킷을 전달

라우팅 테이블 routing table
- 송신지에서 수신지까지 도달하기 위해 사용
- 라우터에 들어가 있는 목적지 정보들과 그 목적지로 가기 위한 방법이 들어 있는 리스트
- 게이트웨이와 모든 목적지에 대해 해당 목적지에 도달하기 위해 거쳐야 할 다음 라우터의 정보를 가지고 있음
게이트웨이 gateway
- 서로 다른 통신망, 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 관문 역할을 하는 컴퓨터나 소프트웨어
- 사용자: 인터넷을 접속하기 위해 많은 게이트웨이 거쳐야함
- 게이트웨이: 서로 다른 네트워크상의 통신 프로토콜을 변환해주는 역할

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 IPv6으로 가고 있지만 현재 가장 많이 쓰이는 주소 체계는 IPv4 (설명도 IPv4 기준)
클래스 기반 할당 방식
- 처음에는 A, B, C, D, E 다섯 개의 클래스로 구분하는 클래스 기반 할당 방식 사용
- 앞에 있는 부분을 네트워크 주소, 그 뒤에 있는 부분을 컴퓨터에 부여하는 주소인 호스트 주소로 놓아서 사용
- 클래스 A, B, C는 일대일 통신으로 사용됨, 클래스 D는 멀티캐스트 통신, 클래스 E는 앞으로 사용할 예비용
- 구분 비트: 맨 앞쪽에 있는 비트
  - 클래스 A의 경우 맨 왼쪽에 있는 비트가 0
  - 클래스 B의 경우 10
  - 클래스 C의 경우 110
- 네트워크의 첫 번째 주소: 네트워크 주소
- 가장 마지막 주소: 브로드캐스트용 주소, 네트워크에 속해 있는 모든 컴퓨터에 데이터 보낼 때 사용
- → 사용하는 주소보다 버리는 주소가 많은 단점 → DHCP, IPv6, NAT 가 나옴

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
- IP 주소 및 기타 통신 매개변수를 자동으로 할당하기 위한 네트워크 관리 프로토콜
- 네트워크 장치의 IP 주소를 수동 설정 필요 X
- 인터넷에 접속할 때마다 자동으로 IP 주소를 할당 가능
- 많은 라우터와 게이트웨이 장비에 DHCP 기능 가짐
NAT (Network Address Translation)
- 패킷이 라우팅 장치를 통해 전송되는 동안 패킷의 IP 주소 정보를 수정하여 IP 주소를 다른 주소로 매핑하는 방법
- IPv4 주소 체계만으로 많은 주소 감당하지 못하는 단점
  - → NAT로 공인 IP와 사설 IP로 나눠서 많은 주소 처리
- 그림
  - 192.168.0.XXX : 사설 IP
  - NAT 장치를 통해 하나의 공인 IP인 121.165.151.200 으로 외부 인터넷에 요청

공유기와 NAT
- NAT를 쓰는 이유: 주로 여러 대의 호스트가 하나의 공인 IP 주소를 사용하여 인터넷에 접속하기 위함
- 인터넷 회선 하나를 개통, 인터넷 공유기 사용 → 여러 PC 연결
  - 가능한 이유: 인터넷 공유기에 NAT 기능이 탑재되어 있어서
NAT를 이용한 보안
- NAT를 이용하면 내부 네트워크에서 사용하는 IP 주소와 외부에 드러나는 IP 주소 다르게 유지 가능
- → 내부 네트워크에 어느정도의 보안 가능
NAT의 단점
- 여러 명이 동시에 인터넷 접속
- → 실제로 접속하는 호스트 숫자에 따라서 접속 속도 저하 가능성