6. OSI 3계층 : 네트워크(Network)(2) (IP Address)

개요

지난 시간에 배운 IP Address(IP 주소)에 대한 내용를 계속해서 진행을 한다.

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목차

• IP Address
• IP (Internet Protocol)

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1. IP Address

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VLSM(Variable Length Subnet Mask)

•  가변 길이 Subnet Mask
•  하나의 네트워크 영역을 서로 다른 크기로 subnetting 하는 기법
•  일반 Subentting 모두 같은 크기로 Subnet이 생성 됨 → IP낭비 현상 발생
•  필요한 크기에 맞춰서 Sub network를 생성 함 
   → Sub network마다 다양한 Subnet mask를 이용함

 VLSM 순서

1.  개수 확인
   - 영역별 필요한 IP 개수 확인
2.  Subnetting 순서 정하기
   - IP가 가장 많이 필요한 영역부터 적게 필요한 영역 순으로 Subnetting
3. Subnet mask 구하기
   - 2번에서 정한 순서대로 영역별 Subnet Mask 구하기
   - 일반 Subnetting(host기준) 방식과 동일 함
4.  Network 영역 구하기
5.  Network 주소, Broadcast 주소, 할당 가능한 IP 범위 구하기

서브넷 계산기

https://www.subnet-calculator.com/

Online IP Subnet Calculator 100% Secure

서브넷 계산기로 서브네트워크 분할을 좀 더 쉽게 구분할 수 있다.

 

Classless Network

• Class 개념을 없애버리고 전체 IP를 통합하여 필요한 개수만큼만 나눠서 할당 함
• Netmask를 가변적으로 이용하여 IP 주소에서 Net ID와 Host ID를 구분 함

Classful

•  IP주소를 규격화된 크기(Class)별로 구분하는 방식
•  IP 주소의 첫 번째 옥텟으로 Class 구분
•  Class별 Net ID 영역 확인 후 해당 Network 영역으로 전달
•  하나의 네트워크에 할당할 수 있는 Host 개수가 정해져 있기 때문에 낭비되는 IP가 많아짐

Classless

• Class를 사용하지 않고 Bit 단위로 IP 주소 범위를 가변적으로 구분하는 방식
• IP 주소 낭비를 해결하기 위한 대안
• Subnet Mask 정보를 이용하여 Net ID영역을 확인 후 해당 Network 영역으로 전달
• CIDR 기법

CIDR(Classless Inter-Domain Routing)

• Classless 환경에서 IP정보와 Subnetmask 정보를 함께 라우팅하는 기법
• 라우터에서 라우팅 테이블을 좀 더 효율적으로 관리할 수 있도록 함
• 접두어를 이용한 주소지정 방식으로 라우팅 부담을 줄여줌
• Supernetting → 분리된 주소를 다시 그룹화 함

CIDR 표기법

• Subnet mask를 Prefix 형식으로 표기 함
• Prefix 형식 → /(subnetmask의 Net ID 개수)

 

 

 

2. IP (Internet Protocol)

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• OSI 7 Layer에서 3계층에 해당하는 프로토콜
• Packet을 지정된 목적지 네트워크까지 전달하는 역할을 담당
• 비 연결 지향적
• 비 신뢰성
• 종단간 연결 보장
• IP주소에 따라 네트워크간 전송경로를 제어
• 필요에 따라 Fragment(단편화) 작업을 수행하기도 함
   * Router가 연결하고 있는 MTU차이 때문에 지원 되는 기능
   * PC에서는 4계층을 통과하지 못하고 MTU 크기를 초과 할 때만 수행 됨 → ICMP

 

IP Header

•  Header 크기 → Option필드의 크기에 따라 가변적 → 최소 20bytes ~ 최대 60 bytes

IP Header 모양

헤더에서 제일 중요하게 봐야할 정보는 Source IP Address, Destination IP Address이다.

 

• Version (4bits)
  - IP 버전 정보
  - IPv4 Header의 version 필드는 항상 4로 고정
  - IPv6는 개발되면서 별도의 프로토콜을 발표 (언젠가 바뀐다.)
•  IHL (4bits)
  - IP Header Length 의 약어로 가변적이 IP Header의 크기를 명시
  - 4개의 Bit로 표현되고 4bytes단위로 표시됨(최대 길이 값 60bytes)
• Different Service(1byte)
  - 데이터의 우선순위를 표시 → Router에서 우선순위를 확인하고 Routing을 수행
  - D → 지연, T → 처리율, R → 신뢰성
• Total Length (2bytes)
  - IP Packet의 전체 크기(IP Header + Payload)
  - IP Packet의 최대 크기는 MTU 값을 가짐
    ※ MTU(Maximum Transmission Unit) : 최대 전송 단위 

• Identification (2bytes)
  - IP 계층에서 단편화(Fragmentation) 가 수행 되기 전 원본 데이터의 식별 값
  - 통신의 시작 데이터는 Random Number로 할당되며 연속된 통신의 다음 데이터는 +1 증가한 값을 할당 받음
• IP Flags (3bits)
  -  편화 유무를 체크하기 위한 필드
    ＞ X : 사용하지 않는 bit
    ＞ D(Don’t Fragment) : 단편화를 할 수 있는 경우 0, 할 수 없는 경우 1 값을 가짐
    ＞ M (More Fragment) : 단편화 된 마지막 조각이면 0 , 추가로 조각이 있으면 1 값을 가짐
• Fragment Offset (13bits)
  - 단편화 된 데이터의 순서를 나타내기 위한 필드
  - IP Header를 제외한 Payload의 시작 크기 값을 순서 번호로 사용 함
  - 예) Payload의 크기가 2000인 경우 최대 MTU 크기 1500을 넘게 됨
    ＞ IP 필수 Header 20bytes를 제외하고 1480bytes , 520bytes로 나누어서 데이터 전송

• Time to Live (1byte)
  - Network 환경에서 Packet이 생존할 수 있는 시간(통과할 수 있는 최대 Router 수)
  - Router가 데이터를 내보낼 때 TTL 값이 1씩 감소됨
  - TTL 값 0이 되는 장비에서 Packet 폐기 (유통기한 끝)
  - 초기 Default TTL값은 운영체제 종류에 따라 달라짐(윈도우:128, Linux/Unix:64 , 기타:255 등..)
  - Network Looping 현상을 방지하기 위해 사용
• Protocol (1byte)
  - payload에 포함된 프로토콜
  - 상위계층 프로토콜의 종류 → ICMP, UDP, TCP...
• Header Checksum(2bytes)
  - IP Header의 오류나 변조여부를 확인하기 위한 값
  - Header를 word 단위 (2bytes)로 checksum

• Source IP Address (4bytes)
  - 출발지 IP 주소
• Destination IP Address (4bytes)
  - 목적지 IP 주소

• Options (0~40bytes)
  - IP packet을 제어 및 관리하기 위한 추가 정보
    ＞ Source Routing → 출발지 경로 지정
    ＞ Traceroute → 패킷 전송 경로 확인
    ＞ Security → IP packet의 보안 등급 지정
  - Network Testing 이나 Debugging에 사용
  - Option 필드가 사용된 경우 IP Header의 전체 크기가 32bits 단위가 되지 않으면 폐기 됨
    ＞ Padding → 쓰레기 값으로 32bits 단위를 맞춰 줌