네트워크_계층

정의

OSI 7 계층의 3번째 계층이며 데이터를 목적지까지 최적의 경로로 전달하기 위한 계층.
목적지에 도달하기 위한 경로를 선택하고 경로에 따라 패킷을 전달하는 것.
목적지까지 향하는 논리적 전달이 사용됨
주요 개념 : 라우팅, 흐름 제어, 오류 제어, 이터네트워킹이 있다.

네트워크 계층, 전송 계층은 TCP/IP 계층에서 제일 중요한 위치

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ip의 개념과 특징

IP란?

인터넷 프로토콜(IP, Internet protocol)은 송신, 수신 간의 규악을 정한 것
네트워크 계층에서 호스트의 주소 지정과 패킷 분할 및 조립 기능을 담당한다.
IP의 정보는 패킷 혹은 데이터그램이라고 하는 덩어리로 나뉘어 전송된다.

IP의 특징

1. 비신뢰성 -> 흐름에 관여하지 않기 때문에 보낸 정보가 제대로 갔는지 보장하지 않는다. 보장 받기 위해선 ip의 상위 프로토콜인 TCP를 사용해야 한다.
2. 비연결성 -> 송신자와 수신자가 데이터 전송을 위해 서로 연결될 필요가 없다.(UDP 전송 방식)

종류

1. 고정 IP

   컴퓨터가 고정적으로 가지고 있는 IP
   한 번 할당 받으면 반환 전까지 변하지 않음
   주로 서버 등을 운영할 때 사용함.
   

2. 유동 IP

   IP 갱신 주기가 되었을 때 ISP로부터 할당 받은 IP
   사용되지 않는 IP는 자동으로 수거된다.

3. 공인 IP

   외부에 공개된 IP
   해킹의 위험이 있다.

4. 사설 IP

   외부에서 접근할 수 없는 IP
   가정, 인트라넷(좁은 범위의 연결망)에서 주로 사용됨.
   => 127.0.0.1 OR 192.168.XXX.XXX 이런 느낌
   공인 IP가 할당된 라우터나 공유기를 통해 사설 IP가 할당됨.

IP 주소 버전

IP 주소는 버전에 따라 나눠지며 현재 가장 많이 사용되는 버전은 IPV4와 IPV6이다.

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IPV4

인터넷 프로토콜(통신 규약)의 네 번째 판이다.
=> ES6 처럼 규약이 만들어진 것.
32비트의 주소 공간을 가진다. (8 비트 묶음 4개)

유니캐스트, 멀티캐슽, 브로드캐스트

ex : 127.0.0.1
8bit : 2의 8 제곱

할당 방식

기본적으로 STATIC 방식과 DHCP 방식으로 나뉜다.

1. STATIC 방식

   사용하고 싶은 IP를 직접 입력해서 할당 받는 식이며 DHCP에 비해 편리하다.
   필요 정보
   

   1. 자신이 사용할 수 있는 IP
      
   2. 자신의 네트워크의 서브넷마스크
      
   3. 게이트웨이
      
   4. DNS 주소

2. DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 방식

   IP 임대 방식
   새 장비를 네트워크에 연결하거나 기존 장치의 IP 주소를 변경할 때 사용함.
   장치가 DHCP 서버에 요청을 보내면 모든 장비에 브로드캐스팅 되고 그 가운데 맞는 컴퓨터가 IP를 얻는다.

IPV6

인터넷 프로토콜의 여섯 번째 판.
사용자의 확장으로 IPV4 만으로는 한계가 찾아올 것으로 예상되어 만들어진 차세대 프로토콜

유니캐스트, 멀티캐스트, 애니캐스트

기존 IPV4가 32 비트의 공간을 가지는 데 반해 128 비트를 가진다.
=> (16비트 묶음 8개)
ex : ffa0:b3c1:1234:5678:9abc:def0:eea1:abcd
=> 0으로만 구성된 마지막 4그룹은 생략 가능

IPV4가 다 할당되었는데 어떻게 우린 쓰고 있는 것인가?

private network(사설망)의 등장

사설망 또는 개인 네트워크는 사설 IP 주소 공간(일종의 인트라넷)을 이용하는 네트워크
라우터나 공유기 등이 할당해준다.

NAT(Network Adress Translation)

IPV4의 고갈 문제를 해결하기 위해 등장함
출발지 및 목적지 IP 주소와 TCP/UDP 포트 번호 등을 바꿔 재기록하며 데이터를 주고 받는 방법
공인 IP에서 사설 IP로 이동한다.

라우팅

전송 측에서 목적지까지 데이터 패킷이 거쳐가는 최적의 경로를 선택하여 배정하는 기능

1. 정적 라우팅 기법
   입력된 라우팅 정보가 재입력되기 전까지는 이전의 값이 유지되며 라우팅 정보를 네트워크 관리자가 수동으로 입력함.
   
   

   장점
   

   • 슈동으로 설정하기에 CPU에 오버헤드가 없어진다.
     
   • 네트워크 관리자가 모두 제어하기에 보안상 유리하다.
     단점
     
   • 네트워크 규모가 커질 수록 네트워크 관리자의 작업량이 많아짐.
     
   • 휴먼 에러
     
   • 네트워크 구성 변경에 따라 end to end 트래픽이 라우팅 되지 않을 때(연결되지 않을 때) 백업 구성이 되지 않아 재설정 전까지 사용 불가.
     

2. 동적 라우팅 기법
   라우팅 정보를 다른 인접한 라우터들과 교환하여 라우팅 테이블을 자동으로 작성하는 기법
   
   
   

   장점
   

   • 네트워크 관리자가 편하다.
     
   • 네트워크 구성과 사황에 맞게 최적의 경로를 설정 가능
     
   • end to end 경로 손실이 발새해도 백업 경로가 있어 정적 라우팅보단 오류 등에 강하다.
     

     단점
     

   • 경유하는 장비가 많기 때문에 정적 라우팅보다 대역폭 소비가 크다.
     
     라우팅 프로토콜
     

     • RIP : 가장 간단한 프로토콜, 홉(각 연결점 중간의 연결다리) 경로와 수를 저장함. 소규모 네트워크에 사용됨.
       
     • OSPF : 링크 상태 기반으로 경로 계산, RIP에 비해 경로가 바뀌어도 수정 가능. 대규모 네트워크에 적합
       
     • BGP : 인터넷과 같은 거대한 네트워크 간 라우팅에 사용
       

3. 디폴트 라우팅 기법
   
   디폴트 라우터를 설정하여 라우티 테이블에 등록되어 있지 않은 주소를 갖는 패킷들을 디폴트로 지정된 경로로 전송되도록 하는 기법(브로드캐스팅)
   
   

통신 방식

이름	방식
브로드캐스트	도메인 내 모든 PC들에게 한 번씩 전송하는 방식
유니캐스트	1:1 통신 방식(P2P)
멀티캐스트	1:N 통신 방식
애니캐스트	브로드캐스트처럼 IP를 전역에 뿌린 뒤 그 IP에 가장 가까운(일치하는) IP주소 값을 가져오는 방식

라우팅 테이블 컴퓨터 네트워크에서 목적지 주소를 목적지에 전달하기 위한 네트워크 노선으로 변환시키는 목적으로 사용됨. 라우팅 프로토콜의 가장 중요한 목적이 이런 라우팅 테이블의 구성

주요 도구

라우터

라우팅 기능을 수행하는 장치. 라우팅 정보를 참조하여 경로를 설정하고 데이터 패킷을 중계함. 데이터 링크 계층에서 사용하던 L2 스위치와 비슷하게 L3 스위치라는 게 존재한다.

참조 링크

IP 주소에 대한 것
DHCP