IP 주소

 IP 주소 (Internet Protocol Address)
: 인터넷에서 컴퓨터나 다른 네트워크 장치를 식별하고 통신하기 위해 사용하는 고유한 번호를 말함.

 

1. ARP 

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: ARP (Address Resolution Protocol)란 IP 주소로부터 MAC 주소를 구하는 프로토콜을 말함.

• 컴퓨터 - 컴퓨터 간 통신은 통상적으로 IP 주소 기반으로 통신한다고 알려져 있음.
• 하지만, 실제로는 IP 주소에서 ARP를 통해 MAC 주소를 찾아 MAC 주소를 기반으로 통신이 이뤄짐.
• 반대로, MAC 주소를 IP주소로 변환하는 프로토콜은 RARP(Reverse Address Resolution Protocol)이라 함.

ARP와 RARP

 

 

1.1.  ARP의 주소를 찾는 과정

1. 장치 A가 ARP Request 브로드캐스트를 보내서 특정 IP주소에 해당하는 MAC 주소를 찾는다.
2. 이후 해당 주소에 맞는 B 장치가 ARP Reply 유니캐스트를 통해 MAC 주소를 반환하여 IP 주소에 맞는 MAC 주소를 찾게 된다.

ARP의 주소를 찾는 과정

 

브로드캐스트
: 송신 호스트가 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호소트에 전송되는 방식

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

 

 

 

2. 홉바이홉 통신

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• IP 주소를 통해 통신하는 과정을 홉바이홉 통신이라 한다.
• 수많은 서브네트워크 안에 있는 라우팅 테이블 IP를 기반으로 패킷을 전달하는 방식
• 즉, 통신장치의 라우팅 테이블의 IP를 통해 시작주소부터 다음 IP로 계속해서 이동하는 라우팅 과정을 거쳐 도착하는 방식

홉바이홉 통신

 

※ 홉(hop): 깡충 뛴다, 출발지와 목적지 사이에 위치한 경로를 건너뛰는 모습을 비유적으로 표현한 것

※ 라우팅(routing): IP 주소를 찾아가는 과정

 

 

라우팅 테이블

• 송신지에서 수신지까지 도달하기 위해 사용
• 라우터에 있는 목적지 정보와 목적지로 가기위한 방법이 포함된 리스트를 뜻함.
• 라우팅 테이블에는 게이트웨이와 해당 목적지에 도달하기 위한 다음 라우터 정보를 갖고 있음.

 

게이트웨이

• 서로 다른 통신망, 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능케 하는 관문 역할을 함
• 서로 다른 네트워크상의 통신 프로토콜을 변환해주는 역할을 함
• 인터넷에 접속하기 위해선 게이트웨이를 거쳐야 함

 

 

3. IP 주소 체계

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IPv4

• 32비트를 8비트 단위로 점을 찍어 표기 ex) 123.43.22.41
• 현재 가장 널리 사용되는 주소 형식

IPv6

• IPv4의 주소 고갈 문제를 해결하기 위해 개발된 차세대 IP 주소
• 128비트를 16비트 단위로 콜론으로 구분 ex) 2001:0DB8:1000:0000:0000:0000:1111:2222

 

IPv6 추세가 늘어나고 있지만, 현재 가장 널리 사용되는 IPv4 주소 기준으로 설명할 것이다.

 

 

3.1. 클래스 기반 할당 방식

전통적으로는 A,B,C,D,E 다섯 개의 클래스로 구분하는 방식

• 클래스 A, B, C는 일대일 통신으로 사용
• 클래스 D는 멀티캐스트 통신, 클래스 E는 앞으로 사용할 예비용 주소
• 하지만 이 방식은 사용하는 주소보다 버리는 주소가 많다는 단점이 있음
• 이를 보완하기 위해 DHCP, IPv6, NAT가 등장함

 

 

그리고 첫번째 바이트에 있는 맨왼쪽 비트로 클래스를 구분하는데 이를 구분 비트라 한다.

00000000.00000000.00000000.00000000

클래스	구분비트	IP 주소 범위
A Class	0	0.0.0.0 ~ 127.255.255.255
B Class	10	128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
C Class	110	192.0.0.0 ~ 223.255.255.255
D Class	1110	224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
E Class	1111	240.0.0.0 ~ 255.255.255.255

 

• 네트워크의 첫 주소는 네트워크 주소로 사용됨
• 네트워크의 마지막 주소는 브로드캐스트 주소로 사용

ex)  클래스 A로 12.0.0.0 네트워크를 부여받은 경우,

• 네트워크 주소: 12.0.0.0 (첫 주소)
• 호스트 주소: 12.0.0.1 ~ 12.255.255.254
• 브로드캐스트 주소: 12.255.255.255 (마지막 주소)

 

 

3.2. DHCP

• DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)는 IP 주소 및 기타 통신 매개변수를 자동으로 할당하기 위한 네트워크 관리 프로토콜을 말함.
• 네트워크 장치의 IP주소를 수동으로 설정할 필요가 없고 접속할 때마다 자동으로 할당됨
• 많은 라우터, 게이트웨이 장비에 DHCP 기능이 있고 이를 통해 가정용 네트워크에서 IP주소를 할당

 

 

3.3. NAT

• NAT(Network Address Translation)는 패킷이 라우팅 장치를 통해 전송될 때 패킷의 IP 주소 정보를 수정하여 IP주소를 다른 주소로 매핑하는 방식
• IPv4 주소 체계로 감당하지 못하는 문제점을 해결하기 위해, 공인 IP와 사설 IP로 나눠 처리함.
• NAT를 통해 사설 IP를 공인 IP로 변환하거나, 공인 IP를 사설 IP로 변환하는데 사용
• 여러 명이 동시에 인터넷에 접속하게 되므로 접속 속도가 느려질 수 있음.

ex)

• 예시로 직원들은 각각 192.168.0.xxx 기반 다른 IP 주소를 갖고 있는데 이를 사설 IP라 함.
• NAT 장치를 통해 하나의 공인 IP 121.165.151.200 를 외부 인터넷에 요청
• 이를 통해 직원들은 하나의 IP인 121.165.151.200을 기반으로 각각 다른 IP를 가진 것처럼 사용할 수 있게 됨.