[ 면접을 위한 cs 전공지식 노트 정리 ] 2.네트워크 : IP 주소

(출처 :  https://www.inflearn.com/course/%EA%B0%9C%EB%B0%9C%EC%9E%90-%EB%A9%B4%EC%A0%91-cs-%ED%8A%B9%EA%B0%95)

2.4 IP 주소

2.4.1 ARP
2.4.2 홉바이홉 통신
2.4.3 IP 주소 체계
2.4.4 IP 주소를 이용한 위치 정보

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2.4  IP 주소

2.4.1 ARP(Addreess Resolution Protocol, 주소 결정 프로토콜)

 

컴퓨터와 컴퓨터 간의 통신은 흔히 IP 주소 기반으로 통신한다고 하지만, 정확히는 IP 주소에서 ARP를 통해 MAC 주소를 찾아 MAC 주소를 기반으로 통신한다.

• ARP란 IP주소로부터 MAC주소를 구하는 IP와 MAC 주소의 다리 역할을 하는 프로토콜이다.
• ARP를 통해 가상 주소인 IP 주소를 실제 주소인 MAC 주소로 변환하기도 하고, 반대로 RARP((Reverse Address Resolution Protocol, 역순 주소 결정 프로토콜)을 통해 실제 주소인 MAC 주소를 가상 주소인 IP로 변환하기도 한다.
• 장치 A가 ARP Request 브로드캐스트(송신 호스트가 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송되는 방식)를 보내서 IP 주소인 120.70.80.3에 해당하는 MAC 주소를 찾은 후 해당 주소에 맞는 장치 B가 'ARP reply 유니캐스트(고유 주소로 식별된 하나의 네트워크 목적지에 1:1로 데이터를 전송하는 방식)'를 통해 MAC 주소를 변환하는 과정을 거쳐 IP 주소에 맞는 MAC 주소를 찾게 된다.

 

2.4.2 홉바이홉 통신

• IP주소를 통해 통신하는 과정을 뜻하며, 건너뛰는 모습을 뜻하는 홉(hop)을 이용해 통신망에서 각 패킷이 여러 개의 라우터를 건너가는 모습을 비유적으로 표현한 것이다.
• 즉, 통신 장치에 있는 '라우팅 테이블'의 IP를 통해 시작 주소로부터 시작하여 다음 IP로 계속해서 이동하는 라우팅(IP 주소를 찾아가는 과정) 과정을 거쳐 패킷이 최종 목적지까지 도달하는 통신을 말한다.

• 라우팅 테이블(routing table)
  송신지에서 수신지까지 도달하기 위해 사용되며 라우터에 들어가 있는 목적지 정보들과 그 목적지로 가기 위한 방법이 들어있는 리스트를 뜻한다.
  게이트웨이와 모든 목적지에 대해 해당 목적지에 도달하기 위해 거쳐야 할 다음 라우터의 정보를 가지고 있다.
  
  
• 게이트웨이(gateway)
  서로 다른 통신망, 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 관문 역할을 하는 컴퓨터나 소프트웨어를 일컫는 용어이다.
  사용자는 인터넷에 접속하기 위해 수많은 게이트웨이를 거쳐야 하며 게이트웨이는 서로 다른 네트워크상의 통신 프로토콜을 변환해주는 역할을 하기도 한다.
  게이트웨이는 라우팅 테이블을 통해 볼 수 있으며 명령프롬포트에서 netstat -r 명령어를 실행하여 확인할 수 있다.

2.4.3 IP 주소 체계

 

IP 주소는 IPv4와 IPv6로 나뉘며 IPv4는 32비트를 8비트 단위로 점을 찍어 표기하고, IPv6는 64비트를 16단위로 점을 찍어 표기한다.

• 클래스 기반 할당 방식(classful network addressing)

• A,B,C,D,E 다섯 개의 클래스로 구분하는 클래스로 구분하는 방식으로, 앞에 있는 부분을 네트워크 주소로 뒤에 있는 부분을 컴퓨터에 부여하는 주소인 호스트 주소로 놓아서 사용한다.
  
  클래스 A,B,C는 일대일 통신으로 사용되고 클래스 D는 멀티캐스트 통신, 클래스 E는 앞으로 사용할 예비용으로 쓰는 방식이다.

 

예를 들어 클래스 A의 경우 0.0.0.0부터 127.255.255.255까지 범위를 갖는다.

맨 왼쪽에 있는 비트를 '구분비트'라고 하는데, 클래스 A의 경우 구분비트가 0이고, 클래스 B의 경우 10, 클래스 C의 경우 110이며 이를 통해 클래스 간의 IP가 나눠진다.
클래스 A에서 가질 수 있는 IP 범위는 00000000.00000000.00000000.00000000 ~ 01111111.11111111.11111111.11111111이며 십진수로 표현하면 0.0.0.0 ~ 127.255.255.255며 다른 네트워크들도 이런 식의 주소범위를 가진다.

클래스 기반 할당 방식 상세 내역

 

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

예를 들어 클래스 A로 12.0.0.0이란 네트워크를 부여받았을 경우 12.0.0.1 ~ 12.255.255.254의 호스트 주소를 부여받은 것이다.

이때 첫 번째 주소인 12.0.0.0은 네트워크 구별 주소로 사용하면 안되고 가장 마지막 주소인 12.255.255.255의 경우 브로드캐스트용으로 남겨놔야 하기 때문에 이 또한 사용하면 안된다. 그렇기 때문에 그 사이에 있는 12.0.0.1 ~ 12.255.255.254를 컴퓨터에 부여할 수 있는 호스트 주소로 사용할 수 있다.

하지만 이 방식은 사용하는 주소보다 버리는 주소가 더 많은 단점이 있었고 이를 해소하기 위해 DHCP와 IPv6, NAT가 나오게 되었다.

 

• DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)

• IP주소 및 기타 통신 매개변수를 자동으로 할당하기 위한 네트워크 관리 프로토콜로, 이를 통해 네트워크 장지의 IP 주소를 수동으로 설정할 필요 없이 인터넷에 접속할 때마다 자동으로 IP주소를 할당할 수 있다.
• 라우터와 게이트웨이 장비에 DHCP 기능이 있으며 이를 통해 대부분의 가정용 네트워크에서 IP 주소를 할당한다.

• NAT(Network Address Translation)

• 패킷이 라우팅 장치를 통해 전송되는 동안 패킷의 IP 주소를 수정하여 IP 주소를 다른 주소로 매핑하는 방법이다.
• IPv4 주소 체계만으로는 많은 주소들을 모두 감당하지 못하는 단점이 있어, 이를 해결하기 위해 NAT로 공인 IP와 사설 IP로 나누어 많은 주소를 처리한다.
• NAT를 가능하게 하는 소프트웨어로는 ICS(산업 제어 시스템), RRAS(라우팅 및 원격 액세스 서비스), Netfilter(넷필터,리눅스 커널 내부의 네트워크 관련 프레임워크)등이 있다.
  
  아래 그림처럼 하나의 IP(121.165.151.200)를 기반으로 각각의 다른 IP(192.168.0.x)를 가지는 것처럼 인터넷을 사용할 수 있으며, 사설 IP를 NAT 장치를 통해 하나의 공인 IP로 외부 인터넷에 요청할 수 있고 반대로 공인 IP를 사설 IP로 변환하기도 한다.

 

• 공유기와 NAT
  주로 여러 대의 호스트가 하나의 공인 IP 주소를 사용하여 인터넷에 접속하기 위해 NAT를 사용한다.
  
  
• NAT를 이용한 보안
  NAT를 이용하면 내부 네트워크에서 사용하는 IP 주소와 외부에 드러나는 IP 주소를 다르게 유지할 수 있기 때문에 내부 네트워크에 대한 어느정도의 보안이 가능해진다.
  
  
• NAT의 단점
  여러 명이 동시에 인터넷을 접속하게 되므로 실제 접속하는 호스트 숫자에 따라 접속 속도가 느려질 수 있다.

 

 

2.4.4 IP 주소를 이용한 위치 정보

https://mylocation.co.kr/NotSupport.aspx?type=6

IP 주소를 통해 위치를 찾을 수 있다.