IP Address란?
네트워크 상에서 각 host를 식별하기 위한 주소 체계이다.
32 bit로 구성되어 있으며, 예시로는 127.0.0.1과 같은 형태가 있다.
(8bit 씩 4개 단위로 .이 찍힌다.)
즉, 각 pc에는 interface가 존재하고, 해당 interface에 부여되는 주소가 바로 IP Address이다.
Configuration of IP Address
- subnet part : IP address에서 높은 주소
- host part : IP address에서 낮은 주소
Subnet
네트워크 구성을 위해 필요한 개념이다.
broadcast domain을 나누거나, routing시 큰 역할을 수행한다.
일반적으로 subnet mask를 이용하여 subnet을 표현한다.
Ex)
223.1.1.0/24
이 IP subnet mask는 32 bit 중 24 bit가 subnet을 나타내는 데 사용되고, 나머지 8 bit를 host를 나타내는 데에 사용된다.
즉, 해당 subnet(233.1.1.0)에서는 233.1.1.1 ~ 233.1.1.255 까지 총 255개 (2^8 - 2) 의 host를 가진다.
- 빠지는 2개의 주소는 무엇인가?
- 233.1.1.0는 네트워크 주소 (해당 네트워크를 지칭하기 위한 주소)
- 233.1.1.255는 브로드캐스트 주소 (해당 subnet에 broadcast시에 사용하는 주소)IP Addressing : classful
32 bit의 IP Address를 클래스 기반으로 할당하는 것
- Class A
- subnet mask : /24
- Class B
- subnet mask : /16
- Class C
- subnet mask : /8
이렇게 클래스 기반으로 subnet / host area를 구분하게 되면 각 클래스 간 간극이 심하다. 예를 들어 subnet당 host를 400개씩 할당하고 싶은 경우를 살펴보자.
Class C를 사용하게 되면 -> host 개수는 2^8 - 2 = 255개여서 턱없이 부족하고,
Class B를 사용하게 되면 -> host 개수는 2^16 - 2 = 65534여서 낭비되는 값이 너무 많다.
이런 경우가 많기에 효율적인 사용을 위해 도입된 방법이 하단에 소개될 CIDR이다.
IP Addressing : CIDR
subnet mask를 클래스 기반으로 할당하지 않고 임의로 할당하여 subnet / host 영역을 구분하는 것
Ex)
200.23.16.0/23
subnet 개수 : 2^9 - 2 = 512
host 개수 : 2^23 = 8,388,608Type of IP Address & NAT
Public IP Address
전 세계적으로 고유한 주소이다.
ex) 8.8.8.8은 google의 DNS 주소이다
Private IP Address
사설 IP 주소로, 고유하지 않은 IP 주소이다.
NAT (Network Address Translation)
일반적으로 공유기(라우터)에 public IP address를 할당한 후, 그 공유기에 연결된 다수의 host에 private IP Address를 할당할 수 있다.
이 것을 NAT(Network Address Translation)이라 한다
public IP address를 private IP address로 변환하여 사용하기 때문에, 한정된 자원인 IP 주소를 효율적으로 사용할 수 있고,
보안상으로도 내부 IP address를 숨길 수 있어 안전하다.
공유기 내부에 NAT table에서 매핑해놓은 정보들을 통해 효과적으로 translate할 수 있다.
IP Header (IPv4)
Type of service : 실시간 트래픽인지 , 실시간성이 필요 없는지 표기한다.
16-bit Identifier, Flags, 13-bit Fragmentation offset : IP패킷이 쪼개지고 합쳐질 때 사용되는 값
TIme-to-live(TTL) : 패킷이 라우팅이 될 수 있는 최대 개수(통과할 수 있는 node의 개수). 0이 되면 drop된다.
Upper-layer protocol : 상위 계층의 프로토콜의 종류를 나타낸다. (TCP/UDP)
IP Header (IPv6)
IPv4는 32 bit 주소 체계로, 한정된 자원을 갖고 있다.
언젠가 고갈될 것이기 때문에 IPv6 체계를 통해 128 bit 체계로 전환하고 있다.
하지만 어느 날 어느 순간에 모든 주소 체계를 한 번에 바꾸기는 현실적으로 어렵다.
그러기에 현재는 차차 IPv4와 IPv6를 모두 지원하는 네트워크 통신 기기들을 개발하며, IPv6를 쓰는 기기와 IPv6를 지원하지 않는 기기의 통신에 있어서는 터널링 기술을 통해 마이그레이션을 지원한다.
Ref
Computer Networking: A Top-Down Approach, 8th Edition
– James Kurose and Keith Ross