네트워크 정리

 

네트워크의 기초

 

네트워크란 노드와 링크가 서로 연결되어 있거나 연결되어 있지 않은 집합체를 의미한다.

- 노드 : 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치

- 링크 : 유선 또는 무선

 

 

※ 네트워크 토폴로지

 

네트워크 토폴로지는 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 의미한다.

 

① 트리 토폴로지

트리 토폴로지는 계층형 토폴로지이며 트리 형태로 배치한 네트워크 구성을 한다.

장점 : 노드의 추가, 삭제가 쉬움

단점 : 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼침

 

② 버스 토폴로지

버스 토폴로지는 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성이며,

근거리 통신망(LAN) 에서 사용된다.

장점 : 설치 비용이 적고 신뢰성이 우수하며 중앙 통신 회선에 노드를 추가하거나 삭제하기 쉬움

단점 : 스푸핑 

 

스푸핑 : LAN 상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을

마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것을 의미한다.

 

③ 스타 토폴로지

중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성을 말한다.

장점 : 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 충동 발생 가능성이 적음

            어떠한 노드에 장애가 발생해도 쉽게 에러를 발견 가능

            장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적음

단점 : 중앙 노드에 장애 발생시 전체 네트워크를 사용할 수 없고 설치 비용이 고가임

 

④ 링형 토폴로지

각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해

통신을 하는 망 구성 방식이다.

장점 : 노드 수가 증가되어도 네트워크상 손실이 없고 충돌이 발생할 가능성이 적음

            노드의 고장 발견을 쉽게 찾을 수 있다.

단점 : 네트워크 구성 변경이 어렵고, 회선에 장애 발생시 전체 네트워크에 영향을 끼침

 

⑤ 메시 토폴로지

망형 토폴로지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조이다.

장점 : 한 단말 장치에 장애 발생시 여러 개의 경로가 존재하여 네트워크를 계속 사용 가능

            트래픽도 분산 처리가 가능

단점 : 노드의 추가가 어려운 점과 구축 비용와 운용 비용이 고가인 단점 (O(\(n^{2}\)) 의 비용)

 

 

※ 병목 현상

 

병목(bottleneck) 현상이란 전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상이다.

예를 들어 병의 몸통보다 병의 목 부분 내부 지름이 좁아서 물이 상대적으로 천천히 쏟아지는 것을 비유할 수 있다.

서비스에서 이벤트를 열 때 트래픽이 많이 생시고 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상이 생겨 

사용자는 웹 사이트로 들어가지 못하게 된다.

 

 

※ 네트워크 병목 현상의 주된 원인

 

- 네트워크 대역폭

- 네트워크 토폴로지

- 서버 CPU 및 메모리 사용량

- 비효율적인 네트워크 구성

 

 

TCP/IP 4계층 모델

 

TCP/IP 계층은 네 개의 계층을 가지고 있으며 OSI 7 계층과 많이 비교한다.

 

 

TCP/IP 계층과 달리 OSI 계층은 애플리케이션 계층을 세 개로 쪼개고 링크 계층을 데이터 링크 계층,

물리 계층으로 나눠서 표현하는 것이 다르며, 인터넷 계층을 네트워크 계층으로 부르는 점이 다르다.

이 계층들은 특정 계층이 변경되었을 때 다른 계층이 영향을 받지 않도록 설계되었다.

 

- 애플리케이션 계층 : FTP, HTTP, SSH, SMTP, DNS 

- 전송 계층 : TCP, UDP, QUIC

- 인터넷 계층 : IP, ARP, ICMP

- 링크 계층 : 이더넷

 

 

※ 애플리케이션 계층

 

웹 서비스, 이메일 등 서비스를 실질적으로 사람들에게 제공하는 계층이다.

 

- FTP : 장치와 장치 간의 파일을 전송하는데 사용되는 표준 통신 프로토콜

- HTTP : World Wide Web을 위한 데이터 통신의 기초이자 웹 사이트를 이용하는 데 쓰는 프로토콜

- SSH : 보안되지 않은 네트워크 서비스를 안전하게 운영하기 위한 암호화 네트워크 프로토콜

- SMTP : 전자 메일 전송을 위한 인터넷 표준 통신 프로토콜

- DNS : 도메인 이름과 IP 주소를 매핑해주는 서버

 

DNS 는 예를 들어 www.naver.com  에 DNS 쿼리가 오면 Local DNS 에서 IP 주소가 있는지를 살펴본다.

IP 주소가 있으면 바로 알려주고 그렇지 않으면 Root DNS -> TLD DNS -> Authoritative DNS 과정을 걸쳐서

IP 주소를 매핑하는 과정을 걸치게 된다.

즉, Local DNS 는 캐시 역할을 하며 Root, TLD, Authoritative DNS 들은 IP 주소를 매핑해주는 서버이다.

 

 

※ 전송 계층

 

송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공하며 연결 지향 데이터 스트림 지원, 신뢰성, 흐름 제어를 

제공하며, 애플리케이션과 인터넷 계층 사이의 데이터가 전달될 떄의 중계 역할을 한다.

 

- TCP : 패킷 사이의 순서를 보장하고 연결 지향 프로토콜을 사용해서 연결을 하여 신뢰성을 구축해서

              수신 여부를 확인하며 '가상회선 패킷 교환 방식' 을 사용한다.

- UDP : 순서를 보장하지 않고 수신 여부를 확인하지 않으며 단순히 데이터만 주는 '데이터그램 패킷 교환 방식'

              을 사용한다.

 

가상회선 패킷 교환 방식은 각 패킷에는 가상회선 식별자가 포함되며 모든 패킷을 전송하게 되면 가상회선이

해제되고 패킷들은 전송된 순서대로 도착하는 방식을 말한다.

즉, 패킷들은 어떠한 회선을 따라 순서대로 출발하여 도착하는 것을 의미한다.

 

데이터그램 패킷 교환 방식은  패킷이 독립적으로 이동하며 최적의 경로를 선택하여 가는데, 

하나의 메시지에서 분할된 여러 패킷은 서로 다른 경로로 전송될 수 있으며 도착한 순서가

다를 수 있는 방식을 뜻한다.

 

- TCP 연결 성립 과정

TCP 는 신뢰성을 확보할 때 3-way handshake 라는 작업을 진행한다.

 

 

① SYN 단계 : 클라이언트는 서버에 클라이언트의 ISN 을 담아서 SYN 을 보낸다.

     ISN 는 새로운 TCP 연결의 첫 번째 패킷에 할당된 임의의 시퀀스 번호이며 장치마다 다를 수 있다.

② SYN + ACK 단계 : 서버는 클라이언트의 SYN 을 수신하고 서버의 ISN 을 보내며 승인 번호를 클라이언트의

      ISN + 1 을 보내게 된다.

③ ACK 단계 : 클라이언트는 서버의 ISN + 1 한 값인 승인번호를 담아서 ACK 를 서버에 보낸다.

 

위 과정을 통해 TCP 는 신뢰성 있는 계층이라고 하며 UDP 는 이 과정이 없기 때문에 신뢰성이 없는 계층이라고 한다.

 

SYN 가 랜덤인 이유?

=> 서버 측에서 패킷의 SYN 을 보고 패킷을 구분하는데 순차적으로 SYN 이 전송될 경우 이전의 연결로부터 오던

     패킷을 인식할 수 있다. 

 

 

위 사진은 TCP Header 구조이며 송신 및 수신 포트는 각 16 비트로 총 32 비트이다.

SYN 및 ACK 는 각 32 비트이며 Code bit 로 U, A, P, R, S, F 총 6 가지가 있다.

여기서 A, S, F 는 ACK, SYN, FIN 에 대한 flag bit 로 해당 비트의 마킹값을 확인하여 처리가 가능하다.

그리고 checksum 및 urgent pointer 는 각 16 비트이다.

총 20 바이트로 구성되어 있으며 options 및 padding 이 추가되어질 수 있다.

 

- TCP 연결 해제 과정

TCP 가 연결을 해제할 때는 4-way handshake 과정이 발생한다.

 

 

① 클라이언트가 연결을 닫으려고 할 때 FIN 으로 설정된 세크먼트를 보낸다.

     그리고 클라이언트는 FIN_WAIT_1 상태로 들어가고 서버의 응답을 기다린다.

② 서버는 클라이언트로 ACK 라는 승인 세그먼트를 보낸다.

     그리고 해당 포트로 연결된 애플리케이션에게 close 를 요청하고 CLOSE_WAIT 상태에 들어간다.

     클라이언트가 세그먼트를 받게 되면 FIN_WAIT_2 상태에 들어가게 된다.

③ 서버는 ACK 를 보내고 일정 시간 후에 close 요청을 받은 서버 애플리케이션이 종료되면

      클라이언트에 FIN 이라는 세그먼트를 보낸다.

④ 클라이언트는 TIME_WAIT 상태가 되고 다시 서버로 ACK 를 보내서 서버는 closed 상태가 된다.

     클라이언트는 어느 정도의 시간을 대기후 연결이 닫히고 클라이언트와 서버의 모든 자원의 연결이 해제된다.

 

TIME_WAIT : 소켓이 바로 소멸되지 않고 일정 시간 유지되는 상태를 말하며 지연 패킷 등의 문제점을

해결하는데 사용된다.

 

TIME_WAIT, 클라이언트 측에서 일정 시간 뒤에 닫는 이유는?

 

① 지연 패킷이 발생할 경우를 대비하기 위함이다.

     패킷이 뒤늦게 도달하고 이를 처리하지 못하게 된다면 데이터 무결성 문제가 발생하게 된다.

     (데이터 무결성 : 데이터의 정확성과 일관성을 유지 및 보증)

 

② 두 장치가 연결이 닫혀있는지 확인하기 위함이다.

     LAST_ACK 상태에서 닫히게 될 경우 다시 새로운 연결을 할 때 장치는 LAST_ACK 상태이기 때문에

     접속 오류가 나타나게 된다.

 

 

※ 인터넷 계층

 

네트워크 패킷을 IP 주소로 지정된 목적지로 전송하기 위해 사용되는 계층이다.

IP, ARP, ICMP 등이 있으며 패킷을 수신해야 할 상대의 주소를 지정하여 데이터를 전달한다.

상대방이 제대로 받았는지에 대해 보장하지 않는 비연결형적인 특징을 가진다.

 

 

※ 링크 계층

 

실질적으로 데이터를 전달하며 장치 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층이다.

실질적으로 데이터를 전달하며 장치 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층이다.
데이터 링크 계층은 '이더넷 프레임'을 통해 에러 확인, 흐름 제어, 접근 제어를 담당하는 계층을 말한다.

- 전이중화 통신(full duplex)
양쪽 장치가 동시에 송수신 할 수 있는 방식을 말한다.
이는 송신로와 수신로로 나눠서 데이터를 주고받으며 현대의 고속 이더넷은 이 방식을 기반으로 통신한다.

- CSMA/CD
이전에는 유선 LAN 에 '반이중화 통신' 중 하나인 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision

Detection) 방식을 사용하였다.
이 방식은 데이터를 보낸 후 충돌이 발생하면 일정 시간 이후 재전송하는 방식을 말한다.

- 유선 LAN 을 이루는 케이블
유선 LAN 을 이루는 케이블로 TP 케이블이라고 하는 트위스트 페어 케이블과 광섬유 케이블이 대표적이다.

- 무선 LAN(IEEE802.11)
무선 LAN 장치는 수신, 송신에 같은 채널을 사용하기 때문에 '반이중화 통신' 을 사용한다.
반이중화 통신은 양쪽 장치는 서로 통신할 수 있지만, 동시에는 통신할 수 없으며 한 번에 한 방향만
통신할 수 있는 방식을 말한다.
장치가 일반적으로 신호를 수신하기 시작하면 응답하기 전에 전송이 완료될 때까지 기다려야 한다.
또한, 둘 이상의 장치가 동시에 전송하면 충돌이 발생하여 메시지가 손실되거나 왜곡될 수 있기 때문에
충돌 방지 시스템이 필요하다.

- CSMA/CA
CSMA/CA 는 반이중화 통신 중 하나로 장치에서 데이터를 보내기 전에 캐리어 감지 등으로 사전에 가능한
한 충돌을 방지하는 방식을 사용하며 과정은 다음과 같이 이뤄진다.

① 데이터를 송신하기 전에 무선 매체를 살핀다.
② 캐리어 감지 : 회선이 비어 있는지를 판단한다.
③ IFS(Inter FrameSpace) : 랜덤 값을 기반으로 정해진 시간만큼 기다리며, 만약 무선 매체가 사용중이면
     점차 그 간격을 늘려가며 기다린다.
④ 이후에 데이터를 송신한다.

- 이더넷 프레임
데이터 링크 계층은 이더넷 프레임을 통해 전달받은 데이터의 에러를 검출하고 캡슐화하며
다음과 같은 구조를 가진다.

• Preamble : 이더넷 프레임이 시작임을 알린다.
• SFD(Start Frame Delimiter) : 다음 바이트부터 MAC 주소 필드가 시작됨을 알린다.
• DMAC, SMAC : 수신, 송신 MAC 주소를 말한다.
• EtherType : 데이터 계층 위의 계층인 IP 프로토콜을 정의한다. (ex : IPv4, IPv6)
• Payload : 전달받은 데이터
• CRC : 에러 확인 비트
• MAC 주소는 컴퓨터나 노트북 등 각 장치에는 네트워크에 연결하기 위한 장치(LAN 카드, NIC)가 있는데, 이를 구별하기 위한 식별번호로 6 바이트(48 비트)로 구성된다.

 

※ 계층 간 데이터 송수신 과정

 

애플리케이션 계층에서 전송 계층으로 보내는 요청값들이 캡슐화 과정을 거쳐 전달되고,
다시 링크 계층을 통해 해당 서버와 통신을 하고, 해당 서버의 링크 계층으로부터 애플리케이션까지
비캡슐화 과정을 거쳐 데이터가 전송된다.

- 캡슐화 과정

상위 계층의 헤더와 데이터를 하위 계층의 데이터 부분에 포함시키고 해당 계층의 헤더를
삽입하는 과정을 말한다.
애플리케이션 계층의 데이터가 전송 계층으로 전달되면서 '세그먼트' 또는 '데이터그램' 화 되며
TCP(L4) 헤더가 붙게 된다.
그리고 인터넷 계층으로 가면서 IP(L3) 헤더가 붙여지게 되며 '패킷'화가 되고, 이후 링크 계층으로
전달되면서 프레임 헤더와 프레임 트레일러가 붙어 '프레임'화 된다.

- 비캡슐화 과정
하위 계층에서 상위 계층으로 가면서 각 계층의 헤더 부분을 제거하는 과정을 말한다.

캡슐화된 데이터를 받게 되면 링크 계층에서부터 타고 올라오면서 프레임화된 데이터는

다시 패킷화를 거쳐 세그먼트, 데이터그램화를 거쳐 메시지화가 되는 비캡슐화 과정이 일어난다.

그 이후 최종적으로 사용자에게 애플리케이션의 PDU 인 메시지로 전달된다.

 

 

※ PDU(Protocol Data Unit)

 

네트워크의 어떠한 계층에서 계층으로 데이터가 전달될 때, 한 덩어리의 단위를 의미한다.

PDU는 제어 관련 정보들이 포함된 '헤더', 데이터를 의미하는 '페이로드' 로 구성되어 있으며

계층마다 부르는 명칭이 다르다.

 

• 애플리케이션 계층 : 메시지
• 전송 계층 : 세그먼트(TCP), 데이터그램(UDP)
• 인터넷 계층 : 패킷
• 링크 계층 : 프레임(데이터 링크 계층), 비트(물리 계층)

참고로 PDU 중 아래 계층인 비트로 송수신하는 것이 모든 PDU 중 가장 빠르고 효율성이 높다.

하지만 애플리케이션 계층에서는 문자열을 기반으로 송수신을 하는데, 그 이유는 헤더에

authorization 값 등 다른 값들을 넣는 확장이 쉽기 때문이다.

 

 

네트워크 기기

 

- 애플리케이션 계층 : L7 스위치

- 인터넷 계층 : 라우터, L3 스위치

- 데이터 링크 계층 : L2 스위치, 브리지

- 물리 계층 : NIC, 리피터, AP

 

 

※ L7 스위치

 

L7 스위치는 로드밸런서라고 하며, 서버의 부하를 분산하는 기기이다.

클라이언트로 오는 요청들을 뒤쪽의 여러 서버로 나누는 역할을 하며 시스템이 처리할 수 있는

트래픽 증가를 목표로 한다.

URL, 서버, 캐시, 쿠키들을 기반으로 트래픽을 분산시킨다.

만약 장애가 발생한 서버가 있을시 이를 트래픽 분산 대상에서 제외해야 하는데, 이는 정기적으로

헬스 체크를 이용하여 감시하면서 이뤄진다.

 

- 헬스 체크 : L4 스위치 또는 L7 스위치 모두 헬스 체크를 통해 정상 또는 비정상적 서버를 판별하는데,

   헬스 체크는 전송 주기와 재전송 횟수 등을 설정한 이후 반복적으로 서버에 요청을 보내는 것을 말한다.

 

 

※ L4 스위치와 L7 스위치 차이

 

L4 스위치는 인터넷 계층을 처리하는 기기로 스트리밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없으며

메시지를 기반으로 인식하지 못하고 IP 와 포트를 기반으로 트래픽을 분산한다.

반면 L7 로드밸런서는 IP, 포트 외에도 URL, HTTP 헤더, 쿠키 등을 기반으로 트래픽을 분산한다.

클라우드 서비스(AWS) 에서 L7 스위치를 이용한 로드밸런싱은 ALB(Application Load Balancer)

컴포넌트로 하며, L4 스위치를 이용한 로드밸런싱은 NLB(Network Load Balancer) 컴포넌트

라고 한다.

 

 

※ 라우터

 

라우터는 여러 개의 네트워크를 연결, 분할, 구분시켜주는 역할을 하며 다른 네트워크에 존재하는

장치끼리 서로 데이터를 주고받을 때 패킷 소모를 최소화하고 경로를 최적화하여 최소 경로로

패킷을 포워딩하는 라우팅을 하는 장비이다.

 

 

※ L2 스위치

 

장치들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리하며, 연결된 장치로부터 패킷이 왔을 때

패킷 전송을 담당한다.

IP 주소를 이해하지 못해 IP 주소를 기반으로 라우팅은 불가능하며 단순히 패킷의 MAC 주소를 

읽어 스위칭하는 역할을 한다.

목적지가 MAC 주소 테이블에 없다면 전체 포트에 전달하고 MAC 주소 테이블의 주소는

일정 시간 이후 삭제하는 기능도 있다.

 

 

※ 브리지

 

브리지는 두 개의 근거리 통신망을 상호 접속할 수 있도록 하는 통신망 연결 장치로,

포트와 포트 사이에 다리 역할을 하며 장치에서 받아온 MAC 주소를 MAC 주소 테이블로 관리한다.

 

 

※ NIC

 

2대 이상의 컴퓨터 네트워크를 구성하는데 사용되며, 네트워크와 빠른 속도로 데이터를

송수신할 수 있도록 컴퓨터 내에 설치하는 확장 카드이다.

각 LAN 카드에는 고유의 식별번호인 MAC 주소가 있다. 

 

 

 

IP 주소

 

※ ARP

 

IP 주소에서 ARP 를 통해 MAC 주소를 찾아 MAC 주소 기반의 통신을 한다.

ARP(Address Resolution Protocol) 란 IP 주소로부터 MAC 주소를 구하는 IP 와 MAC 주소의 다리 역할을

하는 프로토콜이다.

ARP 를 통해 가상 주소인 IP 주소를 실제 주소인 MAC 주소로 변환한다.

반대로 RARP 를 통해 실제 주소인 MAC 주소를 가상 주소인 IP 주소로 변환하기도 한다.

 

- ARP Request : 브로드캐스트를 보내서 IP 주소에 해당하는 MAC 주소를 찾는다. 

- ARP reply : 유니캐스트 방식을 통해 MAC 주소를 반환하는 과정을 거쳐 IP 주소에 맞는 MAC 주소를 찾는다.

- 브로드캐스트 : 송신 호스트가 전송한 데이터가 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송하는 방식 

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

 

 

※ 홉바이홉 통신

 

IP 주소를 통해 통신하는 과정을 홉바이홉(hop by hop) 통신이라고 한다.

통신망에서 각 패킷이 여러개의 라우터를 건너가는 모습을 홉을 비유하여 표현한 것을 의미한다.

각각의 라우터에 있는 라우팅 테이블의 IP 를 기반으로 패킷을 전달하고 다시 전달해나간다.

즉, 통신 장치에 있는 라우팅 테이블의 IP 를 통해 시작 주소로부터 시작하여 다음 IP 로 계속해서 

이동하는 라우팅 과정을 거쳐 패킷이 최종 목적지까지 도달하는 통신을 말한다.

 

- 라우팅 테이블

송신지에서 수신지까지 도달하기 위해 사용되며, 라우터에 들어가 있는 목적지 정보들과

그 목적지로 가기 위한 방법이 들어 있는 리스트를 뜻한다.

라우팅 테이블에는 게이트웨이와 모든 목적지에 대해 해당 목적지에 도달하기 위해 거쳐야 할

다음 라우터의 정보를 가지고 있다.

 

- 게이트웨이

게이트웨이는 서로 다른 통신망, 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 관문 역할을 한다.

사용자는 인터넷에 접속하기 위해 수많은 톨게이트인 게이트웨이를 거쳐야 하며, 게이트웨이는 서로 다른

네트워크상의 통신 프로토콜을 변환해주는 역할을 하기도 한다.

 

 

※ IP 주소 체계

 

IP 주소는 IPv4, IPv6 두 개로 나뉜다.

IPv4 는 32 비트를 8 비트 단위로 점을 찍어 표기하며 123.45.67.89 와 같은 방식으로 표기한다.

IPv6 는 64 비트를 16 비트 단위로 점을 찍어 표기하며, 1234:ab8::fd01:24:2345 와 같은 방식으로 표기한다.

 

- 클래스 기반 할당 방식 (CIDR)

IP 주소 체계는 처음에 A, B, C, D, E 다섯 개의 클래스로 구분하는 클래스 기반 할당 방식을 썼다.

앞에 있는 부분을 주소, 뒤에 있는 부분을 컴퓨터에 부여하는 주소인 호스트 주소로 놓아서 사용했다.

클래스 A, B, C 는 일대일 통신, 클래스 D 는 멀티캐스트 통신, 클래스 E 는 앞으로 사용할 예비용으로 쓰인다.

 

클래스 A 의 경우 맨 왼쪽에 있는 비트가 0, B 인 경우 10, C 인 경우 110 이다.

클래스 A 가 가질 수 있는 IP 범위는 다음과 같다.

 

00000000.00000000.00000000.00000000 ~ 01111111.11111111.11111111.11111111

 

위 IP 범위를 10 진수로 표현하게 될 경우 0.0.0.0 ~ 127.255.255.255 이다.

또한, 네트워크의 첫 번째 주소는 네트워크 주소로 사용되고 가장 마지막 주소는 브로드 캐스트용 주소로

네트워크에 속해 있는 모든 컴퓨터에 데이터를 보낼 때 사용된다.

예를 들어 클래스 A 로 123.0.0.0 이란 네트워크를 부여받았다고 가정해본다.

 

• 123.0.0.0 : 네트워크 구별 주소 (1 개)
• 123.0.0.1 ~ 123.255.255.254 : 컴퓨터에 부여할 수 있는 호스트 주소 (\(2^{24} - 2\) 개)
• 123.255.255.255 : 네트워크에 속한 모든 컴퓨터에 데이터를 보내도록 하는 브로드캐스트 주소 (1 개)

 

하지만 123.0.0.1 ~ 123.255.255.244 와 같이 컴퓨터에에 호스트 주소를 부여하게 될 경우 사용하는 주소보다

버려지는 주소가 많은 단점이 존재한다.

따라서 이를 해결하기 위해 DHCP 와 IPv6, NAT 가 도입된다.

 

- DHCP

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 는 IP 주소 및 기타 통신 매개변수를

자동으로 할동하기 위한 네트워크 관리 프로토콜이다.

이 기술을 통해 네트워크 장치의 IP 주소를 수동으로 설정할 필요가 없고 인터넷에 접속할 때마다

자동으로 IP 주소를 할당할 수 있다.

많은 라우터, 게이트웨이 장비에 DHCP 기능이 있다.

 

- NAT
NAT(Network Address Translation) 는 패킷이 라우팅 장치를 통해 전송되는 동안 패킷의 IP 주소 정보를

수정하여 IP 주소를 다른 주소로 매핑하는 방법이다.

IPv4 주소 체계만으로는 많은 주소들을 모두 감당하지 못하는 단점이 존재한다.

따라서 이를 해결하기 위해 NAT 로 공인 IP, 사설 IP 를 나눠서 많은 주소를 처리할 수 있다.

NAT 를 가능하게 하는 소프트웨어로 ICS, RRAS, NetFilter 등이 있다.

 

 

위 그림처럼 여러 개의 사설 IP를 NAT 장치를 통해 하나의 공인 IP 으로 외부 인터넷에 요청이 가능하다.

이를 통해 각각의 유저가 하나의 공인 IP 를 기반으로 각각의 다른 IP 를 가지는 것처럼 인터넷 사용이 가능하다.

이처럼 NAT 장치를 통해 사설 IP 를 공인 IP 로 변환하거나 공인 IP 를 사설 IP 로 변환하는데 쓰인다.