‘하루 3분 네트워크 교실(아미노 에이지, 김현주, 영진닷컴)’ 참조

1) 주소해결 프로토콜

• (주소해결 프로토콜) ARP(Adress Resolution Protocol)라고 하며, 데이터를 보내려는 IP 주소의 MAC를 요청하는 프로토콜을 말함

2) ARP 테이블과 ARP

• (ARP 테이블) IP주소와 MAC 주소의 대응표를 말하며 데이터를 전송하려는 컴퓨터는 수신처의 IP 주소를 결정하고, 수신처 MAC 주소를 알기 위해서 ARP 테이블을 참조
• (ARP 요청) ARP 테이블에 수신처 IP 주소에 대응하는 MAC 주소가 없을 경우, 브로드캐스트로 네트워크 내 모든 컴퓨터에 MAC 주소를 요청하는 작업
• (ARP 응답) ARP 요청을 받은 컴퓨터 중 지정된 IP주소를 갖는 컴퓨터만 MAC 주소를 응답하는 과정
• (ARP 파기) 인터페이스 고장 등으로 MAC 주소가 변경되는 경우를 대비하여 일정 시간(ex. 300초)이 지나면 ARP 테이블을 파기함

25. DHCP

1) 송신처의 IP 주소와 MAC 주소

• (이더넷을 사용한 데이터그램 송수신) 이더넷을 사용해서 IP 데이터그램을 송수신하기 위해서는 4개의 주소(’ 수신처 MAC 주소’, ‘송신처 MAC 주소', ‘수신처 IP 주소', ‘송신처 IP 주소')가 필요함
• (MAC 주소 설정 방법) 송신처 MAC 주소의 경우 송신할 인터페이스의 MAC 주소를 사용
• (IP주소 설정방법) 정적 방법 및 동적 방법
  • (정적) 수동으로 IP 주소를 설정하는 방법으로, 네트워크 관리자가 정한 IP 주소를 자신의 컴퓨터에 입력
  • (동적) IP 주소가 자동으로 컴퓨터에 설정되는 방법으로 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)라고 하는 프로토콜을 사용함

2) DHCP

• (DHCP) 할당할 IP 주소를 관리하고, 실제로 할당 작업을 수행하는 서버(Server)와 할당을 받는 클라이언트(Client)로 이뤄짐
• (IP 주소 풀) 관리자가 할당할 IP 주소의 범위로, 서버는 IP주소 풀 중에서 유일한 주소를 요청한 클라이언트에 할당
• (대여 기간) 서버는 IP 주소를 할당할 때, 대여 기간을 설정하고, 클라이언트 측이 계속해서 사용하고 싶으면 기간 연장을 요청함
• (DHCP 메시지) DHCP 메시지에는 주소와 옵션 설정 등의 정보를 가짐
• (옵션) 메세지 타입 및 클라이언트 설정(서브넷 마스크, 디폴트게이트웨이, DNS 서버 주소, 대여 기간 등)

‘하루 3분 네트워크 교실(아미노 에이지, 김현주, 영진닷컴)’ 참조

1. 서브네팅

1) 네트워크 분할

• (배경) 호스트 번호를 체계적으로 분류하기 위해 네트워크를 계층에 따라 구분할 필요성 존재
• (서브네트워크) 하나의 네트워크 안에서 분할된 작은 네트워크를 서브네트워크(Subnetwork)라고 함
• (서브넷 번호) 호스트 번호의 일부를 줄여서 서브넷 주소를 만드므로 ‘호스트 번호 = 서브넷 번호 + 호스트 번호’로 구성됨
• (서브넷 특징)
  • 서브넷은 해당 네트워크 내부에서만 유효함
  • 서브넷화 하는 것을 ‘서브네팅’이라고 함
  • 서브넷 비트 수를 크게 하면 최대 서브넷 수는 증가하고 최대 호스트 수는 감소함

2) 서브넷마스크

• (서브네팅의 문제점) 네트워크 관리자가 임의로 서브넷 주소를 할당하므로 IP주소 중 어디까지가 네트워크 주소인지 구분하지 못하는 문제 발생
• (서브넷마스크)
  • (용도) IP주소 중 어디까지가 서브넷 번호인지 나타내는 목적
  • (내용) 네트워크 번호 및 서브넷 번호의 비트를 모두 1로, 호스트 번호를 0으로 표기함
  • (특징) 서브넷마스크의 비트가 1인 부분이 네트워크 번호며, IP주소와 서브넷마스크는 반드시 세트로 표기함

2. 클래스리스 어드레싱

1) 클래스풀 어드레싱의 문제점

• (클래스풀 어드레싱의 문제점) 클래스의 크기를 3개로만 구분하기 때문에 사용되지 않는 IP의 주소가 증가함.
  • (예시) 2,000개의 IP주소가 필요한 기관의 경우,
    • C클래스의 IP주소(256개)는 부족하기 때문에,
    • B클래스(IP주소 65,000개)를 할당받는데,
    • 63,000개(65,000 - 2,000개)의 IP주소는 사용되지 않는 문제점 발생

2) 클래스리스 어드레싱

• (클래스리스 어드레싱) 클래스라는 구분을 없애고 필요한 IP주소의 개수에 따라 네트워크 번호를 결정하는 방식
• (슈퍼넷) 클래스풀 어드레싱에 따라 할당된 네트워크를 통합하여 하나의 네트워크로 구성하는 것을 슈퍼넷(Super Network)라고 함
  • (예시) 2,000개의 IP주소가 필요한 기관의 경우,
    • 클래스 C 네트워크(IP주소 256개) 8개를 통합하여 하나의 네트워크로 구성함
    • 이때 제 1옥텟부터 제3옥텟까지 24비트를 모두 네트워크 주소로 사용하는 것이 아니라,
    • 21비트만 네트워크 주소로 할당하고, 나머지 11비트를 호스트 번호로 사용하게 되면,
    • 총 2,048개의 호스트에게 IP를 부여할 수 있으므로 목적에 맞는 네트워크 운용이 가능함
• (프리픽스 길이)
  • (클래스리스 어드레싱의 문제점) 클래스풀 네트워크와 마찬가지로 IP 주소 중 어디까지가 네트워크 번호의 비트인지 구분하지 못하는 문제점 발생
  • (Prefix-Length) 네트워크 번호의 길이를 나타내는 값을 의미함
  • (해결책) IP주소 뒤에 슬래시를 넣고 프리픽스 길이를 씀으로써 네트워크 번호의 영역을 나타냄
    • (예시) 192.168.32.0 / 21

1.  IP 주소의 특징

• (계층형) IP 주소가 ‘어떤 네트워크에 속하는 어떤 컴퓨터에 해당하는지’를 구분하기 위해 주소를 계층형으로 구분함
• (IP 주소 할당 주체) IP 주소는 ‘네트워크 관리자’가 컴퓨터에 할당함
• (IP 주소 할당 시점) IP 주소는 네트워크에 접속할 때마다 할당됨
• (논리 주소의 종류)
  • MAC 주소와 마찬가지로 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트가 있음
  • 유니캐스트 주소 중에서 네트워크를 표시하는 번호는 접속되어 있는 네트워크에서 유일해야 함
• (유일성) 네트워크 상 주소는 ‘네트워크 번호’와 ‘컴퓨터 번호’를 조합해서 유일해
  • 네트워크 번호는 접속되어 있는 모든 네트워크에서 유일함
  • 컴퓨터 번호는 네트워크 내에서 유일

2.  IP 주소 구성

• (IP 주소 구성)
  • IP 주소는 32비트로 구성됨
  • 8비트마다 10진수로 표기하고, 옥텟(Octet)으로 구분함

3. IP 주소의 클래스

• (네트워크 번호 관리) 체계적인 분류를 위해서 ICANN(The Internet Corporation for Assigned Names and Number)에서 실제 네트워크를 사용하는 조직에 할당
• (클래스) ICANN로부터 네트워크 번호를 할당받는 기관의 규모에 따라 대출 IP 주소의 범위를 결정하는 것
• (클래스의 특징)
  • (클래스 분류) IP 주소를 조직의 규모에 따라 A~E로 나누고 그 범위의 주소를 할당함
  • (클래스 식별) 클래스별 IP 주소는 최초 옥텟의 맨 앞 몇 비트로 구분함
  • (네트워크 번호와 컴퓨터 번호)
    • 네트워크 번호 부분의 비트수가 적으면 컴퓨터 번호 부분의 비트수가 많아짐
    • 따라서 규모가 큰 기관일수록 A클래스에 가까운 범위의 IP 주소를 할당 받음
• (클래스풀 어드레싱) 클래스로 나누어 IP를 할당하는 방식을 클래스풀 어드레싱(Classfull Adressing)이라고 함

4. 예약 완료 주소

• (호스트 번호) 네트워크 번호는 ICANN이 관리하는 반면, 컴퓨터 번호, 즉 호스트 번호는 네트워크 관리자가 임의로 설정함
• (네트워크 주소)
  • 호스트가 속한 네트워크 자체를 표시하는 주소임
  • 컴퓨터 번호의 비트를 모두 1로 설정함
  • 다른 컴퓨터가 사용하지 못하는 고유 주소
• (브로드캐스트 주소)
  • 네트워크 참여자 전체가 수신하는 주소임
  • 컴퓨터 번호의 비트를 모두 0으로 설정함
  • 다른 컴퓨터가 사용하지 못하는 고유한 주소

'하루 3분 네트워크 교실(아미노 에이지, 김현주, 영진닷컴' 참조

1. 3계층의 역할과 개요

1) 네트워크

• (세그먼트) 라우터 없이 분배(허브)로 연결되어 있는 범위를 말하며, 라우터와 라우터 간의 범위라고 표현할 수 있다.
• (네트워크) ‘3계층’에서 사용하는 네트워크란 용어는 세그먼트와 동의어로 라우터와 라우터로 분배된 그룹을 의미함

2) 인터넷 작업

• (네트워크 분할 이유)
  • (브로드캐스트 문제) 네트워크 내에 컴퓨터의 수가 많아지면 브로드캐스트 신호 발생이 잦아져 신호 처리 횟수가 증가함
  • (네트워크 분할) 라우터를 넘어서는 브로드캐스트는 송신되지 않으므로, 브로드캐스트의 범위를 제한할 수 있음
• (인터넷 작업) 네트워크 간에서 데이터 송수신을 인터넷 작업(Internetwork)이라고 함

2. 인터넷 프로토콜

1) 3계층의 역할과 IP

• (어드레싱) 어떤 어드레스를 어떻게 배당할지에 관한 작업으로 3계층을 위한 주소가 필요함
  • (물리주소) 2계층에서 사용하는 주소로 MAC 주소가 대표적임
  • (논리주소) 3계층에서 사용하는 주소로 사용자의 위치정보를 나타냄
  • (차이점) 주소에 ‘위치 정보’가 포함되었는지 여부
  • (어드레스 구성) 물리주소와 논리주소의 조합, 즉 어디 네트워크(위치)에 어떤 컴퓨터(기기)에 대한 정보로 구성됨
• (라우팅) 수신처에 연결되어 있는 네트워크의 경로를 선택하여 데이터를 보내는 작업

2) 인터넷 프로토콜

• (IP 의미) 어드레싱과 라우팅에 의하여 인터넷 작업을 수행하기 위한 프로토콜
• (IP 버전) ‘IPv4’와 ‘IPv6’로 나뉘며 두 버전 사이에 호환성은 없음
• (IP 데이터그램) 4계층 PDU에 IP 헤더가 붙은 PDU를 IP 데이터그램(Datagram)이라고 함

‘하루 3분 네트워크 교실(아미노 에이지, 김현주, 영진닷컴)’ 참조

1) 버퍼링

• (버퍼) 데이터를 일시적으로 기록하는 장치
• (버퍼링)
  • 스위치에 수신처(포트)가 동일한 프레임(신호)이 도달할 경우 충돌을 방지하는 기법
  • 충돌할 것 같은 프레임을 버퍼에 일시적으로 저장함
  • 하나의 프레임을 먼저 송신한 후, 버퍼에 저장한 나머지 프레임을 송신함
• (버퍼의 용량 제한) 스위치에 수신처가 같은 프레임이 연속적으로 도달할 경우 버퍼가 부족해지므로 송신을 중지함
  • (백 프레셔) 스위치가 반이중 방식을 사용할 경우 스위치는 송신처에 ‘JAM 신호’(신호 충돌 알림)를 보내서 송신을 중지시킴
  • (IEEE802.3x) 스위치가 전이중 이더넷에 대응하면 스위치는 송신처에 ‘PAUSE 프레임’을 보내어 송신을 중지시킴

2) 전이중 이더넷

• (반이중 통신)
  • ‘누군가가 송신 중’일 때는 송신이 불가능하고, ‘자기가 송신 중일 때는 수신이 불가능'한 통신 방식으로 무전기의 통신 방식과 유사함.
  • ‘CSMA/CD’가 반이중 통신(Half-Duplex) 방식을 사용함
• (전이중 통신) 송신과 수신을 동시에 할 수 있는 통신 방식
• (전이중 이더넷)
  • (의미) 스위치를 사용해 전이중 통신을 하는 것을 전이중 이더넷이라고 함
  • (효용) 허브와 달리 스위치를 사용할 경우 충돌이 발생하지 않기 때문에 CSMA/CD를 사용할 필요가 없음

‘하루 3분 네트워크 교실(아미노 에이지, 김현주, 영진닷컴)’ 참조

1) 허브와 스위치

• (케이블과 허브) 케이블(UTF 또는 광파이버)은 ‘송신’ 신호와 ‘수신'신호가 구분되어 전송되므로 충돌이 발생하지 않으며, 실질적인 충돌은 허브에서 발생
• (스위치) 충돌을 방지하기 위한 방법으로 신호를 보내는 타이밍이 겹치지 않게 하는 것과, 신호가 지나는 길이 나누는 방법이 있는데 스위치는 허브 대신 사용하여 후자의 기능을 담당함

2) MAC 주소 필터링

• (스위치 기능) 수신한 프레임을 따로 구분하여 송신하는 역할을 하며 ‘MAC 주소 필터링'과 ‘버퍼링' 두가지 방법을 사용함
  • (MAC 주소 필터링) 서로 다른 수신처(포트)에 대한 프레임(신호)이 스위치에 동시 도달한 경우 사용
  • (버퍼링) 서로 같은 수신처(포트)에 대한 프레임(신호)이 스위치에 동시 도달한 경우 사용
• (MAC 주소 필터링)
  • (학습) 스위치가 수신한 프레임의 송신처 MAC 주소를 기록하여 포트와 MAC를 연관 지으며 이를 ‘어드레스 테이블’로 나타냄
  • (스위칭) 프레임을 수신한 스위치는 프레임의 MAC 주소를 확인하고, MAC 주소에 대응하는 포트에만 프레임을 송신하여 충돌을 방지함!
  

‘하루 3분 네트워크 교실(아미노 에이지, 김현주, 영진닷컴)’ 참조

1) 이더넷 프레임

• (이더넷 프레임) ‘이더넷 헤더'와 ‘이더넷 트레일러'를 데이터그램에 붙여서 ‘이더넷 프레임'으로 캡슐화하고, 이 이더넷 프레임이 신호가 돼서 케이블로 전달
  • (헤더) 데이터의 종류를 특정하는 값
  • (데이터그램) 전송되는 데이터로 3계층 PDU를 의미
  • (트레일러) 에러 체크용 비트열
• (프레임 에러) 에러가 있었던 프레임은 파기됨

2) 이더넷 동작

• (플러딩) 허브를 사용하는 경우 모든 기기에 신호가 도달되므로 본인에게 해당 없는 신호가 전달되는 문제
  • (대응) 수신한 프레임의 수신처 MAC 주소를 보고 자신에게 온 것 외에 다른 프레임은 파기함
• (충돌) 여러 기기가 동시에 신호를 보낼 경우 신호의 충돌이 발생
  • (CSMA/CD) 충돌을 최소화하기 위한 액세스 제어
    • 케이블에 신호를 보내는 액세스를 제어하여 충돌을 방지하는 방법을 CSMA/CD(Carrier Sense Mulitple Access/Collision Detection)이라고 함
    • (CS) 신호감지(CS)는 누가 송신 중이면 송신하지 않는 방식
    • (MA) 다중엑세스(MA)는 아무도 송신하고 있지 않을 때 송신한다는 규칙
    • (CD) 충돌검사(CD)는 송신 후 충돌이 발생하면 다시 재수행한다는 절차