참고
인터넷 계층
NOTE
직접 연결된 범위를 넘어서 멀리 떨어진 데이터를 전송하기 위해서 필요한 계층이 인터넷 계층이다!
네트워크 A → 네트워크 B로 가려면 인터넷 계층을 통해야 가능
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서로 다른 네트워크 간에 데이터를 전송하는 라우터가 인터넷 계층의 핵심 장비
IP 프로토콜
NOTE
IP 프로토콜에 따라 네트워크에 연결된 컴퓨터는 물리적 연결이나 거리에 상관없이 통신이 가능하다!
⇒ TCP/IP에서 가장 핵심!
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IP 주소(최종 목적지 결정) + 라우팅 (목적지까지 경로 설정)으로 기능을 구현한다!
IP 주소
NOTE
인터넷 계층에서는 네트워크에 접속하고 있는 컴퓨터의 장소를 식별하기 위해 개개의 컴퓨터에 부여하는 IP 주소를 사용한다.
•
IP 주소 ⇒ 어느 네트워크의 어느 컴퓨터를 식별하며 2가지를 조합해서 만들어짐
1.
네트워크 번호(모든 네트워크 중에서)
2.
컴퓨터 번호(컴퓨터가 속한 네트워크 내에서 유일한 번호)
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MAC 주소
◦
주민등록번호 처럼 고유한 값이라 위치한 장비가 변경되어도 변하지 않아 물리 주소라고 한다.
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IP 주소
◦
어디에 있는 어느 컴퓨터라는 것을 지칭하기 때문에 컴퓨터가 위치한 장소가 변해서 네트워크가 변하면 IP주소도 변경된다.
라우팅
NOTE
네트워크 내에서 데이터를 전송할 때 최적의 경로를 선택하는 과정!
최적의 경로를 찾아서..! (A → B → F → G가 가장 최적)
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하나의 라우터가 결정하는 것은 ‘경로의 일부’이다.
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라우터는 자신의 위치에서 목적지까지 가기 위해 자신이 다음에 어디로 보내야 하는지에 대해서 모두 이해하고 있는건 아닌다.
◦
라우터 - 라우터 이동이 반복되면서, 최종 목적지에 도달하는 것
각 네트워크별 최적의 경로를 기록해둔다.
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라우팅이 가능한 것은 모든 호스트와 라우터가 라우팅 테이블이라는 정보를 가지고 있기 때문이다.
IP 프로토콜에 의한 패킷 전송 과정
NOTE
송신지 인터넷 계층은 수신지 IP주소와 송신지 IP주소를 담은 IP 헤더를 추가한 IP 패킷을 만들어 수신지 NIC 계층으로 넘긴다!
전송 과정 이미지
1.
송신지 인터넷 계층
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수신지 IP 주소 + 송신지 IP 주소를 담은 IP 헤더를 추가한 IP 패킷을 만들어 NIC계층에 넘김
2.
송신지 네트워크 인터페이스 계층
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프레임으로 변환된 IP 패킷은 인터넷에서 수많은 라우터의 라우팅을 거쳐 수신지 NIC계층으로 이동한다.
3.
수신지 네트워크 인터페이스 계층
•
라우터가 보낸 MAC주소가 일치하면 인터넷 계층으로 데이터를 보낸다.
4.
수신지 인터넷 계층
•
IP헤더에서 IP주소가 일치하는지 비교하고, 맞다면 상위 계층으로 넘긴다.
네트워크 인터페이스 계층과 인터넷 계층의 관계
NOTE
IP주소와 MAC주소를 모두 갖고 있는 컴퓨터와 라우터는 이 두 주소를 어떻게 구분해서 사용하고 데이터를 전송하는가?
열심히 라우팅해서 도착지 인터넷 계층까지 가야한다..!
- 수신지 IP는 고정이지만, 목적지 MAC주소는 바꿔가며 계속 라우팅됨
1.
송신지 인터넷 계층
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IP주소의 네트워크 번호를 보고 수신 호스트가 속한 네트워크를 식별하여 최적의 경로상에 있는 라우터를 찾아낸다.
2.
송신지 NIC 계층
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IP주소를 알지 못하고 MAC 주소를 사용해서 패킷을 전송한다.
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인터넷 계층에서 IP 주소를 MAC주소로 변환하는 역할을 하는 ARP(Address Resolution Protocol)프로토콜이 사용된다.
•
ARP 프로토콜을 사용해서 IP 패킷을 전송할 MAC 주소를 받는다.
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MAC 주소를 이더넷 헤더에 담은 프레임 형태의 패킷을 만들어 라우터로 전송
3.
라우터
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프레임 형태의 패킷을 받고, IP헤더에서 수신지 IP를 확인한 뒤 어느 라우터로 패킷을 보낼지 결정한다.
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라우팅이 결정되면 다음 라우터에게 패킷을 건내주기 위해 라우터의 IP를 ARP 프로토콜을 이용해서 MAC주소로 변환한다.
•
라우터를 통과할때마다 패킷의 최종 목적지인 IP 주소는 변하지 않지만, 라우팅 결과 선택된 경로에 따라 패킷의 다음 전송지인 MAC주소가 변경되는 과정이 반복된다.
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이 과정을 거쳐서 최종 목적지에 도달!
패킷 전송 요약
NOTE
1.
스위치
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송신 호스트와 연결된 1번 포트로 프레임을 수신한 스위치는 프리엠의 전송할 수신지 MAC 주소가 라우터의 A의 MAC 주소인것을 확인한다.
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MAC 테이블을 이용하여 라우터 A와 연결된 2번 포트로 프레임 전송
2.
라우터 A와 B
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스위치로부터 프레임을 전송받은 라우터 A는 이더넷 헤더의 MAC주소를 읽고 자기에게 온 프레임이 맞는지 확인한다.
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IP 헤더에서 수신 호스트의 IP주소를 읽고, 어느 라우터로 패킷을 전송할지 라우팅한다.
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최적의 경로가 B라고 판단해서, ARP 프로토콜을 이용해 B의 IP주소를 MAC주소로 변환한다.
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라우터는 스위치로부터 전달받은 프레임의 이더넷 헤더를 버리고, 라우터 B도 라우터 A와 같은 방식으로 C로 패킷을 전송한다.
3.
라우터 C와 스위치
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패킷을 받은 라우터 C는 IP 헤더에서 수신 호스트의 IP 주소의 네트워크 번호를 읽고 수신 호스트가 자신과 같은 네트워크 D에 속한 호스트라는 것을 알아낸다.
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수신 호스트의 IP를 ARP 프로토콜을 사용해 MAC주소로 변환하고, 수신 호스트의 MAC 주소를 이더넷 헤더에 담아 수신 호스트로 패킷을 넘긴다.
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패킷은 라우터와 연결된 스위치의 3번 포트로 전송되고 스위치의 패킷 중계 기능으로 수신 호스트와 연결된 4번 포트를 통해 수신 호스트에 도착하게된다.
실습
패킷 전송 요약
NOTE
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ARP 캐시 테이블 확인
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arp -a