CISCO_PART5_IP주소

Posted Dec 17, 2023

By So Hee Park 14 min read

1️⃣ IP 주소 이야기 1, 2, 3

IP주소란?

TCP/IP프로토콜을 쓰는 장비들을 구분해주기 위해 만들어낸 주소 ➡️ 장비마다 IP주소는 모두 다르다.

✅ IPv4, IPv6

✔️ IPv4

IP주소는 이진수 32자리로 되어 있다.(IPv4)
그래서 IP주소의 개수는? 2의 32제곱
이진수 8자리 (옥텟, Octet) 마다 점을 찍는다.
근데 이진수 32자리수로 하면 사람이 알아보기 너무 힘드니까 이진수를 십진수로 바꿔서 쓴다.

32비트 2진수
2진수 32자리
예시: 11000001 00100000 11011000 00001001
십진수로 나타내면 예시: 193.32.216.9

✔️ IPv6

128비트 2진수
16비트 단위로 끊어서 쓴다.
예시: 2004:2ba8:13aa:0011:0000:0000:0000:abaa

📌 MTU

Maximum Transmission Unit maximum data link-level frame can transmit

different link types, different MTUs
large IP datagram ➡️ fragmented datagrams
reassembled at final destination
IP header bits used to identify, orfer related fragments

If 4000bite(IP header(20 bites) + Payload(3980 bites))
and MTU 1500
need to make three fragments
  - fragments are called `datagram`
for `fragmentation` and `reassembly`, in `IP header`...
  - ID: same ID for fragmented datagrams
  - Flag: to identify until where is fragmented datagram, last datagram flag is 0
  - Offset: to reassemble in order

Conclusion:
- original datagram: IP header(20 bites) + Payload(3980 bites)
- MTU: 1500
- 3980= 1480 + 1480 + 1020

- First datagram: 20(header) + 1480(payload)
  ID: x, fragflag: 1, offset: 0(byte)
- Second datagram: 20(header) + 1480(payload)
  ID: x, fragflag: 1, offset: 185(1480/8)(byte)
- Third datagram: 20(header) + 1020(payload)
  ID: x, fragflag: 0, offset: 370(1480+1480/8)(byte)

✅ IP주소의 구성 `네트워크 부분` + `호스트 부분`

네트워크 부분 Network Part

같은 네트워크 상에 있다
🟰 브로드캐스트 영역 Broadcast Domain
🟰 한 PC가 데이터를 뿌렸을 때 라우터를 거치지 않고 통신이 가능한 영역

호스트 부분 Host Part(노드 부분)

각각의 PC 또는 장비
마지막 옥텟(맨 마지막 자리)가 호스트 부분

네트워크 부분은 🟰 호스트 부분은 항상 🟰❌

IP주소에서 네트워크 부분은 모두 같아야 하고 호스트 부분은 모두 달라야 한다.
서로 같은 네트워크 상에서는 네트워크 부분은 모두 같고, 호스트 부분은 달라야 함. (같으면 충동 생김)

  203.240.100.1
------------- ---
네크워크 부분     호스트 부분(노드부분)

⭐️ 네트워크 내부 ❓ 허브 또는 스위치 : 라우터

네트워크 내부에서 통신한다면? 허브 또는 스위치가 호스트 부분(노드 어드레스)보고 통신
네트워크 외부로 나가야 한다면? 라우터가 필요하다.

라우터가 라우팅(경로 배정)을 할 떄는 네트워크 부분만 보고,
스위치나 허브가 노드 어드레스 보고 통신한다.
따라서 같은 네트워크 상에서 통신한다면, 라우터가 필요가 없다!
라우터 없이 내부 통신 가능 ⭕️

✅ IP주소의 클래스

네트워크 부분, 호스트 부분 구분하기
어디까지가 네트워크 부분이고, 어디까지가 호스트 부분인가?
❓ 클래스를 나누는 이유; IP주소를 적정하고 효율적으로 배분하기 위해

☑️ 클래스 A

                  옥텟 1       옥텟 2      옥텟 3      옥텟 4
                0xxx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx
                - -------  ---------------------------------
              시작0   네트워크(7)       호스트 부분(24)

IP 주소 0으로 시작
네트워크 주소: 처음 8비트(1바이트) ➕ 호스트 주소: 나머지 24비트(3바이트)
✔️ 네트워크 번호 시작: 1~126(127은 예비 번호)
✔️ 최대 네트워크 주소 개수: 2^7
✔️ 한 네트워크 안에 들어갈 수 있는 최대 호스트 수: 2^24 -2개
(모두 0인 경우는 네트워크 자체 주소, 모두 1인 경우는 브로드캐스트 주소)
하나의 네트워크가 가질 수 있는 호스트 수가 가장 많은 클래스

☑️ 클래스 B

                  옥텟 1       옥텟 2      옥텟 3      옥텟 4
                10xx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx
                - ------------------  ----------------------
              시작10   네트워크(14)           호스트 부분(16)

IP 주소 10으로 시작
✔️ 네트워크 번호 시작: 128.1 - 191
✔️ 최대 네트워크 주소 개수: 2^14
✔️ 한 네트워크 안에 들어갈 수 있는 호스트 수: 2^16 -2
(모두 0인 경우는 네트워크 자체 주소, 모두 1인 경우는 브로드캐스트 주소)

☑️ 클래스 C

                  옥텟 1       옥텟 2      옥텟 3      옥텟 4
                110x xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx
                - -----------------------------  ---------
              시작110          네트워크(21)           호스트 부분(8)

IP 주소 110으로 시작
✔️ 네트워크 번호 시작: 192 - 223
✔️ 최대 네트워크 주소 개수: 2^21
✔️ 한 네트워크 안에 들어갈 수 있는 호스트 수: 2^8 -2
(모두 0인 경우는 네트워크 자체 주소, 모두 1인 경우는 브로드캐스트 주소)
공인 IP주소를 배정해 줄 때 클래스 A, B는 너무 많은 HOST주소를 가질 수 있기 때문에 일반적으로는 HOST C로 배정해준다.

☑️ 클래스 D, E

클래스 D는 멀티캐스트용, 클래스 E는 연구용
내가 필요한 그룹에만 한꺼번에 데이터를 전송할 때 쓰는 주소

2️⃣ 라우터에서 IP 주소 이해하기

우리가 라우터에 배정해야 하는 IP주소는 총 2개이다.

이더넷 인퍼에이스용(내부)
- 우리가 부여받은 번호 중에 하나를 쓴다.
시리얼 인터페이스용(외부)
- 우리가 접속하는 ISP업체에 따라 다르므로 인터넷 제공업체에 문의해서 사용
그리고 서브넷마스크는 서로 같아야 한다.

3️⃣ Subnet Mask의 정의와 사용 이유

서브넷 마스크: 주어진 IP 주소를 네트워크 환경에 맞게 나누어 주기 위해서 씌워주는 이진수의 조합이다.
서브(메인이 아님)적인 네트워크를 사용하기 위해 씌우는 마스크.
서브넷 간의 통신은 라우터를 통해서만 가능하다.

네트워크가 서로 다르다 🟰 브로드캐스트 도메인이 서로 다르다.
네트워크 번호는 호스트 부분을 0으로 쓴다.
라우터는 인터페이스별로 각각 IP주소를 배정하지만
스위치나 허브는 장비별로 IP주소를 배정한다.

✅ 게이트웨이

내부 네트워크에 내가 찾는 IP주소를 가진 곳이 없으면, 내가 속한 네트워크 밖으로 나가 외부 네트워크를 찾아야 한다.
이 때 나가는 문이 게이트웨이

게이트웨이: 내부 네트워크에서 없는 녀석을 찾을 때 밖으로 통해 있는 문
🟰 이 문은 바로 라우터의 이더넷 인터페이스

4️⃣ Subnet Mask의 시작

서브넷으로 나누는 이유

1. 브로드케스트 영역 나누기

만약 IP 주소를 받은 그대로 사용한다면, 너무 큰 네크워크가 구성됨
➡️ 브로드캐스트 도메인이 너무 크다.
➡️ 통신이 불가능
네크워크를 나누어 쓰기 위해 서브넷 마스크를 씌운다.

2. IP 주소 아끼기

4️⃣ 서브네팅과 서브넷 마스킹

서브네팅

하나의 주소에 서브넷 마스크를 씌워서 작은 네트워크로 만드는 것

서브넷 마스킹

기존 IP 주소의 호스트 부분의 일부를 네트워크 부분으로 바꾸는 작업

5️⃣ 서브넷 마스크의 구성

subnet masking

three subnets in the picture
each IP adress left 24bits are the same
thus, subnet mask is 24
in each subnet, there can be 2^8-2 host addresses
- why minus 2?
- one for broadcast address 11111111
- one for network address 00000000

항상 IP 주소를 따라다니는 서브넷 마스크

디볼트 서브넷 마스크

클래스C를 나누어 쓰지 않고 몽땅 쓰는 상황에서도 서브넷 마스크는 무조건 IP 주소를 따라다닌다.

클래스 C의 경우 디폴트 서브넷 마스크: 255.255.255.0
클래스 B의 경우 디폴트 서브넷 마스크: 255.255.0.0
클래스 A의 경우 디폴트 서브넷 마스크: 255.0.0.0

서브넷 마스크는 IP 주소의 네트워크 부분, 호스트 부분을 나타내준다.

네트워크: 서브넷 마스크가 2진수로 1인 부분
호스트: 서브넷 마스크가 2진수로 0인 부분
논리연산자 AND를 사용해서 서브넷 계산 가능
논리연산자 AND는 양쪽이 모두 1인 경우에만 1이 된다.

⭐️ 콜리전 도메인, 브로드캐스트 도메인 나누기

콜리전 도메인을 나누는 방법 ➡️ 스위치
콜리전 도메인을 나누더라도 브로드캐스트 도메인의 크기는 그대로이다.
브로드캐스트 도메인을 나누는 방법 ➡️ 라우터(라우터의 이더넷 인터페이스)

6️⃣ 서브넷 마스크 기본 성질

서브넷

서브넷 마스크로 나누어진, 하나의 독립된 네트워크

1. 서브넷은 라우터를 통해서만 통신

서브넷 마스크로 만들어진 네트워크, 즉 서브넷은 이제 하나의 네트워크이기 때문에 서로 나뉜 서브넷끼리는 라우터를 통해서만 통신이 가능하다.

2. 서브넷 마스크는 2진수로 썼을 때 ‘1’이 연속적으로 나와야 한다.

(간소화) 1111.1111.1100.1111 ❌
(간소화) 1111.1111.1111.1100 ⭕️

7️⃣ 서브넷 마스크 응용 문제 풀기

ㄴ

Computer Science, Network

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