2023/04/17 3계층

[ Network(Internet) Layer ]

자신과 다른 네트워크와 통신이 가능하도록 구현하는 것이 목적인 계층
IP를 이용하여 통신을 진행한다 (IPv4, IPv6)
Router 장비를 이용하여 Routing을 수행하여 네트워크 연결을 진행한다.


●wan구간과 연관이 있다 WAN에서 중요하게 봐야하는게 3계층 정보이다
LAN과 LAN에서 WAN으로 연결할 때 3계층 장비인 라우터로 어떤 정보를 보내는지
가능하게 하게끔 하는게 목적
비트 프레임 패킷(앞에서 했던 데이터의 패킷과는 다른 말)● 


[ IPv4 Address ]
총 32개의 Bit로 구성이 되어 있으면 8Bit로 1개의 옥탯을 표현한다.
IPv4의 경우 옥탯 4개로 구성이 되어있다.
Bit의 연산은 2진수로 진행 ( "1" = 사용 , "0" = 사용 안 함)
LAN ( 근거리 통신망 ) : 케이블 연결, 같은 "IP주소 대역대 " 사용
Network-ID(소속) / Host-ID(식별자) [ EX) 최(소속) / 종운(식별자) ]
소속 = 내가 속한 Network의 주소, 식별자 = 해당 Network에서 나를 구분하는 주소

[ IPv4의 주소 범위 ]
32Bit = 2^32 = 4,294,967,296 약 43억개 의 주소를 표현 할 수 있다.
0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 [ 0 . 0 . 0 . 0 ]
1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 [ 255 . 255 . 255 . 255 ]

Classful
D Class나 E Class는 사용용도가 정해져 있기 때문에 현재까지도 사용할 수 없다.
우리가 사용할 수 있는건 사실상 A, B, C 클래스이다.

어떤 Class가 어디 Class인지 구분하기 위해서 Ip주소의 첫번째 옥텟을 확인했다.

[ IP Classful 방식 ]
초기 IPv4의 경우 Calssful 형식을 사용, 현재는 Classless 방식을 사용
Class를 사용하는 이유는 Network를 나누어 주기 위해 사용
따로 명시하지 않아도 Net-ID 와 Host-Di를 구분 할 수 있다.
주소의 낭비가 발생하여 현재는 사용하지 않는 방식

A Class ? ( 전체 50%) : 규모가 큰 조직에게 할당
첫 번째 옥텟의 첫 번째 Bit가 '0'으로 고정되어있는 주소는 ' A Class'
"0"000 00000 ~ "0"111 111 [ 0~ 127 ]
IP주소가 첫 번째 주소가 0 ~ 127 사이의 IP주소라면, A Class에 속한 주소

   Net-ID  Host-ID
|---------------|-----------------------------------------------|
[ 0xxx xxxx . xxxx xxxx . xxxx xxxxx . xxxx xxxx ]

Net-ID ( 2^7 = 128개의 Network를 표현 할 수 있다. )
Host-ID ( 2^24 = 16,777,216개의 Host를 표현 할 수 있다. )
총 128개의 Network에 각 IP주소를 16,777,216개씩 부여가 가능한 Class가 된다.

★서로 다른 회사에서는 동일한 Network-ID를 갖을 수 없다.★

[ IPv4 제외 주소 ]
IPv4의 주소체계에서 사용 용도가 미리 정의되어 있는 예약 주소 값
Client는 예약주소로 지정 된 IP주소를 공인 IP주소로 사용이 불 가능
각 클래스별로 제외되는 주소가 있다.

[ A Class 제외 주소 ]
1. "0.x.x.x"     : All Network 주소 ( IPv4 전체 주소를 지정 할 때 사용 됨)
2. "127.x.x.x"  : Loopback 주소 ( System 내부에서 프로세스간 통신 시 사용 됨 )
3. "10.x.x.x"    : A Class 사설 IP주소 대역대 (외부 통신이 불가능한 주소 대역 )

공인 IP : 외부통신 가능 / 동일한 주소값을 여러 장치에서 사용하는 것이 불가능하다.
사설 IP : 외부통신 불가능 / 동일한 주소값을 서로 다른 네트워크에서 사용하는 것이 가능하다.
 


B Class ? ( 전체 25%) : 중간 규모 조직에게 할당
첫 번째 옥텟의 첫 번째, 두번째 Bit가 '10'으로 고정되어있는 주소는 ' B Class'
"10"00 00000 ~ "10"11 111 [ 128~ 191 ]
IP주소가 첫 번째 주소가 128 ~ 191 사이의 IP주소라면, A Class에 속한 주소

          Net-ID                             Host-ID
|------------------------------|--------------------------------|
[ 10xx xxxx . xxxx xxxx . xxxx xxxxx . xxxx xxxx ]

Net-ID ( 2^14 = 16,384개의 Network를 표현 할 수 있다. )
Host-ID ( 2^16 = 65,536개의 Host를 표현 할 수 있다. )
총 16,384개의 Network에 각 IP주소를 65,536개씩 부여가 가능한 Class가 된다.

[ B Class 제외 주소 ]
1. "169.254.x.x"   : APIPA 주소대역 ( 자동 개인 주소 지정 기술 : 운영체제 스스로
부여하는 IP주소 값)
2. "172.16.x.x"  : B Class 사설 IP주소 대역대 ( 이부 통신이 불가능한 주소 대역 )



C Class ? ( 전체 12.5%) :  소규모 조직에게 할당
첫 번째 옥텟의 첫 번째,두번째, 세번째 Bit가 '110'으로 고정되어있는 주소는 ' C Class'
"110"0 00000 ~ "110"1 111 [ 192~ 223 ]
IP주소가 첫 번째 주소가 192 ~ 223 사이의 IP주소라면, A Class에 속한 주소

               Net-ID        Host-ID
|-----------------------------------------------|---------------|
[ 110x xxxx . xxxx xxxx . xxxx xxxxx . xxxx xxxx ]

Net-ID ( 2^21 = 2,097,152개의 Network를 표현 할 수 있다. )
Host-ID ( 2^8 = 256개의 Host를 표현 할 수 있다. )
총 2,097,152개의 Network에 각 IP주소를 256개씩 부여가 가능한 Class가 된다.

[ C Class 제외 주소 ]
1. "192.168.x.x"   : C Class 사설 IP주소 대역대 ( 외부 통신이 불가능한 주소 대역)


D Class ? :  Multicast 통신을 위해 사용되는 주소 영역 ( A ~ C Class : Unicast )

E Class ? :  실험용으로 예약 된 Class [ 255.255.255.255 ] 말고는 사용 X 

 

IPv4 통신방법

[ Unicast 통신 ] : 1대1 통신이다. 
조건 : 목적지 주소가 정확하게 구분이 되야지 한다
장점 : 내가 원하는곳으로만 정확하게 보낼 수 있다
단점 : 동일한 정보를 보내려고 하면 같은 작업을 해야한다.

 

[ Broadcast 통신 ] : 1대 다수 통신(불특정 다수)
발생하는 이유 : 내가 정확한 목적지를 모르는 경우
내부 통신에서만 가능하다.
통신하면서 생기는 취약점은 대부분 Broadcast 통신 때문이다. 
그래서 Broadcast 통신 범위를 줄여주는 것이 좋다.
네트워크를 운영하는 데에 있어서는 안쓰는것이 좋다.
장점 : 1대 다수 통신을 지원하는 것, 정확한 주소를 구분할 수 없는 상황에서도
데이터를 보낼 수 있다.
단점 : 연결된 장치들에 대한 리소스 소모량이 증가한다, 보안성이 엄청 떨어짐

 

[ Multicast 통신 ] : 유닛캐스트와 브로드 캐스트를 합친 느낌
보안성도 올리려고 하면 얼마든지 올릴 수 있다.



Subneting ?

사용 이유 : 효율적인 IP사용을 위함, 성능향상이 있을 수 있다.
Subneting이 나오고 Classful -> Classless로 넘어갈 수 있었다.
보안성 올라가고 트레픽 




[ SubnetMask ]

               Net-ID        Host-ID
|-------------------------------------------------|---------------|
[ 1101 1010 . 1000 0000 . 0010 0000 . xxxx xxxx  ] -> 218.128.32.0
[ 1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 0000 0000] -> 255.255.255.0 or/24

* SubnetMask : Network-ID와 Host-ID를 이용하여 Network를 나누는데 사용
* SubnetMask : 값이 "1" 일 경우 Network-ID, "0" 일 경우 Host-ID
* Network-ID는 고정, Host-ID는 자유롭게 사용이 가능

[ Subneting ]
# 218.128.32.0/24 대역대를 할당 받음
# 3개의 Network가 필요하다.

Subneting 하는법
1)할당받은 IP를 우선 Net-ID가 어디까지인지 확인한다.
2) 10진수로 Net-ID를 적어놓는다. 그 뒤에 Host-ID는 이진수로적는다
 밑에 서브넷 마스크 또한 같이 적는다
218.128.32.0000 0000
255.255.255.0000 0000
3) 비트를 왼쪽에서 오른쪽으로 늘려가면서 구한다.(보통 3자릿수 안에서 끝남)
3개의 Network가 필요하기 때문에 IP를 바꾼다.
218.128.32.NN00 0000
255.255.255.1100 0000 (192)
4)
218.128.32."00"00 0000 ~ "00"11 1111 [ 218.128.32.0 ~ 218.128.32.63 ]
218.128.32."01"00 0000 ~ "01"11 1111 [ 218.128.32.64 ~ 218.128.32.127 ]
218.128.32."10"00 0000 ~ "10"11 1111 [ 218.128.32.128 ~ 218.128.32.191 ]
218.128.32."11"00 0000 ~ "11"11 1111 [ 218.128.32.192 ~ 218.128.32.255 ]

★모든 네트워크의 가장 첫번째 Host-ID 값은 해당 Network를 
대표하는 대표주소로 사용된다. ( 네트워크 이름 )
★모든 네트워크의 가장 마지막 Host-ID 값은 해당 Network를 
대표하는 브로드캐스트 주소로 사용된다. ( 네트워크 전체통신 )