LECTURE 03 IP 주소 체계

Difference between Modem, Router & Switch In the computer networking world, the three most ubiquitous pieces of equipment are modems, routers, and switches. These are used everywhere from the datacenter hosting Google to the internet connection in your own home. However, despite how important these three pieces of equipment are, many people are completely oblivious as to what each piece of equipment does, so in this article, we’ll attempt to clarify the difference between the modem, router and switch, and how it all fits in your home network.

Difference between Modem, Router & Switch A modem is the short way of saying “modulator, demodulator”. The primary purpose of a modem when used in a home networking environment is to establish a connection between your home internet connection and your ISP. Now you may ask, why is this necessary? Well, the reason why we need modems is because unlike a router or a switch, different types of modems can transmit and receive data on different types of physical connections. For example, a DSL modem is capable of transferring data over a standard copper telephone line, a cable modem is capable of transferring data over a coax cable line, a fiber modem is capable of transferring data over a fiber optic line, a satellite modem is capable of transferring data over a satellite connection, and well, you get the gist. Each type of modem is capable of transferring data over a different type of physical connection using a set of communications standards, or protocols, that it was designed to support. Modem/Router Combo Devices While many modems are simply just modems, there are many modems that are also modem/router combos which are not only capable of performing the duties of the modem, but are also capable of routing and switching as well. In the case of the combo modem and router, the device actually contains a modem, router, switch, and wireless access point bundled into one. This makes it easy on the ISP as only a single device needs to be used to provide a customer’s home network with internet.

Difference between Modem, Router & Switch A typical home router is designed to route data between different networks using IP, or Internet Protocol. Whereas a modem simply establishes a connection between your home network and your ISP, a router helps facilitate communications between your home’s network and the ISP’s network. This is why your computer’s IP address on your home network is different than the public IP address your ISP assigned you. Typically, home routers also include built-in switches in order to provide the ability for multiple devices to be connected on the same network. Business or enterprise routers on the other hand may not include this functionality and requires a separate, standalone switch for this purpose.

Difference between Modem, Router & Switch A switch is simply a device that connects multiple devices on the same network. Unlike a router which is capable of creating and routing between multiple networks, a switch is a device that’s designed only to facilitate communications for devices on the same network.

IP 역할과 데이터 링크 역할 Network A B IP는 목적지까지의 통신을 보장 Ethernet Coax Fiber Host A B Router IP는 목적지까지의 통신을 보장 Ethernet Coax Fiber Gib Ethernet Data Link Layer Network Layer

IP 역할과 데이터 링크 역할 IP의 목적 : 패킷을 목적지로 전달하는 것 Host A B C D Data H

목차 IP Address 클래스 기반 주소지정 서브넷팅과 슈퍼넷팅 클래스가 없는 주소지정

IP Address?! IP 주소를 통해 네트워크에 접속된 모든 호스트들 중에 통신할 상대를 식별함

IP에 의한 패킷 배송

IP Address?!

IP Address?! 서로 다른 데이터 링크 사이에서 통신이 가능하게 해주는 프로토콜 IP의 상위 층에서는 실제 통신 환경(무선 LAN, Ethernet, PPP 등)에 관계 없이 동일하게 보여야 함 데이터 링크에 따라 MTU(최대 전송 단위)가 다름

IP Address 이름이 아닌 장치에 대한 네트워크에서의 위치를 말함 유일한 IP 주소를 사용해야 하기 때문에 호스트나 라우터는 서로 같은 주소를 가질 수 없음 현재 IP 주소는 IPv4(32bit), IPv6(128bit) 체계(2진수)로 사용됨 IPv4는 32bit(4byte) 주소를 사용, 주소 공간 232 = 4,294,967,296(40억 개 이상) 32 비트의 주소를 8비트씩 4그룹으로 분리 192 . 168 . 100 . 126 1100 0000 . 1010 1000 . 0110 0100 . 0111 1110

IP Address NIC는 하나 이상의 IP 주소가 할당됨. Host A Host B Router 192.168.0.1 192.168.0.10 192.168.1.10 192.168.1.1 라우터는 2개 이상의 IP 주소를 소유 호스트는 1개 이상의 IP 주소를 소유해야 함.

IP Address IP 주소 = 네트워크부 & 호스트부 동일한 세그먼트로 연결되어 있는 호스트에는 모두 동일한 네트워크 주소를 설정 ‘호스트부’는 동일한 세그먼트 내에서 겹치지 않게 주소 할당

IP Address

클래스 기반 주소 지정 IP 주소 공간을 5개 클래스로 구분 Class 주소 개수 점유율 주소 범위 A 몇 비트로 주소의 클래스 확인 가능 Class 주소 개수 점유율 주소 범위 A (2,147,483,648) 50% 0.0.0.0 ~ 127.255.255.255 B (1,073,741,824) 25% 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255 C (536,870,912) 12.5% 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255 D (268,435,456) 6.25% 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255 E 240.0.0.0 ~ 255.255.255.255

클래스 기반 주소 지정

A class IP 네트워크 식별자 호스트 식별자 00000000 0.x.x.x 00000000 00000000 00000000 01111111 127.x.x.x 11111111 11111111 11111111 10000000 [ Example ] 같은 네트워크에 사용 가능한 IP는 네트워크 식별자는 10 10.0.0.0 IP 주소가 A class IP이므로, 10.0.0.5 00001010 호스트 식별자는 0.0.5 10.255.255.255

B class IP 네트워크 식별자 호스트 식별자 10000000 00000000 128. 0 .x.x 00000000 00000000 10111111 11111111 191.255.x.x 11111111 11111111 11000000 00000000 [ Example ] 같은 네트워크에 사용 가능한 IP는 네트워크 식별자는 160.10 160.10.0.0 IP 주소가 B class IP이므로, 160.10.0.5 1010 0000 호스트 식별자는 0000 1010 0.5 160.10.255.255

C class IP 네트워크 식별자 호스트 식별자 11000000 00000000 00000000 192. 0 . 0 .x 00000000 11011111 11111111 11111111 223.255.255.x 11111111 [ Example ] 같은 네트워크에 사용 가능한 IP는 네트워크 식별자는 200.4.5 200.4.5.0 IP 주소가 B class IP이므로, 200.4.5.10 11001000 호스트 식별자는 00000100 10 200.4.5.255 00000101

특수 목적 IP Network ID 또는 Host ID의 주소가 모두 ‘0’이거나 ‘1’인 경우 네트워크 주소 특수주소로 할당, 실제 호스트의 주소로 사용되지 않음 네트워크 주소 호스트 주소가 모두 ‘0’인 경우 블록에서 첫 번째 주소로 인터넷 상에서 네트워크 자체를 의미함 라우터가 네트워크 주소를 기반으로 패킷 경로 지정

클래스 기반 주소 지정 구분 설명 클래스 A 네트워크 내에 많은 수의 호스트나 라우터를 사용 27-2(126) : 각 네트워크 당 16,777,216 개의 주소 클래스 B 214(16,384) 개의 서로 다른 Netid를 가짐 각 블록은 65,536 개의 주소를 가짐 네트워크 내에 만 여 개 정도의 호스트나 라우터 사용 클래스 C 221(2,097,152) 개의 블록을 나뉨 각 블록에는 256개의 호스트를 가질 수 있음 클래스 D 멀티캐스팅을 위해 설계 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255 멀티캐스트 주소

마스크 마스킹(호스트 주소와 마스크 간에 비트별 AND연산을 수행하는 것) 마스크 비트 값 ‘0’과 연산 수행 시 무조건 0이 됨 각 클래스별 디폴트 서브넷 마스크 Class 2진 마스크 10진 마스크 A 11111111 00000000 00000000 00000000 255 . 0 . 0 . 0 B 11111111 11111111 00000000 00000000 255 . 255 . 0 . 0 C 11111111 11111111 11111111 00000000 255 . 255 . 255 . 0

디폴트 마스크로 네트워크 주소 찾기 210.100.100.1 255.255.255.0 210.100.100.0 1101 0010 . 0110 0100 . 0110 0100 . 0000 0001 1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 0000 0000 1101 0010 . 0110 0100 . 0110 0100 . 0000 0000 IP주소 서브넷 마스크 네트워크 주소 150.150.100.1 255.255.0.0 150.150.0.0 1001 0110 . 1001 0110 . 0110 0100 . 0000 0001 1111 1111 . 1111 1111 . 0000 0000 . 0000 0000 1001 0110 . 1001 0110 . 0000 0000 . 0000 0000 IP주소 서브넷 마스크 네트워크 주소

특수 주소 특수 주소 Net ID Host ID 발신지/목적지 네트워크 주소 특정 네트워크 모두 “0” - 직접 브로드캐스트 주소 모두 “1” 목적지 주소 제한된 브로드캐스트 주소 현재 네트워크에 있는 호스트 발신지 주소 현재 네트워크에 있는 특정 호스트 특정 호스트 루프백 주소 127 임의의 호스트

특수 주소 네트워크 주소 : 클래스 A, B, C에서 블록의 첫 번째 주소

특수 주소 직접 브로드캐스트 주소 HostID가 모두 ‘1’인 주소 라우터가 특정 네트워크 내에 있는 모든 호스트에게 패킷을 보낼 때 사용됨

특수 주소 제한된 브로드캐스트 주소 Netid와 hostid가 모두 1인 주소 현재 네트워크 내의 다른 모든 호스트에게 메시지를 전송

특수 주소 현재 네트워크에 있는 호스트 Source address로 사용 호스트가 자신의 IP 주소를 찾기 위해 source address(0,0,0,0)를 사용하고 목적지 주소에 255.255.255.255를 하여 부트스트랩 서버에게 메시지를 보냄

특수 주소 루프백 주소 Ping 테스트 : 패킷 처리 과정 확인을 위해 사용 실행 중인 클라이언트 프로세스가 동일한 시스템 상 에 있는 서버 프로세스에게 메시지를 전송하기 위해 사용

특수 주소 사설 IP Zeroconf address 인터넷과 독립적인 사설망에서 TCP/IP를 사용할 경우 사용 클래스 A용 사설 IP: 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 클래스 B용 사설 IP: 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255 클래스 C용 사설 IP: 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 Zeroconf address DHCP 등으로 네트워크 설정을 못하였을 때(IP 주소를 못 받아 올 때) 임의로 배정되는 주소 169.254.0.0 ~ 169.254.255.255

서브넷팅

서브넷팅 서브넷 마스크 서브넷 마스크가 ‘1’ = 네트워크 부분 서브넷 마스크가 ‘0’ = 호스트 부분 IP 주소를 가지고 어느 부분까지가 네트워크인지 어느 부분까지가 호스트인지 구별하기 위한 역할 담당 서브넷 마스크가 ‘1’ = 네트워크 부분 서브넷 마스크가 ‘0’ = 호스트 부분 210.100.100.1 255.255.255.0 210.100.100.0 1101 0010.0110 0100.0110 0100.0000 0001 1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000 1101 0010.0110 0100.0110 0100.0000 0000 IP주소 서브넷 마스크 서브넷 네트워크

서브넷팅 서브넷의 수 23 = 8 각 서브넷 당 가능한 호스트 주소의 수 213=8,192 각 서브넷의 첫 번째 주소(hostID가 모두 ‘0’)는 서브네트워크 주소 각 서브넷에서 마지막 주소(hostID가 모두 ‘1’)는 브로드캐스트 주소

서브넷팅과 슈퍼넷팅

클래스가 없는 주소 지정 CIDR(Classless Inter Domain Routing) 클래스 기반의 주소 할당이 제한적이므로 클래스가 없는 지정 방식 Prefix : 클래스 주소 지정 방식에서의 netid 와 유사(프리픽스의 길이는 n) Suffix : 클래스 주소 지정 방식에서의 hostid와 유사(서픽스 길이는 32-n) 마스크 : 네트워크 주소를 찾아냄. n은 마 스크 길이

클래스가 없는 주소 지정 /n Mask /1 128.0.0.0 /9 255.128.0.0 /17 255.255.128.0 /25 255.255.255.128 /2 192.0.0.0 /10 255.192.0.0 /18 255.255.192.0 /26 255.255.255.192 /3 224.0.0.0 /11 255.224.0.0 /19 255.255.224.0 /27 255.255.255.224 /4 240.0.0.0 /12 255.240.0.0 /20 255.255.240.0 /28 255.255.255.240 /5 248.0.0.0 /13 255.248.0.0 /21 255.255.248.0 /29 255.255.255.248 /6 252.0.0.0 /14 255.252.0.0 /22 255.255.252.0 /30 255.255.255.252 /7 254.0.0.0 /15 255.254.0.0 /23 255.255.254.0 /31 255.255.255.254 /8 255.0.0.0 /16 255.255.0.0 /24 255.255.255.0 /32 255.255.255.255

클래스가 없는 주소 지정

IP 주소 관련 NAT(Network Address Translation)

IP 주소 관리

주소 구하기 주소가 140.120.84.24/20라면 네트워크 주소, 이 주소가 속해 있는 네트워크 내의 호스트 주소 수, 마지막 주소를 구하라. 140.120.84.24 128 64 32 16 8 4 2 1 128 64 32 16 8 4 2 1

주소 구하기 주소가 140.120.84.24/20라면 네트워크 주소, 이 주소가 속해 있는 네트워크 내의 호스트 주소 수, 마지막 주소를 구하라. 프리픽스의 길이가 20이므로 서픽스의 길이는 12(=32-20)이다. 네트워크내의 호스트 주소 수 = 212 = 4,096 마스크는 20개의 “1”과 12개의 “0”을 가짐. 즉, 마스크의 보수는 00000000 0000000 00001111 11111111 0.0.15.255 마지막 주소를 찾기 위해 시작 주소에 마스크의 보수를 더함   140 . 120 . 80 . 0 +) 0 . 0 . 15 . 255 ----------------- 140 . 120 . 95 . 255

서브넷팅 어떤 ISP 회사가 130.34.12.64/26 네트워 크 할당 받음 4개의 서브넷이 필요함