TCP/IP 네트워크 이해하기 (3) - 3계층에서 하는 일 ,ARP

1계층과 2계층 요약

 

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1계층 (물리계층)

1계층은 물리 계층이었고, 핵심적인 역할은 디지털 신호를 아날로그 신호(전기 신호) 로 변환하거나 아날로그 신호(전기 신호)를 디지털 신호로 변환해주었다. 기본적은 1:1 통신을 지원하지만, 더미 허브를 통해 정확히 신호를 어디로 전달할지 몰라도, 브로드 캐스팅 방식으로 연결된 모든 컴퓨터에 신호를 전달할 수 있었다.

 

2계층 (데이터 링크 계층)

2계층은 데이터 링크 계층 이었고, 핵심적인 역할은 핵심적인 역할은 MAC 주소 테이블을 가지고 있으며, MAC 주소를 통해 특정 노드를 목적지로 갖는 통신이 가능했다. MAC 주소를 통해 통신을 하면, 주소를 모르고 무작정 보내는 것보다 휠씬 통신 효율이 좋다. 만일 연결지 컴퓨터의 MAC주소가 테이블에 등록되어 있지 않다면, 연결된 모든 컴퓨터에 신호를 보내는 플러딩 이라는 행위를 통해 연결된 컴퓨터들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블에 등록했다.

 

 

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3계층인 네트워크 계층에서는?

• 실제 물리적 주소는 사람이 입력하기 복잡하다.  좀 더 간단한 ip 주소를 가지고 통신한다.
• 2계층은 맥주소를 이용하고 3계층은  ip 주소를 사용한다.

3계층의 기능

3계층은 다른 네트워크 대역, 즉 멀리 떨어진 곳에 존재하는 네트워크까지 어떻게 데이터를 전달할지 제어하는 일을 담당한다.

서로 다른 LAN 을 연결하기 위해서는 3계층이 필요하다.

발신에서 착신까지의 패킷의 경로를 제어한다.

 

그렇다면 서로 다른 네트워크란 무엇을 말하는 것일까? 

네트워크란 말 자체가 포괄적인 의미가 있지만, 여기서는 2계층을 공부할때 배웠던 스위치로 연결된 컴퓨터들의 집합을 1의 네트워크라 하자.

2계층인 데이터링크 계층은 MAC 주소를 이용하여 스위치에 등록된 컴퓨터에게 데이터를 보낼 수 있었다. 그런데 다른 스위치에 등록된 컴퓨터에게 어떻게 데이터를 보내야할까?

다른  스위치의 주소를 알고 싶다!

 

라우터의 등장

 

다른 스위치(네트워크) 에 있는 컴퓨터에 데이터를 보내기 위해서는 라우터라는 네트워크 장비가 필요하다. 또한 다른 네트워크에 존재하는 컴퓨터에 데이터를 보내려면 IP 주소라는 것을 알고 있어야 한다.

ip 주소는 네트워크 상에서 컴퓨터를 구분하는 컴퓨터의 고유한 주소이다.

 

라우터 - 네트워크 계층의 통신장비 : 서로 다른 네트워크끼리 데이터를 전달해주는 장비이다.

즉, "길을 안내해 주는 네트워크 우체국" 역할이다.

라우터는 편지를 어디로 보내야 하는지 주소(IP)를 보고 길을 선택해주는 장치입니다.

 

 

WAN 에서 통신할 떄 사용하는 IP  주소 

라우터의 필요성

라우터는 위에 설명했든, 스위치로 연결된 서로 다른 네트워크들이 통신하는데  필요한 장비이다. 스위치는 아무리 붙여도  동일한 네트워크에 존재하게 되는 반면, 라우터에 스위치는 연결하게 되면 비로소 서로 다른 네트워크에 존재하게 되는 것이다.

 

스위치에 다른 스위치를 연결한 경우

L2 의 역할만 하기 때문에 같은 네트워크에 존재하게 된다.

오직 MAC 주소만으로 분간될 것이다.

 

스위치에 라우터를 연결한 경우

네트워크를 구분하는 네트워크 ID 가 다른것을 볼수 있다. 왼쪽 스위치는 네트워크 ID 는 192.168.0 이며  오른쪽 스위치의 네트워크 ID 는 192.168.1 이다.

VPC  를 구축할 때 이를 서브넷팅이라고도 한다.'

 

서브넷은 하나의 네트워크를 여러 개의 더 작은 네트워크(서브네트워크) 로 나누는 것이다.

서브넷을 나눈 핵심 목적 - 같은 서브넷으로 구성돼 있는 호스트들끼리는 더 적은 라우터를 경유해서 통신할 수 있다.

이것이 핵심적인 목적이다.

부수적 목적 - 목적은 망분리를 하고 브로드캐스트의 범위를 줄이기위해서이다.

 

 

라우터에서 게이트웨이의 주소

게이트웨이란 해당 네트워크를 출입할 수 있는 출입구와 같은 역할을 한다. 일반적으로 해당 대역의 1번 호스트 ID 인 라우터의 IP 주소가 게이트웨이 주소가 된다.

위와 같은 원리로 공유기에서 보통 192.168.0.1 이 공유기 서버에 접속하는 주소이다. 일반적인 라우터에서 포트 수를 줄이고 NAT 라 불리는 주소 변경 기능을 추가한 것이 공유기이다.

 

arp 프로토콜

요청 arp 패킷을 확인해보자!

우선 하드웨어 타입을 볼 수 있다.

• Ethernet 를 나타내는 00 01 이다. 아마 변경될 일은 없을 것이다.

 

다음은 IPv4 를 나타내는 08 00 이다.  그다음은 하드웨어 길이인 06 , 다음에는 프로토콜 길이인 04 가 적혀있다.

Operation Code 요청이므로 00 01 이 적혀있다.

Sender Ip 를 살펴보면 192.168.41.1 번을 쓰는 누군가가 통신을 위해  브로드캐스트 중이다.

 

목적지가    Target MAC address : 00:00:00:00:00:00 인것을 확인할 수 있다. 상대방 ip 에 대한  MAC 주소를 알 수 없으니 브로드 캐스트 요청을 보내는 것이다.

 

2계층인 Ethernet 헤더에는 arp 타입인 08 06 이 붙는 것을 확인 할 수 있다.

 

응답 arp 

응답 arp 는 응답 코드가 00 02 가 된것을 볼 수 있다.

 

arp 요청 프로토콜과 요청에 맞는 응답 프로토콜을 확인 할 수 있다.

192.168.45.66 에 요청 (브로드 캐스트 통신)을 보내고 192.168.45.66 pc 가 응답 (1:1 통신 유니캐스트)을 보낸것을 확인할 수 있다.

ㅂ

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