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Layer 1 : 물리
Layer 2 : 데이터링크(랜/WAN)
Layer 3 : 네트워크 계층네트워크층 서비스
기능
- 서로 다른 네트워크(랜 or WAN)을 연결하는 기능
- 양단간 전달(End-to-End Delivery)
- 전송 당위: 패킷/데이터그램
- 대표적인 프로토콜 : IP
-> 이 사이에 Interface(TCP/IP : 인터넷)(라우터)가 필요하다.
네트워크층에서 통신 Alice - R2 - R4 - R5 - R7 - Bob
|<------------------------------>|
End - to - End Delivery -> 서로 끝에 있는 것을 통신
패킷 스위칭
Switching(교환 방식)
회선 교환(Circuit)
패킷 교환(Packet_
- Datagram : Connection-less(비연결형)
- 가상회선(Virtual Circuit) : Connection-oriented(연결 지향형)A - R1 - R2 - R3 - R4 - B
가상회선 14 - 66 - 22 - 77 (VCI)Datagram 방식
virtual-circuit(가상회선) 방식
네트워크의 성능
지연(Delay)
- 전송지연(transmission) : 전송량(amount of data)
- 전파지연(propagation) : 전송 거리(distance): 필요악
- 처리지연(process): CPU 능력
- 큐잉(queueing) : 입출력 버퍼의 크기(적정의 크기)
* too small : loss / too big : wait(delay)
* 확율밀도함수 : ~~ 분포(이산분포/베르누이분포)
: Poisson distributuion(포아송 분포)
--> 인터넷 상의 패킷의 전송 형태에 적절
: MIPP /- 처리량(throughput) : 대역폭
- 패킷 손실률(지연/손실)
QoS(Quality of Service)
- 음성 데이타: 손실에 민감한 데이타(loss-sensitve)
- 영상 데이타: 지연에 민감한 데이타(delay-sensitive)
~~ ATM : loss QoS : 10^(-9)(1억분의 1)혼잡 제어
성능을 향상시키기 위한 메커니즘이다.
부하에 따른 패킷 지연과 처리량 -> 부하가 임계점을 넘어서게 되면 지연이 무한대가 된다.
초크 패킷
혼잡을 알리기 위해 노드에서 근원지로 전송되는 패킷이다.
-> 이것이 가능한 이유는 End-to-End 방식이기 때문이다. 이 방식으로 근원의 IP를 알 수 있기 때문이다.
IPv4 주소
1) 버전 4 / 6
2) 인터넷상의 서로를 인식하는 문제
--> 기존의MAC 주소는 곤란(랜/WAN 방식마다 호환이 불가능)
--> 서로 이해할 수 있고 유일한 주소 체계를 도입(IP 시스템)
3) 버전 4: 32 비트 체계
4) x. y. z. w(각 8 비트씩 십진수로 표기): dotted decimal notation
5) 32 bit = 2^32 = 43(인구대비주소 고갈 문제 발생)
6) class 라는 개념으로 관리
- A/B/C/D/E7) 한개의 IP 주소에는 network ID + host ID
예) 단지이름 + (동,호수)
-> network ID ==> host ID
-> N/W : Network ID
클래스 기반의 주소지정에서 각 주소 공간의 점유율
예)
131.56.23.563의 클래스?
131 = 128 + 2 + 1
-> 10000011 -> Class B
142.0.255.127은 어떠한 가?
142 = 128 + 8 + 4 + 2 = 10001110 -> Class B
Network : 142.0.0.0
Host : 0.0.255.127
Range: 142.0.0.0 ~ 142.0.255.255
할당 가능 한 영역: 142.0.0.1 ~ 142.0.0.254
Network ID : 142.0.0.0
Broadcast: 142.0.255.255
-> 142.0.255.127은 할당 가능하다.
예외) -> 개인에게 할당이 안되는 것
1) 자기 자신의 IP: Loopback Test 용이다.
2) N/W ID or Host ID가 모두 '0'비트 : only itself
3) N/W ID or Host ID가 모두 '1'비트 : broadcast(모두다)
슬래시 표기법
예)
뒤의 숫자를 통해서 Class를 알 수 있다.
하지만 이상한 숫자도 있다. -> 25
-> 이런 숫자는 CIDR(Classless)
=> subnetting이라고 한다.
167.199.170.82
1) 이 주소의 Network ID
IP 주소 & Subnet Mask(비트 연산)
167. 199. 170.010 10010(82)
& 11111111.11111111.11111111.111 00000
197. 199. 170.010 00000
==> 167.199.170.64(first address)
2) subnet mask : 네트워크 모드 '1'로, 호스트를 모드 '0'으로
: 11111111.11111111.11111111.111 00000
: 255. 255. 255. 224
3) broadcast : 167.199.170.95 (last address)
4) How many allocable hosts ? : 2^5 - 2 = 30개
* 212.38.74.141 /28
=> 이 IP가 속한 네트워크의 default router IP를 구하라
단, 기본 라우터는 네트워크의 마지막 주소로 할당한다
내 답
default router: 212.38.74.159
정답
1) subnet mask
255.255.255.1111 0000 : 255.255.255.240
2) Network ID(First address) : 212.38 .74. 128
212. 38. 74. 141(128+8+4+1)
255.255.255.1111 0000
212. 38. 74. 1000 0000(128)
3) Broadcast(last Address) : 212. 38. 74. 143
212. 38. 74. 141(128+8+4+1)
255.255.255.1000 1111(143)
212. 38. 74. 143
4) Range : 212.38.47.128 ! 212.38.74.143
5) Allocable Range: 212.38.74.129 ~ 212.38.74.142
: 2^4 - 2 = 14 대
6) Default Router : 212.38.74.142 -> 정답이다.가변 subnet
1) 192.168.165.34/26 (고정 subnet)
실습실 4개에 30대씩을 할당 --> 서브네팅(subnetting)
2) 실습실 1 : 192.168.165.00 000000 ~ 00 111111 (X)
실습실 2 192.168.165.01 ~ 01 111111
실습실 3 192.168.165.10 ~ 10 111111
실습실 4 192.168.165.11 ~ 11 111111 (X)
----
subnet
ID
실습실 1 : 192.168.165.00 000001 ~ 00 111110
192.168.165.1 ~ 192.168.165.62(2^6 - 2)
실습실 2 192.168.165.01 000001 ~ 01 111110
192.168.165.65 ~ 192.168.165.126(2^6 - 2)
실습실 3 192.168.165.10 000001 ~ 10 111110
192.168.165.129 ~ 192.168.165.190(2^6 - 2)
실습실 4 192.168.165.11 000001 ~ 11 111110
192.168.165.193 ~ 192.168.165.254(2^6 - 2)
- 실습실 3의 기본 라우터의 주소 : 192.168.165.190
-> 하지만 모두 0 또는 1이 되는 것은 안된다.
그래서 이것을 살리기 위해서 Router의 옵션 ip subnet zero 옵션을 채택합니다.
가변 subnet
192.168.165.34/24
실습실 1: 100대 / 실습실 2: 60대 /실습실 3 : 30대/실습실 4 : 15대피자
피자한판(256) -0 반쪽A(128) :실습실 1 /25(0)
-1 반쪽B(128) - 0 반쪽A(64) : 실습실 2 /26(10)
- 1 반쪽B(64) - 0 반쪽A(32) : 실습실 3 / 27(110)
- 1 반쪽B(32) - 0 반쪽A(16) : 실습실 4/28(1110)
- 1 반쪽B(16) /28(1111)
실습실 1: 192.168.165.0 0000001 ~ 192.168.165.0 1111110 /25
192.168.165.1 ~ 192.168.165.126(2^7 - 2)
실습실 2: 192.168.165.10 000001 ~ 192.168.165.10 111110 /26
192.168.165.129 ~ 192.168.165.190(2^6 - 2)
실습실 3: 192.168.165.110 00001 ~ 192.168.165.110 11110 /27
192.168.165.193 ~ 192.168.165.222 (2^5 - 2)
실습실 4: 192.168.165.1110 0001 ~ 192.168.165.1110 1110 /28
192.168.165.225 ~ 192.168.165.238(2^4 - 2)각 실습실의 default router ip?
실습실 1 192.168.165.126
실습실 2 192.168.165.190
실습실 3 192.168.165.222
실습실 4 192.168.165.238-> 왜 실습실 4에 나머지 블록을 다 넣지 않는 것인가?
이유 : 나중에 다른 실습실이 올 때, 할당하려고
고정보다 가변이 훨신 많다.
문제 18.5
할당 받은 네트워크
14.24.74.0 /24 -> 2^8 = 256 - 2 = 254개를 사용할 수 있다.
3 subnets
- 10개 -> 마지막
- 60개 -> 2번쨰
- 120 개 --> 제일 큰거를 먼저 할당
1) 120개 --> 254/2 = 127개
14.24.74.0 0000000 ` 14.24.74.0 1111111
NW ID(First Address) : 14.24.74.0
Broadcast(Last Address) : 14.24.74.127
Range : 14.24.74.1 ~ 14.24.74.126 /25
2) 60개 --> 127 / 2 = 63개
14.24.74.10 000000 ~ 14.24.74.10 111111
NW ID(First Address) : 14.24.74.128
Broadcast(Last Address) : 14.24.74.191
Range : 14.24.74.129 ~ 14.24.74.190 /26
3) 10개 --> 127 /2 = 63 / 2= 31 / 2 = 15개
14.24.74.1110 0000 ~ 14.24.74.1110 1111
NW ID(First Address) : 14.24.74.224
Broadcast(Last Address) : 14.24.74.239
Range : 14.24.74.225 ~ 14.24.74.238 /28--> IP의 26이라는 숫자는 가변으로 변할 수 있다.
-->자동화 방식을 만들어 진다.DHCP
Host가 요청하 때 일시적으로 사용할 수있는 IP를 할당하고록 설정할 수 있다.
주소 고갈(Address Starvation)
- IPv4 : 43억개
==> IOT(사물인터넷) --> 1인당 100개의 IP가 필요할지 도 모른다
1) 유동 IP(<->고정 IP) : 필요할 때만 할당
- DHCP
- 유무선 공유기
2) 사설 IP(<-> 공인 IP) : 한 기관/조직내에서만 사용하는 IP
- NAT
- 유무선 공유기
==> 궁극적인 해결책이 아니다. 임시방3) 새로운 주소 체계를 도입
-IPv6
-IPng(next generation)DHCP 메시지 형식
옵션 형식 DHCP 동작
Server: 공유기
Client : 내 컴퓨터
공유기를 찾기 위해 DHCPDISCOVER을 보낸다
-> 포트가 67(정해진 규칙)을 찾는다
-> 67은 서버, 68클라이언트
Server가 받으면 DHCPOFFER를 클라이언트에게 준다.
-> 브로드캐스트로 연결되어있는 곳에 다 보낸다.
DHCPREQUEST를 보내서, 쓴다는 의사를 준다
DHCPACK를 보내서, 준다는 것을 알려준다
DHCP의 동작하는 과정
공유기로 부터 IP 할당 받는 과정
INIT(초기화) 상태가 된다.
-> 제안을 받으면 클라이언트는 SELECTING 상태로 이동
-> 요청하기 위해 REQUESTING 상태
-> BOUND 상태로 이동해서 IP 주소를 사용한다.
만약, 주소 임대가 50%가 만료되면 RENEWING 상태로 이동해서 주소를 갱신
또, 주소 임대가 갱신되지 않고 75%가 만료되면, REBINDING 상태로 이동한다.
NAT
문제 1)
사설 공인
서로다르다 25.4.30.23
서로다르다 25.4.30.23
-> Port를 다르게 한다.
* Port번호 : 4계층의 주소 개념
DHCP는 서버에서 사용할 수 없다
노랑색에 있는 IP들: 사설 IP이다.
200.24.5.8: 공인 IP
공인IP로 바뀐다.
여러가지 사설IP들은 ------------------------> 인터넷
IP 패킷의 포워딩
포워딩: 패킷이 목적지로 향하도록 패킷을배치하는 것이다.
문제 180.70.65.140의 목적지를 가지고 R1에 도착할 때 포워딩 과정
==> 라우팅 테이블은서브넷 마스크를 내림 차순으로 정렬해야 한다.(Longest Mask Matching)
1. 180.70.65.192/26 하고, 비트 AND 연산을 한다. --> 180.70.65.128로, 매칭이 안된다.
2. 180.70.65.128/25 하고, 비트 AND 연산을 한다. --> 18070.65.128로, 매칭이 된다, Interface 번호 m0은 패킷 전송을 위해 추출된다.
레이블 기반 포워딩
==> 이 방식은 너무 시간이 많이 걸린다
MPLS
-> MPLS Header: 색깔을 붙히는 것이다.
색깔을 보고, 빠르게 검색해서 찾아갈 수 있다.