CCNA (5) - OSI 3계층

OSI 3계층 - Network Layer

네트워크 계층은 패킷을 네트워크상의 목적지로 라우팅하는 역할을 수행한다.

서비스 품질을 담당한다.
*서비스 품질 : 다른 레벨의 트래픽보다 더 나은 수준의 서비스를 필요로하는 특정 유형의 트래픽이 존재한다.
  예를 들어, 비디오와 같은 미디어 서비스를 IP를 통해 실행한다면 지연에 민감하기 때문에 이메일 등의 서비스보다는 더 나은 품질을 제공해야 한다.  

• IP (Internet Protocol)
  가장 유명한 3계층의 프로토콜. IPv4/IPv6등이 존재한다.
  IP는 연결을 가진 프로토콜이기 때문에 3계층에서는 응답이 없다. 4계층에서 TCP 및 응답을 사용하거나, 상위 계층에 내장하여 안정적인 트래픽을 유지할 수 있다.
• ICMP (Internet Control Message Protocol)
  ping 등에 사용되는 프로토콜
• IPSec
  보안 암호화 통신 프로토콜

IP 주소 지정은 3계층에 구현된 논리적 주소 지정의 체계이다.
네트워크 설계자는 IP주소 지정을 사용해 전체 네트워크를 서브넷이라고 불리는 작은 하위 네트워크로 분할한다.

 

IP 헤더 (IPv4)

• 두번째 행
  이더넷과 같은 다양한 미디어 유형에는 최대 전송 단위 크기 (= 패킷의 최대 크기)가 존재한다.
  이보다 더 큰 와이어에 패킷 전송을 시도하면 fragment 라는 더 작은 부분으로 분할된다.
  IP 헤더의 두번째 행은 fragment를 추적하는데 유용하다.
  
  
• 세번째 행
  <8bit TTL>
  패킷이 라우터를 통과할 때마다 라우터는 TTL필드를 하나씩 감소시키고, TTL 필드가 0이되면 라우터는 패킷을 삭제한다.
  이는 라우팅 루프를 방지하여, 패킷이 목적지에 도달하지 못하고 네트워크 주위를 끝없이 순환하는 에러를 예방한다. (속도저하 방지)
  하지만 이는 근본적인 문제를 해결하는 방식은 아니며, 루프를 고쳐야 트래픽이 정상적으로 목적지에 도달하게 된다.
  
  <8bit Protocol>
  4계층 정보 유형(TCP/UDP)을 지정한다.
  
  <16bit Protocol>
  패킷이 전송중에 손상되지 않았는지를 확인
  
  
• 네번째 행, 다섯번째 행
  패킷의 출처를 지정하는 source IP 주소
  패킷이 어디로 가는지를 지정하는 destination IP 주소
  
  
• 여섯번째 행
  추가 정보를 입력하는 헤더 옵션

 

IP 네트워크 트래픽 유형

유니캐스트 트래픽

단일 목적지 호스트로 이동

브로드캐스트 트래픽

서브넷의 모든 호스트로 이동

스위치에 연결된 다른 모든 PC로 이동한다.
중간에 라우터로 전송된 트래픽의 경우, 라우터가 트래픽을 삭제해서 그 뒤로는 브로드캐스트 트래픽을 전송하지 않는다.

즉, 하나의 복사본이 수신자의 요청 여부와 무관하게 네트워크의 특정 부분 내 전체에 흘러드는 걸 의미한다.

멀티캐스트 트래픽

관심있는 다수의 호스트로 이동

하나의 사본을 여러 다양한 목적지로 보낸다.
여러 수신자를 거치지만, 대상이 지정되어 있다. (전송 받기 전 요청 필요)

 

IP 주소 확인하기

Windows

> ipconfig

# IP Address, Subnet mask , Default Gateway 확인 명령어
ipconfig

 

Linux/Mac

> ifconfig

# IP Address, Subnet mask 확인 명령어
ifconfig

# Default Gateway 확인 명령어
ip route

 

Cisco Router

> show ip interface

# 활성프롬프트로 이동
enable

# IP 주소(만) 확인
show ip interface brief

# IP Address, Subnet mask 확인 명령어
show ip interface

 

주소 설정 방식

Static Addressing (정적) vs Automatic Addressing (동적)

고정 장비, 서버, 네트워크 인프라 처리 장치 (라우터, 스위치, 방화벽 등) 및 프린터 장치와 같은 중요 장치에는 IP주소를 수동으로 할당하고, 노트북이나 데스크톱 PC에는 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)를 통해 자동으로 IP주소를 부여한다.

 

서브넷 마스크

호스트는 연결된 스위치를 통해 같은 서브넷 상의 다른 호스트에게 직접 트래픽을 보낼 수 있다.
만약 다른 서브넷 상의 호스트에게 트래픽을 보내려면 라우터가 필요하다.
라우터는 서로 다른 서브넷을 연결하고 그 사이의 트래픽을 전송하는 장치이다.

즉, 호스트는 목적지가 같은 서브넷 상에 있는지 파악해야하며 만약 같은 서브넷 상에 있다면 트래픽을 직접 전송하고, 다른 서브넷 상에 있을 경우 로컬 라우트 즉, 기본 게이트웨이 (Default Gateway)를 통해야한다.
호스트는 목적지 IP주소와 자신의 IP주소 및 서브넷 마스크를 비교함으로써 같은 서브넷 상에 위치하는지 판단할 수 있다.

서브넷 마스크는 연속적인 1과 0으로 이뤄져 있다. 11101101과 같이 1과 0을 섞는 것은 허용되지 않는다.

 

호스트 IP주소는 네트워크 부분 / 호스트 부분 으로 나눠진다.
이 경계선을 정의하는 것이 서브넷 마스크이다.

호스트 IP 주소: 192.168.10.15 / 서브넷마스크: 255.255.255.0

1) 호스트 IP 주소와 서브넷 마스크를 이진법으로 변환한다.
2) 서브넷 마스크에서 1은 네트워크 주소를, 0은 호스트 주소를 나타낸다.
3) 따라서 네트워크 주소 부분은 192.168.10, 호스트 주소 부분은 .15이다.

 

[네트워크 주소 부분 관련]
만약 호스트가 192.168.10으로 시작하는 IP 주소를 가진 다른 호스트와 통신을 하려는 경우, 목적지가 동일한 서브넷에 전송하는 것이므로 직접 전송하게 된다. 그렇지 않으면 라우터를 거쳐야 한다.

[호스트 주소 부분 관련]
호스트 해당 특정 서브넷 상의 서로 다른 호스트 (PC, 서버, 프린터, 라우터 인터페이스 등) 에게 할당하기 위한 부분

특정 서브넷 내에서 호스트 주소는 고유해야 한다. (10.10.10.10이랑 10.10.20.10은 다른 서브넷에 존재하기 때문에 중복주소 x)
호스트에 해당하는 번호가 연속적일 필요는 없다. (특정 서브넷 내에 하나의 호스트가 10.10.10.10 , 다른 호스트가 10.10.10.20이어도 괜찮다.)

 

주의)
모두 0으로 이루어진 호스트 포션은 네트워크 ID 즉, 네트워크 주소를 나타낸다. (192.168.10.0)
모두 1으로 이루어진 호스트 포션은 브로드캐스트 주소를 나타낸다. (192.168.10.255)

위 두개의 주소는 개별 호스트에게 할당할 수 없다.

 

서브넷 마스크 슬래시 표기법

• 십진수 표기법
  255.255.255.0
• 슬래시 표기법
  /24 

 

네트워크 주소 표기 주의하기

호스트에 할당할 수 있는 주소는 10.0.0.1 ~ 10.255.255.254  (10.255.255.255 는 브로드캐스트 주소이다.)