Internet Protocol(1)

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Internet network layer

Network layer는 transport layer 밑에, link layer 위에 존재하는 layer이다.

IP datagram은 아래의 format을 따른다.

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Fragmentation and Reassembly

Fragmentation와 Reassembly는 IP에서 핵심 기술중 하나이다. 우선 MTU는 Maximum Transfer Unit의 줄임말로 최대 전송 크기를 의미한다. Fragmentation 과정에서 큰 IP 데이터그램이 네트워크 내에서 여러 개의 작은 데이터그램으로 나눈다. Reassembly과정에서 단편화된 데이터그램은 최종 목적지에서만 다시 조립하는 것이다.

Datagram의 분리와 재조립 과정을 보면 아래와 같다.

offset이 결정되는 것은 아래와 같이 계산되기 때문이다.

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IPv4 addressing

IP 주소는 호스트나 라우터 인터페이스를 식별하기 위한 32비트 식별자이다. 인터페이스는 호스트나 라우터와 물리적 링크 사이의 연결을 의미한다. 라우터는 보통 여러 개의 인터페이스를 가진다. 호스트는 대게 하나 또는 두 개의 인터페이스를 가질 수 있으며, 이는 유선 이더넷이나 무선 802.11과 같은 다양한 형태가 될 수 있다. 각 인터페이스마다 고유한 IP 주소가 있다.

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Subnets

IP 주소에서 서브넷은 high order bits로 나타내고 네트워크를 의미한다. 호스트 부분은 low order bits로 나타내고 이는 해당 네트워크 내의 특정 장치를 나타냅니다.

서브넷은 아래 그림과 같이 같은 서브넷 부분 IP주소를 가진 장치 인터페이스들로 구성되어있다. 한 서브넷안에 있는 장치들은 중간에 라우터 없이 서로 물리적으로 통신할 수 있다.

이때 high order bits가 몇개인지 아래 그림과 같이 subnet mask를 통해 알려주어야 IP주소를 정확히 찾을 수 있다.

subnet mask가 24라는 것은 앞쪽 24개의 bits는 subnet의 주소를 뒤쪽의 8개의 bits는 host의 주소를 의미하는 것이다.

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CIDR

CIDR는 Classless InterDomain Routing의 줄임말로 CIDR가 나오기 전의 방식은 Class가 있었다는 것을 알 수 있다. Class-based subnetting은 아래와 같이 A,B,C class로 나누어 host의 수에 따라 적절한 class로 배정하여 subnet을 나눠주는 방식이었다.

다만 쉽게 예상할 수 있듯 2^8 + 1 개의 host만 있어도 B-class에 배정되고 노는 IP주소가 많아져서 비효율적이게 될 것을 알 수 있다. 이러한 점을 해결하기 위해 CIDR이 고안되었다.

CIDR은 아래 그림과 같이 subnet mask의 수만 지정을 해주면 정해진 단위 없이 자유롭게 subnet part의 크기를 결정해줄 수 있다.

아래 예시를 통해 CIDR를 통해 IP를 배정해주는 방식을 알아보자.

하나 더 살펴보자.

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DHCP client-server

Dynamic Host Configuration Protocol의 줄임말인 DHCP는 말그대로 동적으로 host에 IP를 배정해주는 protocol이다. IP 주소가 지정되어있지 않은 host가 DHCP server와 통신하는 과정을 살펴보자.

이때 DHCP server가 여러개가 있다면 아래와 같이 작동한다.

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