스마트 네트워크 03 ] MAC주소 / IP주소 / Class / Classless

1. Pre-Test

1. 네트워크의 총 개수는?
   라우터는 서로 다른 네트워크를 연결하는 장치이므로, 오른쪽 그림처럼 총 6개로 이루어져 있습니다.
2. 네트워크A의 네트워크 주소는? 모든 네트워크의 크기는 200으로 가정했으므로 최대 호스트주소는 8비트까지 사용한다는 것을 알 수 있습니다. 그러므로, 네트워크A의 주소는 223.1.1.0입니다.
3. 네트워크A의 서브넷마스크는? 네트워크 주소를 24비트까지 활용했으므로, 255.255.255.0입니다.
4. 틀린 IP주소를 모두 찾고 알맞게 수정하라. 동일한 네트워크 아래 같은 네트워크주소를 갖고, 다른 네트워크끼리는 다른 네트워크 주소를 할당해야하므로,

A,B,C네트워크에서 사용한 223.1.1.0 / 223.1.2.0 / 223.1.3.0을 제외한 223.1.4.0 / 223.1.5.0 / 223.1.6.0으로 바꿔줍니다. 따라서 223.1.1.5는 223.1.4.5로 변경하면 알맞게 수정됩니다.

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여기까지 프리테스트를 완료했습니다. 앞으로는 왜 이렇게 되는지 이론적 지식을 자세하게 살펴보도록 하겠습니다.

2. MAC주소(48bit)

맥주소는 최상위 주소 관리기관(IEEE)에서 할당한 제조사 번호 (제조사의 번호)와 (제조사에서 일련 번호 할당)제조사가 부여한 일련번호로 구성되어있습니다.

때문에 유니크한 주소가 만들어지며 이는 장치의 ROM에 저장됩니다. 하지만 이는 다른 네트워크와 통신할 때 사용하지 못하며, Ethertnet, WiFi 네트워크(이더넷 스위치, 와이파이 AP)등에서만 사설IP를 찾아가기위해 맥주소테이블을 통해 활용됩니다.

* 브로드캐스트
16진수로 나타내며, 48비트 모두를 1로 둔 FFFFFFFFFF주소를 브로드캐스트 주소라고 한다.
(사용 예시, 내 라우터의 IP주소는 아는데 MAC주소를 모르는 경우, 라우터의 IP주소에 브로트캐스팅을 하면 라우터가 해당 패킷을 받고 자기 MAC 주소를 찾는 거구나 라는 것을 알아서 요청한 PC에게 라우터의 MAC주소를 답장해서 알려줍니다.)

브로드캐스팅의 문제점
네트워크 설계 관점에서

위와같이 순환되도록 되어있는데 브로드캐스팅을 하면 다시 자신에게 돌아오는 패킷이 생겨서 무한하게 돌아다닐 수 있습니다. 이렇게 브로드캐스트가 심각한 문제를 만들지만, 설계를 하다보면 만들어질 수 밖에 없는게,단 하나뿐인 DHCP 라우터가 고장난 경우 모두 마비가 되기때문에 이를 방지하기 위해서 전이중 방식 등으로 설계를 하고 그러면 순환경로가 생겨 문제가 발생합니다. 이는 추후에 STP설정하는 방법을 통해 해당 문제를 해결하는 방법을 자세히 살펴보겠습니다.

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3. IPv4주소의 구조(32bit)

IP주소는 다음과 같이 네트워크 식별자와 호스트 식별자로 나뉩니다. 이를 나누는 기준이 되는 것이 바로 서브넷마스크가 되고, 호스트 식별자가 모두 0일 때 IP의 네트워크주소, 호스트 식별자가 모두 1비트일 때 브로드캐스트 주소라고 합니다. 이는 8비트씩 4개의 옥텟으로 이루어져있으며, 각 옥텟은 온점(.)으로 구분짓습니다. 128.156.1.1 그리고 각 자리는 0~255까지 사용하여 표기합니다.(십진수 점 표기법)

PC의 IP가 128.156.1.1이라고 했을 때, (서브넷 : 255.255.0.0)
네트워크 주소 : 128.156.0.0
브로드캐스트 주소 : 128.156.255.255 가 됩니다.

이 두 주소(네트워크, 브로드캐스트 주소)는 반드시 가져야하므로, 최소 2개의 주소는 갖고, 개인이 사용할 수 있는 주소는 이 두 개를 제외한 나머지입니다.

라우터 먼저 보면

172.16.9.1/30 = 172.16.9.000000/01

172.16.9.2/30 = 172.16.9.000000/10

172.16.9.3/30 = 172.16.9.000000/11 (사용불가, 브로드캐스트주소) -> 172.16.9.5/30 = 172.16.9.000001/01 (가능)

172.16.9.4/30 = 172.16.9.000001/00 (사용불가, 네트워크주소) -> 172.16.9.6 = 172.16.9.000001/10(가능)

B C 네트워크 보면

B(더 큰 네트워크): 172.16.4.1/23 = 172.16. 0000010/0. 00000001 -> 호스트주소가  172.16. 0000010/1. 11111111 으로 채워질 수도 있으므로, ~172.16.5.255까지 범위가 됨. 이는 172.16.5.1을 IP주소로 갖는 C와 충돌하는 문제가 있음. 그러므로 C네트워크 주소를 172.16.5.1 -> 172.16.6.1로 변경해줌.

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4. Class / Classless 주소

IP주소는 Class주소와 Classless주소로 나뉘는데, 클래스주소를 public IP에 쓰기엔 낭비가 심하므로 classless를 쓰고, private IP에서만 class표기법을 사용합니다.

 

class주소의 경우 위처럼 class의 종류가 정해져있어서 그에 맞게 IP를 제한적으로 활용할 수 있는 반면, classless주소의 경우 Subnetmask주소를 가변적으로 사용하여(VLSM) 필요한 네트워크 크기에 맞게 IP주소를 활용하는 방법입니다.

Class

ClassA : 8bit(0 / network) 28bit(host) : 다른 클래스와는 다르게 맨 첫번째 비트가 0으로 구성된 클래스입니다. 32비트 중 앞 7비트가 네트워크주소를 나타내며, 나머지 28비트는 호스트주소를 나타낼 수 있어 클래스들 중 가장 많은 호스트를 표현할 수 있는 클래스입니다. (IP = 0~126 . 0~255 . 0~255 . 0~255)

(맨 첫 옥텟은 127으로 사용하지 않습니다.)

ClassB : 가장 첫 번째 & 두 번째 비트가 10으로 시작하는 IP입니다. (IP =  126~191 . 0~255 . 0~255. 0~255) 16비트까지 네트워크주소를 나타내며, 나머지 16비트가 호스트주소를 나타냅니다. 

Class C : 110으로 시작하는 IP입니다. 

ClassD ClassE는 멀티캐스트주소, 연구목적주소입니다.

Classless

VLSM에 관한 것은 다음 포스팅()에서 더욱 자세히 작성해보도록 하겠습니다.

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사설IP의 주소는

A : 10.0.0.0/8 ~ 10.255.255.255/8

B : 172.16.0.0/16 ~ 172.31.255.255/16

C : 192.168.0.0/24 ~ 192.168.255.255/24

범위 내에서 사용 가능합니다. 인터넷에 연결되지 않은 사설 네트워크에 사용하며, 어딘가에 있을 서브넷 IP 중복 할당 가능합니다. 하지만 사설 IP 주소 네트워크를 인터넷에 연결할 경우 NAT 필요합니다. 이렇게 사용하는 이유는 publicIP주소는 부족한 자원이기 때문입니다. privateIP주소를 자체적으로 사용하고, pulblic과 private간의 매핑은 최대 포트번호(2^16개)까지 가능하다. (->NAT사용)

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DHCP (동적 호스트 구성 프로토콜)

DHCP에 자신의 주소를 요청할때 255.255.255.255(브로드캐스트주소)로 요청합니다. 자신의 주소도 모르는 상황이므로, 자신의 맥주소를 담아 요청하고 이를 받은 DHCP는 해당 PC에게 사설ip를 동적으로 줌으로써, 다른 PC와 충돌하지 않게 사용할 수 있습니다. 브로드캐스트의 범위는 네트워크 이내이므로, 자신이 속한 서브넷을 벗어나지 않습니다.(자신과 연결된 라우터까지만 도달합니다.)

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