[네트워크] IP프로토콜, 서브넷/서브넷 마스크, 라우팅, NAT, ICMP

본 글은 JSCODE CS스터디 컴퓨터 네트워크 7기에서 학습한 내용을 정리한 글입니다.

IP주소에 대해서 설명해주세요

• IP 주소란 인터넷에 연결된 장치의 고유한 식별자로, 데이터 전송을 위해 사용됩니다.

• IP 주소는 IPv4(32bit)와 IPv6(128bit) 두 가지 버전이 있습니다.

• IP 주소는 네트워크와 호스트를 구분하는 데 중요한 역할을 합니다.
• IP 주소의 구조 : 네트워크 주소, 호스트 주소
• 네트워크 주소 (= 네트워크ID, 네트워크 식별자)
• 호스트가 속한 네트워크를 특정하기 위해 사용
• 호스트 주소 (= 호스트ID, 호스트 식별자)
• 네트워크에 속한 호스트를 특정하기 위해 사용
• 클래스풀 주소 체계, 클래스리스 주소 체계(서브넷 마스크)

IP란?

• 인터넷에서 데이터 패킷을 전송하기 위해 사용되는 네트워크 계층의 가장 핵심적인 프로토콜

• IP의 목적 : 주소 지정, 단편화

• IP의 특징 : 신뢰할 수 없는 통신, 비연결형 통신

IPV4와 IPV6는 어떤 차이점이 있을까요?

• IPv4는 32비트 주소 체계를 사용하여 약 43억 개의 주소를 제공하여 고갈될 여지가 있는 반면

• IPv6는 128비트 주소 체계를 사용하여 무한에 가까운 수의 주소 공간을 제공합니다.

• IPv4는 ‘.’과 10진수 형식을, IPv6는 ‘:’으로 구분된 16진수 형식을 사용합니다.

• IPv6는 보안, 자동 구성 및 멀티캐스트와 같은 기능을 개선하여 더 나은 성능과 효율성을 제공합니다.

⭐️ 서브넷과 서브넷 마스크에 대해 설명해주세요.

• 서브넷(=서브넷워크)은 큰 네트워크를 더 작은 네트워크로 나누어 낭비되는 IP 주소가 없고 관리하기 쉽게 하는 기술입니다.

• 서브넷 마스크는 IP 주소의 네트워크 부분과 호스트 부분을 구분하는 데 사용되는 비트열입니다.
• 네트워크 주소 = 1, 호스트 주소 = 0
• 255.255.255.0 (11111111.00000000.00000000.00000000)

• 서브넷 마스크는 네트워크의 크기와 서브넷의 수를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

• 이를 통해 네트워크의 효율성을 높이고 트래픽을 분산시켜 성능을 개선할 수 있습니다.

CIDR란?

• Classless Inter-Domain Routing notation

• ‘IP 주소/서브넷 마스크 상의 1의 개수’ 로 표현하는 서브넷 마스크 표기법

⭐️ 라우팅이 뭘까요?

• 라우팅은 데이터 패킷이 네트워크를 통해 목적지까지 전달되는 최적의 경로를 결정하는 과정입니다.

• 라우터는 IP 주소를 기반으로 최적의 경로를 선택하여 패킷을 전달합니다.
• 라우터 - 네트워크 장비

라우팅 프로토콜에 대해서 설명해주세요.

• 라우팅 프로토콜이란 네트워크 내에서 라우터들이 서로 정보를 교환하여 최적의 경로를 결정하는 규칙을 정의한 것입니다.

• 동적 라우팅을 지원하여 네트워크의 변화에 신속하게 대응할 수 있습니다.
• 동적 라우팅이란?
• 네트워크 상태 변화에 따라 라우터가 자동으로 경로 정보를 업데이트하고 최적의 경로를 선택하는 방식

• 대표적인 라우팅 프로토콜로 RIP, OSPF, BGP 등이 있습니다.
• RIP
• Routing Information Protocol, 거리 벡터 라우팅 프로토콜
• 홉 수를 기준으로 최적의 경로 결정 (최대 1~5 홉까지 지원)
• 홉 : 패킷이 호스트 또는 라우터에 한 번 전달 되는 것
• 주기적으로 라우팅 정보를 교환하여 경로 업데이트
• OSPF
• Open Shortest Path First, 링크 상태 라우팅 프로토콜
• 네트워크 전체 토폴로지를 기반으로 최단 경로 계산
• 토폴로지 : 네트워크 장치들이 연결되어있는 것을 나타내는 구조적 배치
• 대규모 네트워크에서 효율적, 빠른 수렴 속도 제공
• BGP
• Border Gateway Protocol, 자율 시스템 간의 라우팅 프로토콜
• 경로 벡터 방식으로 작동

Public IP와 Private IP 차이는 뭘까요?

• 공인 IP 주소는 외부에서 사용되며 고유한 IP 주소이고, 사설 IP 주소는 내부에서 사용되며 고유하지 않은 IP 주소입니다.

• 공인 IP 주소는 네트워크 간 통신에서 사용되는 IP 주소입니다.
• 구글, 네이버와 같은 검색 사이트에서 ‘내IP주소’로 검색했을 때 볼 수 있는 IP 주소

• 사설 IP 주소는 NAT를 통해 공인 IP로 변환되어 인터넷에 접속 가능합니다.
• 일반적으로 사설 IP주소로 간주하기로 약속한 IP 주소
• 10.0.0.0/8
• 172.16.0.0/12
• 192.168.0.0/16

공인IP 주소와 사설IP 주소로 나눈 이유는?

• 주소 공간 절약

• 보안

• 네트워크 관리 용이성

• 비용 절감

IP는 어떻게 할당될까요?

• IP 주소는 수작업을 통한 정적 할당과 DHCP 프로토콜을 통한 동적 할당으로 호스트에 할당됩니다.

• 정적 할당에는 IP 주소, 서브넷 마스크, 게이트웨이(라우터) 주소, DNS 주소 등이 필요합니다.

• 동적 할당에는 DHCP 프로토콜이 가장 흔히 사용되며, DHCP 서버(보통 라우터)와 메세지를 주고 받으며 동적 IP 주소를 할당 받을 수 있습니다.

• 동적 IP 주소에는 사용 가능한 기간이 정해져 있고, 할당 받을 때마다 다른 주소를 받을 수 있습니다.
• 임대 갱신이 가능하며, 자동으로 두 차례 수행되고 두 번의 임대 갱신이 실패하면 IP 주소는 DHCP 서버로 반납됩니다.

NAT가 뭘까요?

• NAT란 Network Address Translation, 사설 IP 주소를 공인 IP 주소로 변환하여 인터넷과 통신할 수 있게 해주는 기술입니다.

• 이를 통해 여러 장치가 하나의 공인 IP 주소를 공유할 수 있으며 보안성을 높이는 데도 기여합니다.

• NAT는 주로 라우터에서 구현되어 내부 네트워크와 외부 네트워크 간의 트래픽을 관리합니다.

ICMP가 뭘까요?

• ICMP란 인터넷 제어 메시지 프로토콜로 네트워크 장치 간에 오류 메시지와 제어 정보를 전송하는 데 사용되는 프로토콜입니다.

• 신뢰할 수 없고, 비연결형이라는 특징의 IP 프로토콜을 보완하기 위해 등장했습니다.

• 주로 네트워크 상태를 진단하고 문제를 해결하는 데 활용되며, 예를 들어 'ping' 명령이 ICMP를 사용하여 호스트의 가용성을 확인합니다.

참고

• 도서 - 이것이 취업을 위한 컴퓨터 과학이다 with CS 기술 면접