[Network] 3 계층 (Network) (1)

계층	설명	기능	주소	Protocol	장비
3 계층	네트워크 (Network)	출발지와 목적지의 논리적 주소를 부여 (종단 간 연결 보장)	IP	ICMP, IP, ARP	Router L3 Switch

1. IP Address 정의
   : 전체 네트워크에서 장치들이 서로를 인식하고 통신을 하기 위해서 사용하는 특수한 번호
   : IP 주소는 고유한 값으로 사용 (IANA - Internet Assigned Numbers Authority에서 관리)

2. IPv4 표현
   : 총 4Byte(32Bit)의 크기를 가지며 4개의 옥텟으로 구분해 사용 (1Byte를 1옥텟이라 지칭)
   : 일반적으로 10진수로 표현
   : IP의 총 개수는 2^32개

3. IP 구성 방식
   : Net(Network) ID와 Host ID로 구성 (2단계 주소 체계)
   : 초기 IP는 Net ID 8bit, 나머지 24Bit를 Host ID로 사용하였으나 Network 영역이 증가함에 따라 유동적으로 변경

종류	설명
Net ID	Network 영역을 식별하기 위한 값
Host ID	한 Network 영역 안에서 호스트를 식별하기 위한 값

※ IP 확인 순서 : Net ID를 이용하여 지정된 네트워크를 찾은 뒤 내부에서 Host ID를 이용하여 지정된 호스트를 식별

4. Classful Network
   : 개수가 제한되어 있는 IP를 효율적으로 할당하고 관리하기 위해 도입된 IP관리 체계
   : 전체 IP를 지정된 크기대로 Class라는 그룹으로 분리
   : Network에 필요한 IP 개수대로 Class에 지정된 동일한 양만큼 IP를 할당하는 방식 (A, B, C)

Classful Network

Class	옥텟	Network 수	Host 수	전체 IP 범위	용도	쉽게 생각하기
A	0xxx xxxx	2^7	2^24	0.0.0.0 - 127.255.255.255	국가 단위	0 - 127 (128)
B	10xx xxxx	2^14	2^16	128.0.0.0 - 191.255.255.255	기업 단위	128 - 191 (128+64-1)
C	110x xxxx	2^21	2^8	192.0.0.0 - 223.255.255.255	조직 단위	192 - 223 (192+32-1)
D	1110 xxxx			224.0.0.0 - 239.255.255.255	멀티캐스트	224 - 239 (224+16-1)
E	1111 xxxx			240.0.0.0 - 225.255.255.255	연구, 예약	240 - 255 (240+16-1)

5. Subnet / Classless Network
   1) Subnet (Sub Network)
      : IP를 좀더 효율적으로 나누기 위해 하나의 네트워크를 분할하여 사용
      : IP 주소의 낭비를 줄이고 더 효율적으로 할당하기 위해 제시된 기법 (브로드캐스트 영역 축소 - 트래픽 감소)
      : Subnetting 방법
         A. 개수 확인
            - Network나 Host 기준 필요한 개수 확인
            - 필요한 개수가 포함되는 최소 2의 거듭 제곱 값으로 구하기
         B. Subnet Mask 구하기
            - 기존 할당받은 Subnet Mask 가져오기
            - 필요 개수를 이용하여 Subnet Mask 변경
         C. Network 영역 구하기
            - 할당받은 IP 주소 가져오기
            - Subnet Mask에 대입하여 Network 영역 구하기
         D. Network 주소, Broadcast 주소, 할당 가능한 IP 범위 구하기
            - Network 주소는 Network 범위에서 가장 작은 IP
            - Broadcast 주소는 Network 범위에서 가장 큰 IP

   2) Subnet Mask
      : IP와 같은 형식을 지니며 Net ID와 Host ID를 구분하기 위한 용도 (255.255.255.0)
      : Bit가 1인 부분은 Net ID, 0인 부분은 Host ID로 구분 (반드시 연속적으로 배치되어야 함)

   실습 1)
      : 61.74.39.0/24 - 비서실(12), 관리부(20), 홍보부(25), 영업부(18), 개발부(5), 자재부(9), 회계부(19)
      : 각 Network 주소, Subnet Mask, Braodcast 주소, Network 범위

필요한 네트워크 개수 만큼 비트 결정 (2^n >= 네트워크 개수 조건에 가장 근접한 n의 수)
   - 총 7개 부서
   - "2^n >= 7" → "n =  3"
   - 기존 네트워크 영역의 비트 개수 + n = 27

결정된 네트워크 비트에 대해 경계선 설정 & 남은 비트 이진수 변환
   - 61.74.39.0/24
   - 00000000 00000000 00000000 | 00000000
   - 61.74.39. | 0000000
   - 61.74.39. | 000 | 00000

[비서실 61.74.39.0/27]
61.74.39. | 000 | 00000 /27 → 네트워크 주소		  : 61.74.39.0
61.74.39. | 000 | 11111 /27 → 브로드캐스트 주소		: 61.74.39.31

[관리부 61.74.39.32/27]
61.74.39. | 001 | 00000 /27 → 네트워크 주소		  : 61.74.39.32
61.74.39. | 001 | 11111 /27 → 브로드캐스트 주소		: 61.74.39.63

[홍보부 61.74.39.64/27]
61.74.39. | 010 | 00000 /27 → 네트워크 주소		  : 61.74.39.64
61.74.39. | 010 | 11111 /27 → 브로드캐스트 주소		: 61.74.39.95

[영업부 61.74.39.96/27]
61.74.39. | 011 | 00000 /27 → 네트워크 주소		  : 61.74.39.96
61.74.39. | 011 | 11111 /27 → 브로드캐스트 주소		: 61.74.39.127

[개발부 61.74.39.128/27]
61.74.39. | 100 | 00000 /27 → 네트워크 주소		  : 61.74.39.128
61.74.39. | 100 | 11111 /27 → 브로드캐스트 주소		: 61.74.39.159

[자재부 61.74.39.160/27]
61.74.39. | 101 | 00000 /27 → 네트워크 주소		  : 61.74.39.160
61.74.39. | 101 | 11111 /27 → 브로드캐스트 주소		: 61.74.39.191

[회계부 61.74.39.192/27]
61.74.39. | 110 | 00000 /27 → 네트워크 주소		  : 61.74.39.192
61.74.39. | 110 | 11111 /27 → 브로드캐스트 주소		: 61.74.39.223

[그 외 61.74.39.224/27]
61.74.39. | 111 | 00000 /27 → 네트워크 주소		  : 61.74.39.224
61.74.39. | 111 | 11111 /27 → 브로드캐스트 주소		: 61.74.39.255

   3) VLSM (Variable Length Subnet Mask)
      : 가변길이 Subnet Mask로 하나의 Network 영역을 서로 다른 크기로 Subnetting 하는 기법
      : 일반 Subnetting의 경우 모두 같은 크기로 분리되면서 IP 낭비 현상이 다시 발생
      : 필요한 크기에 맞춰 Sub Network를 생성
      : VLSM 방법
         A. 개수 확인
            - 영역별 필요한 IP 개수 확인
         B. Subnetting 순서 정하기
            - IP가 가장 많이 필요한 영역부터 적게 필요한 영역 순으로 Subnetting
         C. Subnet Mask 구하기
            - B단계에서 정한 순서대로 영역별 Subnet Mask 구하기
            - 일반 Subnetting(Host 기준) 방식과 동일
         D. Network 영역 구하기
         E. Network 주소, Broadcast 주소, 할당 가능한 IP 범위 구하기

   실습 1)
      : 61.74.39.0/24 - 비서실(50), 관리부(100), 홍보부(10)
      : 각 Network 주소, Subnet Mask, Braodcast 주소, Network 범위

개수 확인 및 순서 정하기
   - 비서실 = 50 + 2   → 2^6 >= 52
   - 관리부 = 100 + 2  → 2^7 >= 102
   - 홍보부 = 10 + 2   → 2^4 >= 12
   - 관리부→비서실→홍보부 순으로 서브네팅 진행(생략)

Subnetting과 VLSM의 차이

   4) Classless Network
      : Class 개념을 없애버리고 전체 IP를 통합하여 필요한 개수만큼만 나눠서 할당
      : Netmask를 가변적으로 이용하여 IP 주소에서 Net ID와 Host ID를 구분 (CIDR 기법 → /24)
      : CIDR (Classless Inter-Domain Routing)은 Classless 환경에서 IP정보와 Subnetmask 정보를 함께 라우팅하는 기법

※ Subnet / Classless Network : Classful Network의 문제점을 해결하기 위한 기술
※ Classful Network 문제점 : 상시 고정된 개수대로 IP 할당, IP 낭비로 인한 IP 부족 문제

6. 공인 IP / Bogon IP
   1) 공인 IP
      : WAN에서 유일하게 장비의 위치를 식별할 수 있는 IP 주소
      : Host에 할당 가능한 주소
      : 중복된 주소를 사용하면 안됨

   2) Bogon IP

Bogon IP 주소