네트워크 계층이란?
네트워크 계층은 OSI 7계층 모델의 세 번째 계층으로, 데이터를 송신 호스트에서 수신 호스트로 전달하는 역할을 담당합니다. 이 과정에서 데이터를 전송하기 위해 라우팅, 주소 지정, 경로 설정 등 주요 기능이 수행됩니다.
1. IP (Internet Protocol)의 개념과 특징
**IP(인터넷 프로토콜)**는 네트워크 계층에서 사용하는 주요 프로토콜로, 데이터 패킷을 송수신 장치 간에 전달하는 데 사용됩니다.
IP의 주요 특징
- 비연결성(Connectionless)
- IP는 데이터 전송 시 연결을 설정하지 않으며, 데이터 패킷을 독립적으로 처리합니다.
- 최선 노력 전달(Best-effort Delivery)
- 데이터 전송이 보장되지 않으며, 패킷 손실이나 지연이 발생할 수 있습니다.
- 패킷 분할(Fragmentation)
- 데이터는 작은 크기의 패킷으로 분할되어 전송됩니다.
- 주소 지정(Addressing)
- 송신자와 수신자를 식별하기 위해 IP 주소를 사용합니다.
2. IPv4와 IPv6
IPv4(Internet Protocol Version 4)
- 특징:
- 32비트 주소 체계로 구성되어 최대 약 43억 개의 주소를 지원합니다.
- 주소 체계는 점-십진 표기법(예: 192.168.0.1)을 사용합니다.
- 주소 고갈 문제로 인해 IPv6로 전환이 진행 중입니다.
IPv6(Internet Protocol Version 6)
- 특징:
- 128비트 주소 체계로, 사실상 무한한 주소 공간을 제공합니다.
- 콜론-16진수 표기법(예: 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334)을 사용합니다.
- 보안(암호화)과 QoS(Quality of Service) 지원이 향상되었습니다.
- 자동 구성 및 멀티캐스트 기능을 제공합니다.
IPv4와 IPv6 비교
특징IPv4IPv6
| 주소 체계 | 32비트 | 128비트 |
| 주소 표현 | 점-십진 표기법 | 콜론-16진수 표기법 |
| 주소 개수 | 약 43억 개 | 사실상 무한 |
| 보안 지원 | 제한적 | 암호화(IPSec) 기본 지원 |
| 헤더 크기 | 20바이트 | 40바이트 |
3. 라우팅 (Routing)
라우팅은 데이터를 송수신 장치 간에 올바르게 전달하기 위해 최적의 경로를 결정하는 프로세스입니다.
라우팅의 주요 개념
- 라우터(Router)
- 네트워크 간 데이터를 전달하는 장치로, IP 주소를 기반으로 패킷의 경로를 결정합니다.
- 라우팅 프로토콜
- 라우터 간 통신을 위해 경로 정보를 교환하고 최적의 경로를 설정합니다.
- 예:
- RIP(Routing Information Protocol): 거리 벡터 라우팅 프로토콜.
- OSPF(Open Shortest Path First): 링크 상태 라우팅 프로토콜.
- BGP(Border Gateway Protocol): 대규모 네트워크 간 라우팅.
- 정적 라우팅 vs 동적 라우팅
- 정적 라우팅: 관리자가 직접 경로를 설정.
- 동적 라우팅: 라우터가 스스로 경로를 학습 및 조정.
라우팅 과정
- 라우터는 라우팅 테이블을 기반으로 패킷의 목적지를 확인합니다.
- 최적의 경로를 선택해 다음 네트워크로 패킷을 전달합니다.
요약
네트워크 계층은 데이터가 여러 네트워크를 거쳐 전달되도록 하는 데 핵심적인 역할을 하며, IP 프로토콜과 라우팅 메커니즘이 이를 지원합니다. IPv4와 IPv6는 각각 주소 체계에서 차이가 있으며, 라우팅은 네트워크 효율성을 보장하는 필수적인 작업입니다.
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