[데이터 통신] IPv4 Addressing - Internet Protocol Version 4

복습하기 위해 학부 수업 내용을 필기한 내용입니다.
이해를 제대로 하지 못하고 정리한 경우 틀린 내용이 있을 수 있습니다.
그러한 부분에 대해서는 알려주시면 정말 감사하겠습니다.

▶Contents

• Services
• Packet Switching
• Performance
• Internet Protocol Version 4
• Next Generation (IPV6)
• Transition from IPV4 To IPV6

 

▶Internet Protocol Version 4

인터넷의 네트워크 계층은 몇 가지의 버전들을 거쳤지만, 오직 두 가지의 버전만 살아남았다. (IPv4, IPv6)

IPv4가 거의 고갈되었지만 version 4를 사용하는 일부 영역이 있고 IPv6의 기반이기 때문에 여전히 유효하다.

 

▶IPv4 Addressing

TCP/IP 프로토콜의 IP 계층에서 각 장치의 인터넷 연결을 식별하는 식별자는 인터넷 주소 또는 IP 주소이다.

IPv4 주소는 호스트 또는 라우터의 인터넷 연결을 고유하고 보편적으로 정의하는 32비트 주소입니다.

장치를 다른 네트워크로 이동할 경우 IP 주소가 바뀔 수 있어서, IP 주소는 connection의 주소이다.

(호스트나 라우터의 주소가 아니다.)

 

Address Space

주소 공간은 프로토콜이 사용하는 주소의 수이다.

프로토콜이 주소를 정의하는데 b비트를 사용하면, 주소 공간은 2^b가 된다. (0 또는 1을 가질 수 있기 때문에)

IPv4는 32비트 주소를 사용해서, 2^32 (4,294,967,296) 개의 주소 공간을 가진다.

제한이 없다면, 40억대 이상의 기기를 인터넷에 연결할 수 있다.

 

Notation

IPv4 주소를 표기하는 세 가지의 일반적인 표기법이 있다.

1. binary notation(2진법)

2. dotted-decimal notation(10진법, base 256)

3. hexadecimal notation(16진법)

 

Hierarchy in Addressing

A 32-bit IPv4 address is hierarchical but divided only into two parts

32비트 IPv4 주소는 계층적이지만 두 부분으로만 나뉜다.

1. prefix : 네트워크를 정의한다.

2. suffix : 노드를 정의한다.

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Classful Addressing

처음에 IPv4 주소는 고정 길이 prefix로 설계되었다.

하지만, 소규모 및 대규모 네트워크를 모두 수용하기 위해서, 세 개의 고정 길이 prefix가 설계되었다.

(n = 8, n = 16, and n = 24 )

A, B, C, D, E 다섯의 클래스로 나뉜다.

이 체계를 classfull addressing이다.

 

Classless Addressing

IPv4를 사용하지만 각 조직에 공평한 공유를 제공하기 위해 주소의 분포를 변경한다.
CIDR(Classless Interdomain Routing)은 슬래시(/)를 사용하여 접두사 길이를 지정한다.

 

Address Mask

블록에서 처음과 마지막 주소를 찾는 방법은 주소 마스크를 사용하는 것이다.
주소 마스크는 가장 왼쪽에 있는 n개 비트가 1로 설정되고 나머지 (32 – n) 개 비트가 0으로 설정된다.
주소 마스크는 2^(32 – n) – 1개가 나온다.

1. The number of addresses in the block N = NOT (Mask) + 1

2. The first address in the block = (Any address in the block) AND (Mask)

3. The last address in the block = (Any address in the block) OR [NOT (Mask)]

 

Network Address

첫 번째 주소인 네트워크 주소는 패킷을 대상 네트워크로 라우팅 할 때 사용되기 때문에 중요하다.

Block Allocation

ICANN 노드는 일반적으로 개별 인터넷 사용자에게 주소를 할당하지 않는다.

ISP에 큰 주소 블록을 할당한다.

1. 요청된 주소 수 N은 2의 거듭제곱이어야 합니다.
    그 이유는 N = 32^(32 - n) 또는 n = 32 - log2 N이기 때문이다.
    N이 2의 거듭제곱이 아니면 n에 대한 정수 값을 가질 수 없다.

2. 요청된 블록은 주소 공간에 사용 가능한 주소가 연속적으로 있는 경우 할당되어야 한다.
    다만 블록 내 첫 번째 주소를 선택하는 데는 제한이 있다.
    첫 번째 주소는 블록의 주소 수로 구분되어야 한다.
    그 이유는 첫 번째 주소가 접두사가 되어야 하고 그 뒤에 (32 – n) 개의 0이 있어야 하기 때문이다.
    첫 번째 주소의 십진수 값

    First address = (prefix in decimal) * 2^(32 - n) = (prefix in decimal) * N

 

Address Aggregation

CIDR 전략의 장점 중 하나는 주소 집계(address summaization 또는 route summarization)이다.
주소 블록들이 더 큰 블록을 만들기 위해 결합될 때, 라우팅은 더 큰 블록의 접두사에 기초하여 수행될 수 있다.
각 ISP는 할당된 블록을 더 작은 하위 블록으로 나누고 해당 하위 블록을 부여한다.

즉, 필요하다면 쪼갤 수 있다는 것이다.

 

교재랑 수업 pdf에 예제에 대해서도 많이 나온다.

예제를 꼼꼼히 보면 이해가 더 잘 되기 때문에, 예제만 한번 써야겠다.