컴퓨터 네트워크 21장 - IP 프로토콜 -

컴퓨터 네트워크 21장

- IP 프로토콜 -

 

IP 프로토콜은 인터넷 환경에서 네트워크 계층의 데이터 전송 프로토콜이다. 주요 특징으로 비연결형 서비스이고 패킷 분할/병합 기능을 가지고 있다. 데이터 체크썸은 없고, 헤더 체크썸만 제공한다. Best-effort 방식으로 동작을 한다. 이 방식은 전송 패킷이 수신 호스트에 100% 도착하는 것을 보장하지는 않는다.

IP 헤더를 살펴보면 다양한 필드로 구성되어 있다.

DS/ECN이라는 부분은 사용자에게 제공하는 서비스의 품질에 관련된 내용을 다룬다. 원래 Service Type 필드로 8비트를 구성하여 우선순위, 지연, 전송률, 신뢰성에 대한 값을 지정하였으나 차등 서비스 개념이 도입되면서 6비트의 DS 필드와 2비트의 ECN 필드로 새로 정의 되었다. 송신 호스트가 라우터에게 IP 패킷에 캡슐화된 TCP 프로토콜이 ECN 기능을 지원한다고 알려주기 위해서 ECN 필드를 사용하고 DS는 트래픽들의 서비스 등급을 나타내기 위해서 사용된다.

IP는 패킷 분할과 병합 기능을 수행하므로 패킷 분할 관련 필드도 존재한다. 상위 계층에서 내려온 데이터가 하나의 패킷으로 전달하기에 너무 큰 경우 분할하여 전송한다.

패킷 분할을 위한 다양한 비트 주소 값들이 존재한다. 식별자는 패킷 분할과 관련된 정보가 포함된다. 분할된 패킷은 동일한 고유 번호를 사용하여 패킷 구분자 기능을 수행한다. 번호가 같은 패킷을 다시 병합할 수 있다. DF의 경우는 패킷 분할 금지를 의미하는 값이고 MF는 분할된 패킷의 처음과 중간은 1로 분할된 패킷의 마지막을 0으로 하여 패킷의 끝을 알리는 역할을 한다. Fragment Offset은 13비트로 분할되기 전 데이터에서의 상대적인 위치 정보를 나타낸다.

주소 관련 필드도 존재한다. 소스 주소와 목적지 주소로 송신 호스트 IP 주소와 수신 호스트 IP 주소를 나타낸다. IP 주소 체계는 크게 5 종류로 나누어진다. 클래스 A, B, C는 유니 캐스팅에서 이용하고, 클래스 D는 멀티캐스팅을 클래스 E는 향후의 새로운 환경을 위한 예약된 클래스이다. 클래스별로 네트워크 크기에 따라 주소 관리를 다르게 한다. 네트워크는 NIC에서 주소 할당을 하고 호스트는 네트워크 주소가 결정되면 하위의 호스트 주소를 의미하는 호스트 비트 값을 개별 네트워크의 관리자가 할당한다.

 

각 네트워크에서 다루는 프레임의 크기가 다르기 때문에 각 네트워크에서 처리하기 편한 크기로 분할을 해야 한다. 따라서 네트워크 계층의 IP 프로토콜에서 여러 종류의 네트워크를 걸쳐 패킷을 전달하기 위해 분할 가정을 거친다. 수신 측에서는 이를 다시 합치는 병합 작업을 수행한다. IP 프로토콜의 분할 기능은 전송 경로에 위치한 라우터에 의해서 수행된다.

 

특정 네트워크를 관리하는 네트워크 관리자는 개별 호스트들에게 수동으로 고정 IP 주소를 할당할 수 있다. 하지만 많은 IP 주소가 필요하게 되면 DHCP를 사용하여 자동 할당을 하는 방법을 사용할 수 있다. DHCP 방식은 시간 분할 방식으로 IP 주소를 부여한다. IP주소를 관리하는 풀을 가지고 IP 요청이 들어오게 되면 풀에서 하나의 IP 주소를 할당하고 사용이 끝나면 다시 IP 주소 풀로 반환되어 다른 호스트가 사용할 수 있게 한다. 이렇게 사용하면 더 적은 IP 주소를 가지고도 시간 분할로 활용을 할 수 있다는 장점이 있다.