[네트워크] 네트워크 계층의 역할

개요

이번 글에서는 네트워크 계층에 대해 이야기해보려고 한다.

- 이 글은 "모두의 네트워크"라는 책을 기반으로 내용을 작성할 예정이다.

네트워크 계층의 기본적인 역할

다른 네트워크에 있는 목적지로 데이터를 전달하려면 네트워크 계층의 기술이 필요하다.

즉, 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 것이 네트워크 계층의 역할인 것이다.

라우터

네트워크 계층을 통해 다른 네트워크로 데이터를 전송하려면 라우터라는 네트워크 장비가 필요하다.

가정에서도 라우터를 설치하면 인터넷에 연결할 수 있고, 멀리 해외로도 데이터를 보낼 수 있다.

이처럼 라우터는 데이터의 목적지가 정해지면 해당 목적지까지 어떤 경로로 가는 것이 좋은지 알려준다.

이렇게 목적지 IP 주소까지 어떤 경로로 데이터를 보낼지 결정하는 것을 라우팅이라고 한다.

또한 라우터는 라우팅 테이블이 있어 경로 정보를 등록하고 관리한다.

IP 주소

라우터를 통해 목적지까지 데이터를 전송하기 위해 필요한 목적지의 주소를 IP 주소라고 한다.

IP 주소를 통해 어떤 네트워크의 어떤 컴퓨터인지 구분할 수 있다. 즉 IP 주소가 있으면 다른 네트워크에 있는 목적지를 지정할 수 있다.

IP란?

네트워크 계층에는 IP(Internet Protocol)라는 프로토콜이 있다. 라우터를 통해 목적지까지 데이터를 보내는 것은 IP가 있기 때문에 가능한 것이다. 여기서 IP는 TCP/IP 용어의 IP와 같다.

네트워크 계층에서는 캡슐화할 때 IP 헤더를 붙이는데 IP 헤더에는 데이터를 정확하게 전달하기 위해 필요한 정보가 포함되어 있다. IP 헤더에는 목적지 IP 주소, 출발지 IP 주소 등이 포함되어 있다.

이처럼 IP 프로토콜을 사용하여 캡슐화할 때는 데이터에 IP 헤더가 추가되는데 이렇게 만들어진 것을 IP 패킷이라고 한다.

IP 주소의 구조

IP 주소는 인터넷 서비스 제공자(ISP)에게 받을 수 있고 IP 버전에는 IPv4와 IPv6가 있다. IPv4 주소는 32비트로 되어 있어 IP 주소를 약 43억개 만들 수 있는데 인터넷의 보급으로 IP 주소가 부족해졌고 그러면서 IPv6를 사용하게 된 것이다. IPv6는 128비트로 되어 있어 IPv4 주소보다 많은 IP 주소를 만들 수 있다.

또한 IP 주소에는 공인 IP 주소와 사설 IP 주소가 있다. 참고로 공인 IP 주소는 인터넷 서비스 제공자(ISP)가 제공한다. IP 주소가 두 종류나 필요한 이유는 IPv4 주소 같은 경우 주소의 수가 고갈되고 있어 인터넷에 직접 연결되는 컴퓨터나 라우터에는 공인 IP 주소를 할당하고 회사나 가정의 랜에 있는 컴퓨터는 사설 IP 주소를 할당하는 정책을 사용한다.

랜 안에 여러 컴퓨터가 있다면 우선 인터넷 서비스 공급자가 제공하는 공인 IP 주소는 라우터에만 할당하고 랜 안에 있는 컴퓨터에는 랜의 네트워크 관리자가 자유롭게 사설 IP 주소를 할당하거나 라우터의 DHCP(IP 주소를 자동으로 할당하는 프로토콜) 기능을 활용하여 주소를 자유롭게 할당하고 있다. 

이렇게 공인 IP 주소를 절약할 수 있다.