IP와 인터넷 계층

01무엇이고, 어떤 일을 하나

• 링크 매체의 차이를 넘어 호스트와 라우터가 공통 주소 체계로 목적지를 표현하도록 한다.
• 프리픽스와 경로표를 사용해 각 라우터의 다음 홉을 결정한다.
• 상위 TCP·UDP 등을 Protocol 또는 Next Header로 식별해 수신 처리와 연결한다.

02어떤 순서로 동작하나

1. 출발지와 목적지 구성

   응용 통신을 TCP·UDP 등에 담고 선택한 IP 버전의 주소·프로토콜·길이·생존 한계를 설정한다. 서버 포트는 전송 계층 정보이며 IP 주소 자체에 서비스 번호가 포함되지는 않는다.

2. 로컬 경로 판단

   호스트는 목적지가 온링크인지 다음 홉으로 보낼지 경로표로 정한다. Ethernet에서는 IPv4 ARP 또는 IPv6 ND 등으로 선택한 이웃의 링크 주소를 구한다.

3. 중간 라우터 전달

   각 라우터가 목적지 최장 일치와 유효 다음 홉을 선택한다. NAT·터널 등 추가 처리가 없다면 IP 끝점은 유지되고 링크 주소는 새 홉의 장치들로 달라지며 TTL·Hop Limit은 감소한다.

4. 최종 처리

   목적지 장비는 버전별 검증·필요한 재조립 후 상위 프로토콜에 넘긴다. TCP가 바이트 순서를 복원하거나 응용이 응답을 생성하는 것은 IP 전달 이후의 별도 기능이다.

03먼저 알아둘 용어와 구성요소

Datagram

IP가 전달하는 개별 패킷으로 그 자체가 도착·순서 보장을 뜻하지 않는다.

Prefix

네트워크 주소 범위를 표시하는 선행 비트와 길이다.

Router

서로 다른 IP 네트워크 사이에 패킷을 다음 홉으로 전달하는 장비 또는 기능이다.

Best Effort

정상 전달을 시도하지만 손실·중복·순서를 IP 자체 계약으로 보장하지 않는 서비스 성격이다.

04예제로 따라가기

• 192.0.2.10이 198.51.100.20의 TCP443으로 보낼 때 원격 서버 MAC을 직접 구하지 않는다. 자신의 경로가 선택한 로컬 게이트웨이 MAC으로 프레임을 만들되 IP 목적지는 원격 서버로 유지한다.
• IPv4는 기본 20바이트 헤더와 헤더 체크섬을 갖고 IPv6는 기본 40바이트 헤더와 Next Header 연결을 쓴다. 양쪽 모두 같은 고정 오프셋에서 포트를 읽는 도구는 옵션·확장 헤더에 틀릴 수 있다.
• NAT 앞뒤에서 IP 주소가 바뀌면 같은 통신인지 주소 문자열만 비교하지 않는다. 변환 표·포트·시퀀스·시간 관계를 대조하여 IP 전달과 추가 변환 기능을 분리한다.

05혼동하기 쉬운 점과 확인 기준

• 사설 주소도 IP이고 실습에서 outside 역할을 한다고 실제 공인 주소가 되는 것은 아니다. 주소의 범위·라우팅 정책·NAT 역할은 각각 구분한다.
• ping 성공은 해당 ICMP 교환이 왕복했다는 증거이며 모든 TCP 서비스·DNS·응용 인증이 정상이라는 보장은 아니다. 계층별 성공 범위를 넓혀 해석하지 않는다.

06상세 노트 · 실습 자료

헤더 구조, 설정 예시, 수치 계산과 수업 캡처는 아래 노트에서 이어집니다.