OSI 3계층 네트워크 계층

OSI 7계층 - 네트워크 계층 (3계층)

네트워크 계층은 네트워크 간 데이터 전달 경로를 결정하며, ARP와 IPv4와 같은 프로토콜을 통해 기능을 수행합니다.

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1. ARP 프로토콜

• 역할: IP 주소를 기반으로 해당 기기의 MAC 주소를 찾아주는 프로토콜.
• 사용 조건: 동일 네트워크(LAN) 대역에서만 사용 가능.
• 필요성: 데이터 전송 시 IP 주소와 MAC 주소가 모두 필요하기 때문에, MAC 주소를 모를 때 ARP로 해결.

구조

1. 하드웨어 타입: 2계층 주소의 타입 (예: 이더넷 - 0x0001)
2. 프로토콜 타입: 3계층 주소의 타입 (예: IPv4 - 0x0800)
3. 하드웨어 주소 길이: MAC 주소 길이 (예: 6바이트 - 0x06)
4. 프로토콜 주소 길이: IP 주소 길이 (예: 4바이트 - 0x04)
5. 오퍼레이션 코드:
   • 0x0001: 요청 패킷
   • 0x0002: 응답 패킷
6. 출발지 및 목적지 주소:
   • 목적지 MAC 주소는 알 수 없으므로 초기에는 공란(00:00:00:00:00:00).
   • 브로드캐스트 주소(FF:FF:FF:FF:FF:FF)를 사용하여 네트워크 내 모든 기기로 요청.

통신 과정

1. A 컴퓨터가 C 컴퓨터에 ARP 요청을 보냄.
   • 목적지 MAC 주소는 비어있고, 브로드캐스트 주소를 사용.
2. 네트워크 내 모든 기기가 자신의 IP와 요청된 IP를 비교.
3. 일치하는 기기(C 컴퓨터)가 응답하며 자신의 MAC 주소를 전달.
4. A 컴퓨터는 응답을 받아 ARP 테이블에 IP와 MAC 주소를 저장하여 통신에 활용.

제한 사항

• ARP는 동일 네트워크 내에서만 사용 가능. 라우터는 ARP 요청을 다른 네트워크로 전달하지 않음.

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2. IPv4 프로토콜

• 역할: 네트워크 상에서 데이터를 교환하기 위한 기본 프로토콜.
• 특징:
  • 32비트 주소 체계 (약 43억 개 IP 제공).
  • 패킷 데이터의 전달 보장은 하지 않음 (순서, 중복 등 문제 발생 가능).
  • 데이터 전달의 신뢰성은 TCP가 담당.

IP 주소 체계

1. 클래스풀(Classful) IP:
   • A, B, C, D, E로 구분된 고정 네트워크 대역 사용.
   • 예시:
     • A 클래스: 0.0.0.0 ~ 127.255.255.255
     • B 클래스: 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
     • C 클래스: 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255
2. 클래스리스(Classless) IP:
   • 서브넷 마스크를 사용해 네트워크를 세분화.
   • 예: 192.168.32.189/26에서 /26은 네트워크 구분 비트 수.

주소 종류

1. 공인 IP: 외부 네트워크에서도 접근 가능. ISP에서 할당.
2. 사설 IP: 내부 네트워크에서만 사용. 예: 192.168.x.x, 10.x.x.x.

서브넷 마스크

• 네트워크와 호스트를 구분.
• 예: 255.255.255.192 -> 192.168.32.189/26에서 호스트 할당 가능 개수: 62개.

특수 주소

• 127.0.0.1: 로컬 루프백 주소 (자기 자신).
• 0.0.0.0: 모든 네트워크를 의미.
• 브로드캐스트 주소: 특정 네트워크 대역의 모든 기기에 데이터 전송.

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ARP와 IPv4의 상호작용

• ARP는 로컬 네트워크 내 통신을 위해 MAC 주소를 IP 주소로 변환.
• IPv4는 네트워크 간 경로 설정 및 데이터 전송을 담당.

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출처 : https://growth-msleeffice.tistory.com/158