단말장치

네트워크의 출발지는 데이터를 생성하여 보내는 주체,
목적지는 데이터를 수신하는 주체를 의미한다.

 

단말장치에는 스마트폰, 노트북, 데스크탑, 태블리, PDA, 스마트우치 등이 존재한다.

 

"단말"은 "끝"을 의미한다. 말 그대로 네트워크의 양쪽 끝에 위치한 장치를 의미한다. 즉, 단말장치는 네트워크의 양 끝 지점에 위치하여 데이터를 주고받는 장치다.

 

단말장치 간에 주고받는 데이터는 스마트폰 문자 메시지처럼 의사소통을 하기 위한 메시지만으로 한정되지 않는다. 단말장치는 여러 가지 형태의 데이터를 주고받을 수 있다.

 

 

• NAS : 네트워크에 연결된 스토리지 장비, 문서, 이미지, 영상 등의 다양한 콘텐츠 데이터를 주고받을 수 있다.
• IPTV : 서비스에 가입자들에게 인터넷을 통해 다양한 스트리밍 영상 데이터를 제공한다.
• 인터넷 전화 : 고음질의 음성 데이터를 주고받는다.
• 신용카드 단말 : 결제한 금액 내역 및 신용카드 사용 승인정보를 카드회사와 주고받는다.
• IP 카메라 : 화상 통화를 하거나 촬영된 영상을 실시간으로 전달받는다.
• IoT 제품 : IoT 제품들은 네트워크를 통해 제어 정보를 주고받으며 원격으로 조종된다.

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랜 카드(NIC)

출발지와 목적지에 연결되기 위해서는 인터페이스가 필요하다. "랜 카드"라고 부르는 NIC이 바로 그것이다. 여기서 랜이란 소규모의 네트워크를 의미하며, 랜카드는 이런 소규모의 네트워크에 연결해주는 장치라고 생각하면 된다. 데스크 탑 컴퓨터의 메인보드에 확장 슬롯이 존재하는데 여기에 랜 카드를 장착하여 랜포트에 인터넷 케이블을 연결할 수 있다.

 

 

 

네트워크의 전송 속도라는 개념은 전송 빠르기보단, "대역폭"을 늘려 한 번에 전송할 수 있는 데이터의 양을 봐야한다. 예를 들어 골목길에 비유해 설명하면, 좁은 골목길을 많은 사람들이 한 번에 지날 때는 서로 정체되어 통행 시간이 엄청나게 느려질 수밖에 없다. 이때 사람들이 걷는 속도를 증가시켜 좁은 골목길을 빨리 지나가게 하는 것이 우리가 보통 생각하는 속도 개념이라면, 대역폭을 늘린다는 것은 좁은 골목길 자체를 넓혀서 통행하는 사람들이 정체 없이 빨리 통과할 수 있도록 하는 것과 같다.

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단말장치의 주소

• MAC : NIC카드에 부여된 고유번호(제품의 시리얼 넘버), 세상에 단 하나밖에 없는 유니크한 값을 가지고 있다.
• IP : 네트워크 관리자 및 인터넷 서비스 공급자가 제공하는 주소로 상황에 따라 주소가 바뀐다.

MAC 주소로 보는 데이터 표현 단위 - 비트(Bit)

2C-60-0C-75-FF-09
00:0C:29:F0:F5:AF

MAC 주소 체계는 16진수 코드로 구성된다. 

 

 

우선 첫 24bit 단위로 코드가 구분된다. 첫 24bit는 "제조사 식별 코드"라고 부르는데 이는 NIC 제조사가 가지는 고유 번호다. 나머지는 NIC 장비를 구분하기 위해 제조사가 할당하는 장비코드로서 보통 "시리얼 번호"라고 부르는 제폼 고유 번호다. IEEE 공식 사이트를 통해 MAC 주소에 포함된 제조사 식별 코드를 가지고 제조사를 조회할 수 있다.

https://regauth.standards.ieee.org/standards-ra-web/pub/view.html#registries

Welcome to The Public Listing For IEEE Standards Registration Authority

※ 브로드캐스트이 목적지 MAC 주소

브로드캐스트는 동일한 네트워크 내에 있는 모든 단말장치에 똑같은 데이터를 보내는 통신 방식이기 때문에 목적지를 지정할 필요가 없다. 그럼에도불구하고 데이터를 보내기 위해서는 도착지 MAC 주소가 반드시 필요하다. 목적지 주소를 특정하기 어려운 브로드캐스트 통신 방식에서는 "FF:FF:FF:FF:FF:FF"를 브로드캐스트 주소로 지정하여 목적지 MAC 주소로 활용한다.

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IP주소의 체계

교통법규가 존재하듯이 인터넷 통신을 위한 프로토콜도 존재한다. IP이다. 통신을 위해 인터넷과 같은 네트워크 통신을 위해 단말장치에 할당되는 주소 체계를 의미한다.

IP주소의 구조

192.168.0.100
192.168.0.33

 

2진수로 표현하면 32bit 4Byte이며, 1Byte 간격마다 "옥텟(.)"으로 구분한다. 0.0.0.0~255.255.255.255까지 표현할 수 있다. 

사설 IP와 공인 IP

공인망은 공중망, 외부망이라고도 부른다. 세계 어디에 있더라도 접속할 수 있는 네트워크, 인터넷이라고 생각하면 된다. 공인망에서 쓰이는 IP 주소는 "공인 IP"라고 부르며, 인터넷상에서만 사용할 수 있는 유일한 IP 주소 값을 가진다.

 

사설망은 내부망이라고도 부른다. 외부에서 접근할 수 없고, 기업, 학교, 군대와 같은 조직 및 단체의 내부에서만 운용하는 "인트라넷"이 그 예이다. 사설 IP는 외부 접속 목적이 아니라 사설망 내부 통신에서만 활용되기 때문에 다른 사설망에서 중복해서 사용해도 된다. 사설망에 한해 중복된 IP 주소를 사용할 수 있기 때문에 한정된 IP 주소 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.

사설망과 공인망 사이의 통신 - NAT

사설 IP를 공인 IP를 변환해주는 네트워크 장비를 하나 두고 사설망에서 공인망으로 데이터를 보낼 때 이 네트워크 장비에서 사설망의 IP 주소를 공인 IP 주소로 변경하여 데이터를 중계하면된다.

 

네트워크 장비는 사설IP와 공인IP 모두 가지고 있으며, 자신을 지나는 데이터의 사설IP 주소를 자신의 공인IP 주소로 바꾸어 중계한다. 이러한 기능을 '네트워크 주소 변환(NAT, Network Address Translation)이라고 하며, 이 같은 NAT 기능을 수행하는 네트워크 장비를 보통은 "게이트웨이"라고 한다. 

 

Source NAT : 사설 IP 주소가 공인 IP 주소로 변경을 의미

1. 컴퓨터 A는 자신의 사설 IP 주소 "192.168.0.3"을 출발지 주소로 지정하고, 목적지 주소는 컴퓨터 C의 공인 IP 주소 "200.23.12.5"로 지정하여 데이터를 네트워크 장비로 전송한다.
2. 데이터를 전달받은 네트워크 장비는 데이터의 출발지 주소를 컴퓨터 A의 사설 IP주소에서 네트워크 장비의 공인 IP주소 "221.49.96.24"로 변경한 후 공인망으로 내보낸다 이때 변경 내용은 네트워크 장비의 NAT 테이블에 보관된다.
3. 최종적으로 컴퓨터 C는, 출발지 주소는 네트워크 장비의 공인 IP 주소이며 도착지 주소는 컴퓨터 C의 공인 IP 주소인 데이터를 수신한다. 그렇기 때문에 실제로는 컴퓨터 A에서 데이터를 보냈더라도 컴퓨터 C의 입장에서는 네트워크 장비가 데이터를 보냈다고 생각하게 된다.

Destination NAT : 공인 IP 주소가 사설 IP 주소로 변경을 의미

1. 컴퓨터 C는 자신의 공인 IP 주소 '220.23.12.5"를 출발지 주소로 지정하고(컴퓨터 C는 네트워크 장비가 컴퓨터 A라고 생각하므로) 목적지 주소는 네트워크 장비의 공인 IP 주소 "221.49.96.24"로 지정하여 인터넷을 통해 데이터를 네트워크 장비로 전송한다.
2. 데이터를 전달받은 네트워크 장비는 NAT 테이블을 이용하여 데이터의 목적지 주소를 컴퓨터 A의 사설 IP 주소로 변경한 후 내부 사설망으로 보낸다.
3. 최종적으로 컴퓨터 A는 목적지 주소가 자신의 사설 IP 주소고, 출발지 주소가 컴퓨터 C의 공인 IP 주소인 데이터를 수신한다.

NAT는 사설망과 공인망 사이에 IP 주소를 변환하는 네트워크 기능을 말한다.
NAT는 제한된 공인 IP 주소를 효율적으로 활용할 수 있도록 한다.
NAT는 사설 IP 주소를 외부로 숨길 수 있어 오부망에서 내부 사설망으로 접근하는 것을 막을 수 있다.

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서브넷 마스크

네트워크에 연결된 단말장치들은 각각의 고유 IP 주소를 가지고 있으며, 해당 IP 주소를 기준으로 '서로 같은 네트워크' 혹은 '서로 다른 네트워크'로 구분된다.

 

IP 주소 범위를 일정 단위 그룹으로 나누고, 해당 단위 그룹 중 동일한 그룹의 IP 주소를 가지는 단말장치들끼리는 "서로 같은 네트워크"에 속한다고 보는 것이다. 서브넷 마스크를 통해 단위 그룹으로 나뉘도록 필터링할 수 있다.

 

• 10.0.x.x 기준으로는 A,B는 같은 네트워크, C,D와는 다른 네트워크
• 10.0.0.x기준으로는 A,B는 다른 네트워크
• 10.1.x.x 기준으로 C,D는 같은 네트워크
• 10.1.0.x 기준으로 C,D는 다른 네트워크

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IP 주소 클래스

IP 주소를 보다 계획적으로 사용하기 위해 IP를 일정 단위로 분류한 것이 IP 클래스다. 전체 클래스는 A, B, C, D, E의 5개로 구분되며, 이때 IP 클래스에 따라 Ip 주소의 구조가 결정된다.

 

IP는 클래스별로 크게 네트워크 IP와 호스트 IP로 나뉘며, 각 클래스마다 네트워크 IP와 호스트 ID 영역의 길이가 다르다. 네트워크 ID는 IP 주소에서 고정된 주소 값을 가지는 첫 번째 영역으로, 네트워크의 주소를 나타낸다. 호스트 ID는 네트워크 ID 영역을 제외한 나머지 IP주소 영역으로, 단말장치의 주소를 나타낸다. 

 

행정 구역으로 이해해 보기

시	구	지역주소
서울특별시	강동구	서울특별시 강동구
	관악구	서울특별시 관악구
	송파구	서울특별시 송파구

 

클래스 A

클래스 A는 IP 주소 중 전반부 8 bit를 네트워크 ID 영역으로 정의하고

후반부 24bit를 호스트 ID 영역으로 구분한다.

 

최상위 첫 번째 비트는 반드시 '0'을 공통된 값으로 가진다. 

이는 클래스 A가 128개의 네트워크 주소를 설정 할 수 있다는 의미다. 하지만 0, 10 127 대역은 특별한 목적으로 사용처가 정해져 있기 때문에 125개 사용 가능한 네트워크 ID다. 

그리고 각 125개의 네트워크 각각은 0, 255를 제외해고 254가지의 호스트 ID를 가진다.

예를 들어 네트워크 ID가 '121'이면 , 121.0.0.1~121.0.0.254까지가 주소 범위가 된다.

121.0.0.0은 네트워크 '121'인 네트워크 주소를 나태낼 때 사용되고, 121.0.0.255는 브로드캐스트를 위한 IP로 할당된다.

A의 서브넷마스크는 '255.0.0.0'이다.

클래스 B

클래스 B는 IP 주소의 전반부 16bit가 네트워크 ID이다.

후반부 16bit는 호스트 ID 영역이다.

 

최상위 2개의 비트가 '1', '0'을 공통 값으로 가진다.

네트워크 주소는 128.0~191.255까지 64개

뒤에 후반후까지 256개를 가진다 클래스 비는 64x255=16,384개이다.

 

예약된 주소는  169.254, 172.16~172.31이다.

B의 서브넷마스크는 '255.255.0.0'이다.

클래스 C

클래스 C는 IP 주소의 전반부 24bit가 네트워크 ID이다.

후반부 8bit는 호스트 ID 영역이다.

 

최상위 3개의 비트가 '1', '1', '0'을 공통 값으로 가진다.

네트워크 주소의 경우의 수는 32x256 가지를 가진다.

C의 서브넷마스크는 '255.255.255.0'이다.

클래스 D

최상위 4개의 비트가 '1', '1',  '1', '0'을 공통 값으로 가진다.

서브넷마스크는 '255.255.255.0'이다.

클래스 E

최상위 4개의 비트가 '1', '1',  '1', '1'을 공통 값으로 가진다.

서브넷마스크는 '255.255.255.0'이다.

 

클래스 D는 멀티캐스트, 클래스 E는 연구 및 특수 목적으로 이미 예약이 되어 있어 일반 단말장치에는 할당해서 사용할 수 없다. 나머지 클래스 A, B, C는 디폴트 서브넷마스크를 통해 32bit 길이의 IP 주소 내에서 네트워크 주소를 나타내는 네트워크 ID 영역과 단말장치의 주소를 나타내는 호스트 ID 영역을 구분한다. 그리고 최상위 비트의 값에 따라 IP 주소의 범위를 구분한다.

퀴즈

IP 주소가 "220.85.93.23/24"일때, 네트워크 주소, 브로드캐스트 주소, 단말장치 IP 범위는?
네트워크 주소: 220.85.93.0
브로드캐스트 주소: 220.85.93.255
단말장치 IP 범위:  220.85.93.1~220.85.93.254(총254)

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서브넷팅

위와 같은 클래스를 디볼트 서브넷마스크라고 부른다. 보통 254개의 IP주소를 모두 사용하지는 못한다. 그래서 낭비를 줄이기 위해서 서브넷팅으로 다시 한번 범위를 나눈다.

 

아래 문에로이해해보기

220.85.93.99/24 클래스 C 네트워크가 있을 때 해당 네트워크를 이용하여 30개 이상의 서브넷을 구성하고 각 서브넷마다 5대의 단말장치를 구성하고자 한다. 이때 필요한 서브넷마스크는?

마지막 8bit만 신경쓰면 된다.
서브넷 수 : 2의 8승
30개 이상으로 나눠야 하므로 2의N승 >= 30을 개산하면 n은 5 / 5bit를 1로 채우고 나머지 3bit를 활용하면 된다.
255.255.255.248

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참고사이트:

https://code-lab1.tistory.com/34

[네트워크] 서브넷, 서브넷마스크, 서브넷팅이란? | 서브넷팅 예제

https://limkydev.tistory.com/168

[Network] IP주소 클래스(A,B,C class)란?

https://devoong2.tistory.com/entry/%EC%84%9C%EB%B8%8C%EB%84%B7%EB%A7%88%EC%8A%A4%ED%81%ACsubnet-mask%EC%99%80-%EC%84%9C%EB%B8%8C%EB%84%B7%ED%8C%85subnetting%EC%9D%B4%EB%9E%80

서브넷마스크(subnet mask)와 서브넷팅(subnetting)이란??

http://www.codns.com/b/B05-104

고정IP가 필요했던 모든 서비스에 속도제한 없는 무료 DDNS서비스

https://almotjalal.tistory.com/98

7. 네트워크 계층 - 2 (IP주소의 체계)

https://zzang9ha.tistory.com/413

IP 주소(클래스, CIDR, 서브넷 마스크)

https://velog.io/@minj9_6/MAC-%EC%A3%BC%EC%86%8C%EC%9D%98-%EA%B5%AC%EC%A1%B0

https://ryufree.tistory.com/23

[Network]IP address와 MAC address

04. 정보통신의 구성요소

https://velog.io/@danny0129/%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0-%ED%86%B5%EC%8B%A0-%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0-%ED%86%B5%EC%8B%A0-%EB%B0%8F-%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC

[데이터 통신] 데이터 통신 및 네트워크

https://www.google.com/search?q=%EB%9E%9C%EC%B9%B4%EB%93%9C&sca_esv=581287324&tbm=isch&sxsrf=AM9HkKnnNrlC76w-CYMvtKmzh1q4MLeYCQ:1699645621684&source=lnms&sa=X&ved=2ahUKEwi44JismbqCAxWCbt4KHfooCbQQ_AUoAnoECAIQBA&biw=1920&bih=945&dpr=1#imgrc=K0oWf6qtUdDHSM

랜카드 - Google 검색

https://product.kyobobook.co.kr/detail/S000001891101

개념이 보이는 네트워크 기초 | 강효성 - 교보문고

https://btcd.tistory.com/74

[Network]IP address와 MAC address