3.네트워크 계층

네트워크 계층 개요

네트워크 계층은 데이터가 소스에서 목적지까지 전송될 때 라우팅과 전달 경로 결정을 담당.

이 계층에서 사용되는 주요 프로토콜에는 IP(Internet Protocol), ICMP(Internet Control Message Protocol) 등이 있음.

라우팅과 Metric

라우팅은 데이터 패킷이 네트워크 내에서 최적의 경로를 통해 목적지까지 전달되도록 결정하는 과정. 라우팅 결정에 사용되는 Metric은 다음과 같음:

• Hop Count (RIP): 각 라우터 간의 거리를 계산함. 낮은 hop 수를 우선시함.
• 비용 (OSPF): 링크의 대역폭을 기반으로 경로의 비용을 계산함. 낮은 비용을 우선시함.
• 대역폭과 지연 (EIGRP): 라우터 간의 통신 속도와 지연 시간을 고려하여 최적의 경로를 결정함.

IP (Internet Protocol)

개념

인터넷에서 컴퓨터들이 서로 통신하기 위해 사용하는 기본 프로토콜

주소 유형

• IPv4: 32비트 주소 체계로, 약 43억 개의 고유 주소를 제공
• IPv6: 128비트 주소 체계로, 거의 무한에 가까운 주소 공간을 제공합니다.
• IPv6는 자동 구성, 보안 강화, 패킷 처리의 효율성 향상 등 IPv4보다 많은 장점을 가지고 있음.

주소 클래스

• Class A, B, C: 단일 네트워크 내 호스트의 수에 따라 구분
• Class D: 멀티캐스트 주소용.
• Class E: 실험용 주소.

서브넷 마스크

네트워크 식별자와 호스트 식별자를 구분하기 위해 사용됨.

예를 들어, **255.255.255.0**은 마지막 섹션이 호스트 식별자임을 의미함.

ICMP (Internet Control Message Protocol)

역할

네트워크 장치 간의 통신 상태를 관리하고 오류를 보고하는 데 사용

특징

ICMP는 네트워크 진단 도구(예: ping, traceroute)에서 주로 사용되며, 네트워크 상태 정보를 전달함. 그러나 ICMP는 DDoS 공격과 같은 보안 위협에 악용될 수 있어 주의가 필요함.

메시지 형식

• Echo Reply (0): 응답 메시지.
• Destination Unreachable (3): 목적지 도달 불가.
• Echo Request (8): 요청 메시지

ICMP 메시지 종류

 

 

 

TTL (Time to Live)

목적

패킷의 수명을 제한하여 네트워크 내에서 불필요하게 돌아다니는 패킷을 방지하고, 네트워크의 효율성을 높임. 각 패킷이 라우터를 통과할 때마다 TTL 값이 1씩 감소하며, 값이 0에 도달하면 라우터는 패킷을 폐기하고, 해당 출처에 패킷 폐기를 알리는 ICMP 메시지를 전송함.

운영 체제별 TTL 값의 차이

• Windows: 일반적으로 패킷의 TTL 값을 128로 시작함.
• Unix/Linux 기반 시스템: 이들 시스템은 보통 TTL 값을 64로 시작함.

이러한 차이는 운영 체제의 네트워크 구성 방식에 기반하며, 네트워크 문제 진단 시 유용한 정보가 될 수 있음

실제 사례

예를 들어, 네트워크에 루프가 발생하여 패킷이 무한히 순환하는 경우,

TTL 값이 점차 감소하다가 0에 도달함으로써 루프 내의 패킷을 제거할 수 있음.

이는 네트워크 과부하를 방지하고, 관리자에게 문제를 신속히 알려줄 수 있는 중요한 메커니즘임.