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TCP/IP 네트워크
제 3장 인터넷 프로토콜
정보통신연구실 성균관 대학교
SungKyunKwan Univ.
목 차
3.1. 개 요
3.2. IP 헤더
3.3. IP 라우팅
3.4. 서브넷 주소지정
3.5. 서브넷 마스크
3.6. 특수한 경우의 IP 주소
3.7. 서브넷 예제
3.8. ifconfig 명령어
3.9. netstat 명령어
3.10. IP의 미래
3.11. 요약
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1. 개 요
IP 특징
RFC791
모든 TCP,UDP,ICMP,IGMP에서 사용
unreliable (상위층에서 신뢰성 보장)
connectionless
(예:전송순서A,B도착순서 B,A)
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2. IP 헤더(1/9)
Size
20byte (Option 제외)
전송순서
0-7, 8-15, 16-23, 24-31 비트 순서
big endian = network byte order
little endian
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2. IP 헤더(2/9)
0 15 16 31
4-bit 4-bit
8-bit type of service
header
(TOS)
16-bit total length (in bytes)
version length
3-bit
16-bit identification 13-bit fragment offset
flags
8-bit time to live
8-bit protocol 16-bit header checksum 20 bytes
(TTL)
32-bit destination IP address
32-bit source IP address
option (if any)
data
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2. IP 헤더(3/9)
IP 헤더 필드
프로토콜 버전(4bit) - IPv4
헤더 길이 (4bit)
• Option+ Header length
• 60바이트까지 제한
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IP 헤더(cont’d)
서비스 유형 필드
• (TOS: Type-of service-8bit선행필드(3bit) - 현재 무시
• TOS(4bit)
» 최소지연, 최대 처리율, 최대 신뢰성, 최소 비용
» 하나만 선택가능
4bit 모두 0일 시 표준서비스 제공
비사용 비트(1bit=0)
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2. IP 헤더(4/9)
Minimize Maximize Maximize Minimize Hex
Application
delay throughput reliability monetary cost value
Telnet/Rlogin 1 0 0 0 0x10
FTP
control 1 0 0 0 0x10
data 0 1 0 0 0x08
any bulk data 0 1 0 0 0x08
TFTP 1 0 0 0 0x10
SMTP
command pahse 1 0 0 0 0x10
data phase 0 1 0 0 0x08
DNS
UDP query 1 0 0 0 0x10
TCP query 0 0 0 0 0x00
zone transfer 0 1 0 0 0x08
ICMP
error 0 0 0 0 0x00
query 0 0 0 0 0x00
any IGP 0 0 1 0 0x04
SNMP 0 0 1 0 0x04
BOOTP 0 0 0 0 0x00
NNTP 0 0 0 1 0x02
TOS 권고 필드 값
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2. IP 헤더(5/9)
TOS Example
minimum delay (빠른응답 요구)
Telnet, rlogin
maximum throughput (최대 처리율 요구)
FTP
maximum reliability (최대 신뢰성 요구)
SNMP, routing protocol
minimize monetary cost (최소 비용 요구)
NNTP
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2. IP 헤더(6/9)
16 비트 전체 길이
IP 데이터그램의 총 바이트 길이(최대65535byte)
전체길이-헤더 길이= 데이터 부분의 시작
16 비트 식별자
한 호스트에 의해 보내지는 각 데이터그램을 식별
하기 위해 사용
데이터그램을 보내는 순서에 따라 1씩 증가
3 비트 플래그
D : Don’t fragment, M:More fragment, unused
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2. IP 헤더(7/9)
13 비트 분할 옵셋
fragment의 시작 위치를 표시(11장에서 설명)
TTL(Time-to live:8bit)
데이터그램의 수명을 제한(라우터 경유시 1씩 감소)
- Why ? 패킷이 라우팅 과정에서 루프에 빠
지는 것을방지하기 위한 것
프로토콜(8bit)
어느 프로토콜이 IP로 데이터를 보냈는 가를 구분하
기 위한것
Why ? Demultiplexing을 하기 위하여
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2. IP 헤더(8/9)
header checksum(16bit)
IP 헤더만 checksum
Source IP address and destination IP address (각각
32bit)
PAD (Option 부분)
IP 헤더가 32 비트의 배수가 되도록 하기 위하여 사용
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2. IP 헤더(9/9)
option
데이터그램에 대한 가변길이 정보
보안과 제한 사항 (군사 응용에 관한 것은 RFC 1108을 참조)
레코드 route (각 router가 자신의 IP address 기록)
time stamp (각 router가 자신의 IP address와 time 기록)
loose source routing
(데이터그램이 거쳐야 하는 IP address 기록)
strict source routing
(데이터그램은 기록된 IP address를 따라 목적지까지 가야함)
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3. IP Routing(1/9)
Routing 개념
If
호스트와 목적지가 직접 연결되어 있거나 공유된 네트워크
(예:Ethernet, token ring)일 경우
then
목적지로 직접 전송
else
데이터그램을 디폴트 라우터로 보낸 후,
라우터가 목적지로 직접전송
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3. IP Routing(2/9)
IP layer가 상위 계층(TCP, UDP, ICMP, IGMP) 혹은
Network Interface로부터 datagram을 받았을 때
memory 내의 routing table 검사 후 전송
If 수신 datagram의 IP address = 자신의 IP address
혹은 broadcast address
then protocol 모듈에게 전달
else
1) IP layer가 router로 동작할 수 있도록 구성되었다면
데이터그램 전송
2) 그렇지 않다면 discard
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3. IP Routing(3/9)
Routing table이 갖고 있는 정보
Destination IP address : host or network address
next-hop router 혹은 직접 접속된 네트워크의 IP
address
flags
destination IP address가 network인지 host인지를
식별
next-hop router address가 실제 router인지 직접 접
속된 interface인지를 식별(9장에서 설명)
전송을 위해 datagram을 넘겨 줄 network interface
specification
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3. IP Routing(4/9)
routing table의 예
svr4 % netstat -rn
Routing tables
Destination Gateway Flags Refcnt Use Interface
140.252.13.65 140.252.13.35 UGH 0 0 emd0
127.0.0.1 127.0.0.1 UH 1 0 lo0
default 140.252.13.33 UG 0 0 emd0
140.252.53.32 140.252.13.34 U 4 25043 emd0
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3. IP Routing(5/9)
IP routing
routing table search
If destination IP address = IP address
then next-hop router나 직접 접속된 interface로 packet을 send
routing table search
If destination network ID=network ID
then next-hop router나 직접 접속된 interface로 packet을 send
Routing table에서 “default”를 찾는다. 만일 찾았다면 지시된
next-hop router로 packet을 send
위의 과정에서 일치하는 것이 없다면 datagram은 폐기되고
“host unreachable” or “network unreachable” message가 해당
application에게 return
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3. IP Routing (6/9)
Examples
bsdi(140.252.13.35)에서 sun(140.252.13.33)으로 IP datagram을
보내는 경우
routing table search 같은 subnet임을 확인
ARP 수행 후 전달
destination network =
bsdi sun
140.252.13.0
.13.35 .13.33
Ethernet, 140.252.13
link IP
hdr hdr
dest IP = 140.252.13.33
dest Enet = Enet of 140.252.13.33
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3. IP Routing(7/9)
bsdi(140.252.13.35)가 ftp.uu.net(192.48.96.9)로 IP datagram
을 보내는 경우
dest Enet = Enet of 140.252.1.4
Internet dest IP = 192.48.96.9
next hop =
link IP
140.252.104.2 netb
hdr hdr
(default)
.1.4
Ethernet, 140.252.1
.1.183
next hop =
netb 140.252.1.4
(default)
modem
IP
SLIP
hdr
dest IP = 192.48.96.9
modem
.1.29
next hop = next hop =
140.252.13.33 bsdi sun 140.252.1.183
(default) (default)
.13.35 .13.33
Ethernet, 140.252.13
link IP
hdr hdr
dest IP = 192.48.96.9
정보통신연구실 dest Enet = Enet of 140.252.13.33 성균관 대학교
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3. IP Routing(8/9)
bsdi
routing table search. Host or network entry와 match되
지 않음. 따라서 default를 사용.
ARP후 sun에게 전달.
sun
destination address가 자신이 아니고 router의 기능을
갖고 있으므로 datagram을 forward.
routing table search. Host or network entry와 match되
지 않음. 따라서 default를 사용하여 netb에게 전달.
netb
sun과 동일한 절차를 따름. 단 default를 사용하여
gateway에게 전달하고자 할 때 ARP를 사용하여
Enet. Address를 구함.
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3. IP Routing(9/9)
gateway
이전의 두 router와 동일한 절차를 따름. default를 사
용하여 next-hop router인 140.252.104.2에게 datagram
을 forward.
Key points
모든 host와 router는 default를 사용
destination IP address는 변경되지 않으며, 모든
routing의 기준이 됨.
각 link별로 다른 link header와 link address가 사용됨.
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4. Subnet Addressing(1/2)
RFC 950
host ID부분을 subnet ID와 host ID로 나누어 사용.
예) Class B: 16bits 8bits 8bits
- 254개의 subnet과 subnet당 254개의 host를 가질 수 있다
Subnet 장점- routing table의 크기를 줄일 수 있다.
Example
140.252 network의 외부 Internet router에게는 subnet이
transparent하게 보인다. 이는 140.252로 시작하는 어
떤 호스트에 도달하기 위해서는 무조건 140.252.104.1
로 routing을 하기 때문이다.
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4. Subnet Addressing(2/2)
.81.0 kpno .51.0
.57.0
R52 R53
Internet R57
140.252.104.1 gateway .52.0 .53.0
.1.4
.1.0
R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9
.2.0 .3.0 .4.0 .5.0 .6.0 .7.0 .8.0 .9.0
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5. Subnet Mask(1/3)
subnet mask는 subnetID와 hostID에 몇 bit가 할당되는
지를 결정하기 위해 사용( 32-bit)
일반적으로 IP address는 dotted-decimal notation으로 표기하나
subnet mask는 hexadecimal로 표현.
16 bits 8 bits 8 bits
Class B netid subnetid hostid
Subnet
11111111 11111111 11111111 00000000 = 0xff ff ff 00
mask:
= 255.255.255.0
16 bits 10 bits 6 bits
Class B netid subnetid hostid
Subnet
11111111 11111111 11111111 11 000000 = 0xff ff ff c0
mask:
= 255.255.255.192
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5. Subnet Mask(2/3)
IP address와 subnet mask를 이용하면
(1) 같은 subnet인지,
(2) 같은 network의 다른 subnet인지,
(3) 다른 network인지를
알 수 있다.
Example
host address:140.252.1.1, subnet mask가 255.255.255.0일 때
destination IP address가 140.252.4.5면
같은 network의 다른 subnet이다.
destination IP address가 140.252.1.22면 같은 subnet이다.
destination IP address가 192.43.235.6이면 다른 network이
다.
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5. Subnet Mask(3/3)
end of end of
class B specified
network ID subnet ID
16 bits 8 bits 8 bits
Class B 140 252 1 1
Subnet
11111111 11111111 11111111 00000000 = 0xffffff00
mask:
= 255.255.255.0
subnet IDs
netw ork IDs equal
not equal
Class B 140 252 4 5
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6. 특수한 경우의 IP 주소
IP 주소 이용가능한
Subnet 설명
Net ID Host ID 발신지? 수신지?
ID
0 0 OK 불가 이 네트상의 호스트 자신
0 hostid OK 불가 이 네트상의 특정 호스트
127 anything O.K OK 루프백 주소( 2.7 절 )
-1 -1 불가 OK 제한된 브로드캐스트(전송하지 않음)
netid -1 불가 OK netid 의 네트-지정 브로트캐스트
netid subnetid -1 불가 OK netid, subnetid 의 서브넷-지정 브로드캐스트
netid -1 -1 불가 OK netid 의 모든 서브넷-지정 브로드캐스트
0all 0, -1 all 1, 공백 not 서브넷팅
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7. 서브넷 예제(1/3)
Internet
140.252.1.29
gatewa
y
.4 Ethernet,subnet 140,252,1
140.252.1.29
SLIP
slip bsdi sun svr4
.65 subnet .66
140.252.13.64 .35 .33 .34
Ethernet,subnet
140,252,13.32
Author’s subnet 140,252,13
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7. 서브넷 예제(2/3)
Variable-length subnet
11 bits 5 bits
Class B
Net ID = 140.252 Subnet ID Host ID
128 64 32 16 8 4 2
1
8 bits =
13
Subnet 11111111 11111111 11111111 111 000
mask 00
= 0xffffffe0 = 255.255.255.224
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7. 서브넷 예제(3/3)
Author’s subnet의 IP Address
Net ID / Host
Host IP address Subnet mask Comment
Subnet ID ID
140.252.1.29 255.255.255.0 140.252.1 29 하나의 서브넷
sun
140.252.13.33 255.255.255.224 140.252.13.32 1 저자의 서브넷
Svr4 140.252.13.34 255.255.255.224 140.252.13.32 2
140.252.13.35 255.255.255.224 140.252.13.32 3 이더넷
Bsdi
140.252.13.66 255.255.255.224 140.252.13.64 2 점-대-점
slip 140.252.13.65 255.255.255.224 140.252.13.64 1 점-대-점
이더넷의
140.252.13.63 255.255.255.224 140.252.13.32 31
브로드캐스트 주소
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8. ifconfig 명령어(1/2)
물리적 네트워크 인터페이스 및 할당된 인터페이
스 주소에 대한 정보 제공
인터페이스 정상적 동작?
패킷 수신 준비 ?
네트워크 인터페이스 소프트웨어가 정상적으로 설
치?
Option
-a : 모든 인터페이스를 알려줌(Only SunOS 존재)
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8. ifconfig 명령어(2/2)
Sun % /usr/etc/ifconfig -a
le0: flags=63<UP,BROADCAST,NOTRAILERS,RUNNING>
inet 140.252.13.33 netmask ffffffe0 broadcast 140.252.13.63
sl0: flags=1501<UP,POINTTOPOINT,RUNNING,LINK0>
inet 140.252.1.29 netmask ffffff00
lo0: flags=49<UP,LOOPBACK,RUNNING>
inet 127.0.0.1 netmask ff000000
bsdi % /sbin/ifconfig we0
we0:
flags=863<UP,BROADCAST,NOTRAILERS,RUNNING,SIMPLEX>
inet 140.252.13.35 netmask ffffffe0 broadcast 140.252.13.63
bsdi % /sbin/ifconfig sl0
sl0: flags=1011<UP,POINTTOPOINT,LINK0>
inet 140.252.13.66 --> 140.252.13.65 netmask ffffffe0
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9. netstat 명령(1/2)
시스템 인터페이스에 대한 정보를 제공
MTU, 입력 패킷 개수, 입력 에러 개수, 출력 패킷 개
수, 출력 에러 개수, 충돌 개수, 현재 출력 큐의 크기
Option
-i : 인터페이스 정보를 출력
-n : 호스트 이름 대신 IP 주소 출력
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9. netstat 명령(2/2)
Sun % netstat -in
Name Mtu Net/Dest Address Ipkts Ierrs Opkts Oerrs Collis Queue
le0 1500 140.252.13.32 140.252.13.33 67719 0 92133 0 1 0
sl0 552 140.252.1.183 140.252.13.33 48035 0 54963 0 0 0
lo0 1500 127.0.0.0 127.0.0.1 15548 0 15548 0 0 0
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10. IP의 미래(1/2)
IP의 세 가지 문제점
현재의 IP할당 속도가 매우 빠름
32비트 주소공간이 장기적으로 부적당
현재의 라우팅 구조에서 라우팅 테이블의 크기 증
가 문제 - CIDR에서 대안 제시(10.8)
IPng : SIP, PIP, TUBA , TP/IX
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10. IP의 미래(2/2)
IPv4
사용
32bit address
TCP, UDP, ICMP, IGMP를 위한 패킷전송 서비스제공
멀티캐스팅 옵션으로 제공
IPv6
IPv4를 대신하기 위하여 1990년대 중반에 설계
128bit address
TCP, UDP, ICMPv6를 위한 패킷 전송 서비스제공
멀티캐스팅 필수 (No 브로드 캐스팅 기능)
ICMPv6=ICMP+IGMP+ARP
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11. 요약
헤더
라우팅
서브넷
서브넷 마스크
ifconfig 와 netstat
차세대 IP
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