OSI 7 Layer Model (2) - Network Layer

[ AWS를 이해하기 위한 기초지식 : OSI 7 Layer Model (2) - Network Layer ]

Network Layer

• 여러 노드의 경로를 찾고 올바르게 전달될 수 있는 기능과 수단을 정의 
• 주요 단위 : 패킷
• 주요 구성 요소 
  • Router, IP, ARP
• 주요 특징
  • 서로 떨어진 Local Network간의 통신을 지원
    • network간의 -> inter network -> internet
    • 중간중간 node들을 거쳐 목적지까지 도달할 수 있는 방법을 지원

 

IP(Internet Protocol) Address

• Internet Protocol 상에서 통신 주체를 식별하위한 아이디 
• IPv4 : 32Bits
• 아이피를 최대로 활용하기 위해 사설(Private)IP 와 공인(Public) IP로 분류
• IPv4를 표시하기 위한 방법
  • CIDR ( Class Inter Domain Routing )
    • IP 주소의 영역을 여러 네트워크 영역으로 나누기 위해 IP를 묶는 방식
    • 여러 개의 사설망을 구축하기 위해 망을 나누는 방법
  • CIDR Notation
    • IP 주소의 집합
    • 네트워크 주소와 호스트 주소로 구성
    • 각 호스트 주소 숫자 만큼의 아이피를 가진 네트워크망 형성 가능
    • A.B.C.D/E 형식
      • 10.0.1.0/24 , 172.16.0.0/12
      • A, B, C, D는 네트워크 주소(A,B,C) + 호스트 주소 표시(D)
      • E : 0~32 네트워크 주소가 몇 bit 인지 표시
      • A,B,C는 고정, D,E는 변동 가능함
    • CIDR Block
      • 호스트 주소 비트만큼 IP 주소를 보유 가능
      • 예 : 192.168.2.0/24
        • 네트워크 비트 : 24
        • 호스트 주소 = 32 - 24 = 8
        • 2^8 = 256개의 IP 주소 보유
        • 192.168.2.0 ~ 192.168.2.255 까지 256개 주소를 의미
  • Subnet Mask
    • 어느 부분이 호스트 비트인지, 어느 부분이 네트워크 비트인지 구분해주는 Mask
    • AND 연산을 활용해 네트워크 주소를 필터링
      • AND 연산 : 두 비트 중 둘 다 1일때만 1
    • 네트워크 비트 수만큼 1을 보유한 마스크를 IP에 적용하면 네트워크 비트만 추출 가능
• IPv6 : 128Bits
  • 양이 방대하기 때문에 사설 IP개념이 불필요
  • MAC Address와 다르게 수시로 변동 가능

 

• 라우터(Router)
  • 네트워크간에 패킷을 주고 받는 Layer3 장치
  • IP 대역별 최적 경로를 수집 및 관리 
    • 어떤 경로의 노드를 경유해야 가장 효율적으로 대상에 도착하는지 알고 있음(Route Table)
    • 이 경로를 바탕으로 특정 IP 주소가 대상인 패킷의 전달을 요청받을 때 해당 경로로 요청 
  • 로컬 네트워크는 자신의 로컬 네트워크 주소가 아니라면 라우터로 전달
    • 확인 방법 : 네트워크 주소가 같은지 확인 (subnet mask 등)
  • 이후 Router는 패킷을 Frame 안에 넣어서 최적 경로에 따른 다른 Router 로 전달
    • frame은 mac address가 필요한데, 어떻가 알 수 있을까? = ARP
      • ARP(Address Resolution Protocol)
        • IP로 Mac Address를 찾는 프로토컬
        • 순서
          • Broadcast (MAC Address FF:FF:FF:FF:FF:FF)로 IP 요청
          • 응답 받은 IP MAC Address를 기반으로 MAC 확정 후 테이블에 저장 
  • 라우터까지 데이터 전달하기 
    • ip 대상이 로컬이 아닌 것을 식별 : 네트워크 주소가 다름
    • 같은 네트워크가 아니라면 라우터를 전달. : 하지만 라우터의 ip는 알지만 mac주소를 모름 
    • ARP (Address Resolution Protocol) 활용
      • IP <-> Mac Address를 찾는 프로토콜

 

 

Network Layer에서 해결하지 못한 문제 

• 한번에 하나의 통신만 가능
  • 여러 어플리케이션이 동시에 통신 불가능
• 패킷등의 순서 보장 / 유실에 대한 대응 불가