IP Address / MAC Address

- 사설 IP 주소 범위:
  - 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
  - 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
  - 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255


- 외부 접속: 사설 IP는 기본적으로 외부에서 직접 접근할 수 없다. 

외부로 나가는 경우 NAT (Network Address Translation) 기술을 사용해야 한다.
- Port Forwarding: 라우터에서 Port Forwarding 기능을 설정하면 외부에서 사설 IP로 접속할 수 있다.
- IP 주소 중복 금지: 동일 네트워크 내에서는 공인 IP든 사설 IP든 중복되지 않도록 설정해야 한다. 중복되면 네트워크 충돌이 발생한다.

 

- MAC 주소
  - MAC 주소는 Media Access Control의 약자로 매체접근제어 주소라고도 불린다.
  - 16진수로 작성되며 총 48비트로 구성된다.
  - NIC(Network Interface Card), 흔히 LAN 카드라고 불리는 네트워크 인터페이스 카드에 고유하게 할당된다.
  - Hardware Address라고도 하며, 형식은 00:0C:29:A1:3A:C4와 같은 형태이다.

- 구성
  - 48비트 중 앞부분의 24비트(3자리)는 제조사 코드이다.
  - 뒷부분의 24비트(3자리)는 고유한 NIC 번호이다.
  - , 인텔에서 만든 모든 NIC의 앞 24비트는 동일하며, 뒷 24비트는 각각 다르다.

- IP 주소 vs MAC 주소
  - IP 주소는 네트워크 위치에 따라 변경된다.
  - MAC 주소는 네트워크 장치(NIC)에 고유하게 할당되며 변경되지 않다.
  - , 집에서 사용하던 노트북을 학교에서 연결하면, IP 주소는 변경되지만 MAC 주소는 동일하다.

- 명령어
  - 리눅스: ifconfig 명령어를 사용하여 IP 주소와 MAC 주소를 조회할 수 있다.
  - 윈도우: ipconfig 명령어를 사용하여 IP 주소와 기타 네트워크 설정을 조회할 수 있다.

 

 

네트워크 간의 통신

 

 

Case 1: 같은 네트워크 간의 통신(A ↔ B)

1. A 컴퓨터의 요청:
   - A 컴퓨터는 자신의 IP 주소와 MAC 주소 정보를 담아 Switch 장비에게 B 컴퓨터의 IP를 알려주고 찾아달라고 요청한다.

2. Switch 장비의 역할:
   - Switch 장비는 받은 요청을 처리하기 위해 B 컴퓨터의 IP 주소를 자신의 MAC Address Table에서 찾는다.
   - Switch 장비의 중요한 역할 중 하나는 IP 주소와 MAC 주소를 변환하는 것이다. 이를 위해 Switch 장비는 IP와 MAC 주소를 연결하여 메모리에 저장하고, 이를 Switching Table이라고 한다.

   - 만약 처음 접속하는 경우 Switching Table에 해당 정보가 없을 가능성이 크다.

3. Broadcast 메시지 전송:
   - Switch 장비는 A 컴퓨터의 포트를 제외한 모든 포트로 B 컴퓨터의 IP 주소를 사용하는 컴퓨터를 찾기 위한 Broadcast 메시지를 전송한다.
   - 네트워크 내의 모든 컴퓨터가 이 Broadcast 메시지를 받지만, 자신이 해당 IP를 가지고 있지 않다면 메시지를 폐기한다. B 컴퓨터는 자신의 MAC 주소를 담아 Switch 장비에 응답한다.

4. MAC 주소 학습:
   - Switch 장비는 B 컴퓨터로부터 받은 MAC 주소를 Switching Table에 저장한다. 이를 '학습(Learning)'이라고 부른다.
   - Switch 장비를 재부팅하면 이 Switching Table은 초기화되며, 다시 학습 과정을 거쳐야 한다.

5. 전용 통신 경로 생성:
   - Switch 장비는 A 컴퓨터와 B 컴퓨터 간의 전용 통신 경로를 생성하여 원활한 통신이 가능하도록 한다. 이를 '스위칭(Switching)'이라고 한다.

 

 

Switch와 Dummy Hub의 차이점

- Switch:
  - 각 컴퓨터 간의 전용 통신 경로를 생성해주는 기능이 있다. 이로 인해 네트워크 속도가 빠르고 효율적이다.
  - 스위치 허브는 여러 컴퓨터가 동시에 통신할 수 있도록 지원한다.

- Dummy Hub:
  - 스위칭 기능이 없어 하나의 통신 경로를 여러 컴퓨터가 공유해야 한다.
  - 한 컴퓨터가 통신 중일 때 다른 컴퓨터는 대기해야 하므로 네트워크 속도가 느려진다.

Switching Hub는 Dummy Hub에 스위칭 기능을 추가한 것으로, 각 컴퓨터 간의 독립된 통신 경로를 제공하여 더 빠르고 효율적인 네트워크 환경을 제공한다.

이러한 스위칭 기술 덕분에 현대 네트워크는 더 빠르고 안정적으로 통신할 수 있으며, IP 주소와 MAC 주소 간의 변환 작업이 원활하게 이루어진다.

이 과정에서 Switch 장비는 네트워크 내부의 컴퓨터들 간의 통신을 효율적으로 관리하고, IP 주소와 MAC 주소 간의 매핑을 통해 데이터를 정확하게 전달하는 역할을 한다. 

 

 

 

 Case 2: 다른 네트워크 간의 통신 (A ↔ F)

1. A 컴퓨터의 요청:
   - A 컴퓨터는 자신의 IP 주소와 MAC 주소 정보를 담아 Switch에게 F 컴퓨터의 IP 주소를 찾아달라고 요청한다.

2. Switch의 역할:
   - Switch는 Case 1에서 설명한 학습 과정을 통해 해당 IP 주소를 가진 컴퓨터가 자신이 관리하는 네트워크에 없음을 확인한다.
   - 그런 다음, 외부 네트워크로 나가기 위해 자신의 Gateway 장비(일반적으로 Router)에게 F 컴퓨터의 IP 주소를 알려주고 외부 네트워크에서 해당 IP를 찾아달라고 요청한다.

3. Router의 역할:
   - Router는 Switch로부터 요청을 받은 후, 자신의 Routing Table을 참조하여 해당 IP 주소로 데이터를 전송할 수 있는 경로를 찾다.
   - 이 과정에서 Router는 서로의 정보를 공유하여 최적의 경로를 찾는다. 이를 Routing(길찾기)라고 한다.
   - Routing 프로토콜을 통해 A 네트워크의 Gateway Router는 B 네트워크의 Gateway Router로 데이터를 전달한다.

4. B 네트워크에서의 처리:
   - B 네트워크의 Gateway Router는 받은 데이터를 B 네트워크의 Switch에게 전달한다.
   - B 네트워크의 Switch는 학습 과정을 거쳐 F 컴퓨터를 찾아내고, A 컴퓨터와 F 컴퓨터 간의 통신이 가능하게 된다.

 

 

 

네트워크 통신 요약

- 같은 네트워크 간의 통신:
  - 컴퓨터들이 Switch를 통해 직접 통신한다.
  - Gateway를 거치지 않다.

- 다른 네트워크 간의 통신:
  - 컴퓨터들이 Router를 통해 통신한다.
  - Router는 Routing Table을 참조하여 최적의 경로를 찾아 데이터를 전송한다.
  - 여러 Router를 거칠수록 통신 속도가 느려질 가능성이 있다.

 

 

 

- Switch:
  - 네트워크 내에서 데이터 패킷을 전달하고, IP 주소와 MAC 주소를 매핑하여 빠르게 통신할 수 있게 한다.

- Router:
  - 서로 다른 네트워크 간의 데이터를 전달한다.
  - Routing Table을 사용하여 최적의 경로를 찾고 데이터를 전달한다.
  - 여러 Router를 경유할 경우 통신 속도가 저하될 수 있다.

- Gateway:
  - 네트워크 간의 출입구 역할을 하는 장비이다. 보통 Router가 이 역할을 담당한다.