TCP/IP 네트워크 계층 ( Network Layer )

1.    네트워크 계층의 중요한 역할 3가지

ㄱ. 경로설정 
    - Routing algorithms

ㄴ. Forwarding
    - 받아서 전달

ㄷ.  Call setup

2.    Network service model

ㄱ. Virtual circuit  

(1)  call Setup
(2) 모든 라우터는 state 상태

(3). Virtual Circuit  VS  Circuit

- Circuit -> 물리적으로 할당이 되어 있으므로 어느 둘 중 하나만 고장 나도 안됨
- Virtual Circuit -> 중간에 라우터가 고장 나면 주위의 라우터가 경로 재설정을 통해
                            다른 라우터를 사용하여 우회한다.

ㄴ. Datagram networks

(1) No call setup
(2) 라우터는 종단 연결에 대해 No state 
(3) 패킷은 도착지 호스트 주소를 보고 전달

 3.    Routing

ㄱ. 라우팅 프로토콜
    : 좋은 경로를 결정, 시간을 최소화 하는 것이 목적 (최소비용을 찾는 알고리즘)

ㄴ. 라우팅 알고리즘

(1) “Link state“ 알고리즘  (LS)

- 분산된 형태의 로컬 정보
- 모든 노드의 정보를 알아야 한다.  (Start N 과 링크 스테이트 값을 알아야함)

- Ex> Dijkstra’s 알고리즘
   - c(i, j) : i부터 j 까지의 시간
   - D(V) : 소스부터 i까지의 합계
   - p(v) : 거쳐가는 노드
   - N : 전체 네트워크 노드

 

 

(2) “distance vector” 알고리즘 (DS)

-이웃 노드의 정보만 알면 된다.          

- EX> Distance Table

- E 노드부터의 각 거리를 구한 후 최소값을 선택한다.

 4.    IP Protocols

ㄱ. IP datagram format

1. 큰 IP 데이터 그램은 네트워크 상에서 쪼개진다. ( “단편화”)

2. 단편들은 최종 수신 호스트에서 재결합 한다. 
    - 라우터에서 유지해야 하는 상태 정보를 줄임
    - 각 단편들은 서로 다른 경로로 전송될 수 있음
    - IP는 전달의 순서를 보증 하지 않음
    - 모든 단편들이 동일한 라우터를 경유할 필요 없음

3. IP는 전송에 대한 신뢰성을 보증하지 않는다.
    - 패킷의 손실 발생 가능

4. 단편들의 재조립을 위해 모든 단편이 도착할 때까지 메모리에 저장
    - 메모리 낭비를 방지하기 위해 일정시간 타이머 동작
    - 타이머 시간 내에 모든 단편들이 도착하지 않으면 단편들을 삭제
    - 단편화된 데이터그램의 재전송을 요청하지 않음

5. 수신측 호스트는 IP 헤더의 식별자를 이용하여 단편들의 재조립에 이용.

 

ㄴ.  ICMP : Internet Control Message Protocol 

- 인터넷 상에서 중요한 문제 발생시 에러 메시지 도출한다.

 

 ㄷ. DHCP : Dynamic Host Configuration Protocol 

- 호스트들에게 유동적으로 IP주소를 할당 해주기 위한 프로토콜

  ㄹ. NAT : Network Address Translation

- EX> 가정의 인터넷 공유기

외부에서 내부로 어떻게 보내줄 수 있는가?

NAT 내부에 있는 주소와 포트 넘버를 페어로 만들어 맵핑 한다.

<장점>

1.IP 를 넓히기 위해 

2.ISP로 부터 여러 호스트를 위한 주소 블록을 할당 받을 필요가 없다

3.외부에 알리지 않고 지역 네트워크 안의 주소 변경 가능하다.

4.지역 네트워크 안의 장비의 주소변경을 하지 않고 ISP 변경 가능하다.

5.보안적인 측면에서 외부에서는 내부에 host가 몇이나 있는지 모른다. (firewall 역할)

 

⑤IPv6 의 필요성

i.주소공간의 부족

- IPv4 : 32bit의 주소공간

- IPv6 : 128bit의 주소공간

ii.보안적인 측면 

- IPSec 보안기능 추가

iii.빠른속도의 포워딩을 위한 데이터 그램 헤더 포맷의 변경

- IPv6 헤더는 고정적 ( IPv4는 헤더 가변적)

- 단편화 호용 X

< 라우터에서 IPv4 와 IPv6의 공존을 위해서? >

- Dual stack

IPv4 , IPv6 를 번갈아가며 보낸다. 하지만 헤더정보의 손실이 불가피하다.

              

- Tunneling

IPv6 안에 IPv4 데이터그램을 통째로 포함시킨다.