[CE] Internet Protocol Address (IP Address)

네트워크 상에서 어떤 한 컴퓨터를 찾아낼 수 있는 주소
(= 인터넷상에서 데이터를 송수신할 목적으로 컴퓨터에게 부여하는 값.)이며 약어로 IP Address로 기재됨.

• Network 계층 (Layer 3)에서 사용되는 address(주소).
• IP 헤더에 포함됨.

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IPv4

TCP/IP 기반의 인터넷에 연결된 모든 device는 통신을 하기 위해서 고유한 IP Address 를 가지고 있어야 함.
32bit 길이를 가지는 Internet Protocol Address로 Version 4에 해당.

• 8bit씩 끊어서 octet이라고 부르며, 각 octet사이에 dot으로 구분함.
• 8bit.8bit.8bit.8bit = 32bit (10진수표기)
• 효율성을 위해 network_address와 host_address (or network_id, host_id)로 구분함.
• network_address가 같을 경우, 같은 router에 묶여 있다고 볼 수 있음.

43억 개의 device구분이 가능하나... 거의 고갈된 상태로 IPv6로 대체되고 있음.
Internet Engineering Task Force(IETF)는 2011.2 이후 IPv4의 할당을 중지한 상태임.

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IPv6

Pv6(Internet Protocol version 6)는 차세대 인터넷 프로토콜(Network layer)로 인터넷을 위한 차세대 주소 체계 방법.
128bit 길이를 가지며, $3.4 \times 10^{38}$ device에 할당 가능.

• 16bit:16bit:16bit:16bit:16bit:16bit:16bit:16bit = 128bit (16진수 표기)
• IPv4에 비해 복잡 → 간략화 규칙
  • 각 묶음(4자리) 별로 앞에 오는 0은 생략가능
  • 한 묶음이 모두 0 일시 ::로 치환가능
• IPv6 Prefix (CIDR Block)
  • Address/Prefix
    • 21DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A/64
    • 처음 64비트(/64 앞부분)가 Network 가리킴
    • 뒤에 64비트의 host 주소
  • subnet ID를 표시할 경우, 다음과 같음.
    • 21DA:D3:0:2F3B::/64
    • 서브넷을 나타내는 부분 이후 호스트 id는 생략됨 (/64)
    

Class of IPv4

Class A (unicast address)

• Network_address는 0~127만 가능.
• 큰 큐모의 네트워크에서 사용됨.
• 각 network당 사용가능호스트 = 256 x 256 x 256 = 16,777,216 - 2 = 16,777,214

Class B (unicast address)

• Network_address: 128.0 ~ 191.255
• 중간 큐모의 네트워크에서 사용됨.
• 각 network당 사용가능호스트 = 256 x 256 = 65,536 - 2 = 65,534

Class C (unicast address)

• Network_address: 192.0.0 ~ 233.255.255
• 소규모 네트워크에서 사용됨.
• 각 network당 사용가능호스트 = 256 -2 = 254 (모두 0이거나 255인 것 제외)

Class D는 multicast(멀티캐스트)를 위해서 사용되며, Class E는 실험적인 용도로 사용이 제한된 클래스임. (대부분 Class A, B, C 중 하나를 이용.)

실제로 Class C가 가장 쉽게 마주치는 class임.

항상 2개의 host_address를 빼는 이유
호스트 address에 모두 1로 지정하는 경우, 네트워크 내의 모든 host로 braodcasting을 의미함.
호스트 address에 모두 0으로 지정하는 경우, 네트워크 ID로 anonymous 주소(호스트 주소를 특별히 밝히지 않을 때 사용되는 주소)를 의미.

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Private IP Address

기업이나 조직의 내부망에서 사용하는 주소. ISP업체와 상관없이 내부 망 관리자가 할당 가능함.

• IP 주소 영역에서 인터넷에서는 사용하지 않는 구역을 사용 (RFC1587).
  • 10.0.0.1~ 10.255.255.254
  • 172.16.0.1 ~ 172.31.255.254
  • 192.168.0.1 ~ 192.168.255.254
• 인터넷의 확산으로 인해 IP 주소의 부족을 해결하는 방안임.
• Private Address(사설 주소)를 Private Network에서 사용하고, 인터넷에 접속할 경우 방화벽을 통해 NAT(Network Address Translation) 과정을 거쳐 Private IP address가 인터넷 공인 IP 주소로 변경되어 인터넷에 접속 (WAN에 연결된 Router는 private IP address 자체를 외부로 보내는 건 할 수 없음)
  • 인터넷 유무선 공유기를 사용할 때 흔히 접하게 됨.
  • 하나의 Public IP Address를 공유하여 여러 대의 컴퓨터가 인터넷에 접속하게 하려고 가상 IP 주소를 사용

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Public IP Address

Internet과 같은 공인 WAN에 직접 연결이 가능한 IP Address를 말함.

Internet상에서 데이터를 주고받기 위해서는 Public IP Address가 필요하면 이는 ISP로부터 임대해야 한다.

• 공인기관에서 인증한 공개형(public) IP 주소.
• 인터넷 유무선 공유기를 사용하지 않는 한 컴퓨터 등에서 사용하는 대부분의 IP 주소는 Public IP Address임.
• Public IP Address도 외부에 공개되어 있어 다른 컴퓨터 등에서 검색, 접근이 가능하다
• 따라서 Public IP Address를 사용하려면 보안 장비(방화벽 등)가 반드시 필요.
• 대부분 Public IP Address를 임대해 준 ISP (인터넷 서비스 회사: KT, SKT 등)에서 보안 서비스를 제공하고 있긴 함.

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Localhost

127.0.0.1은 자기 자신을 가리키는 주소임 (localhost).

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IPv6 특징 (보완 필요 --;;)

• 주소길이 확장
  • 늘어난 지원가능한 주소 수.
• 브로드캐스트 대신 멀티캐스트
  • 브로드캐스트 영역의 모든 호스트에 다 전송의 경우 ARP(상대방 MAC주소 획득 프로토콜), 라우팅 정보 업데이트 등 부하가 많음.
  • 멀티캐스트는 4비트의 Scope ID이용하여 전송범위를 지정.
• 주소 자동 구성
  • DHCP서버 없이 라우터 통해 자동 주소 구성 가능.
  • DHCPv6 서버 사용 시 보다 자세한 구성 가능
• 패킷 크기 확장
  • 64 kbyte → 점보그램 옵션을 이용, 임의의 큰 크기 패킷 가능.
• 간단해진 헤더
  • 헤더 정보는 IPv4의 절반크기.
  • 패킷처리 간단해짐.
  • 확장헤더를 통한 옵션 기능 확장 용이
• Flow Labeling
  • Flow Labeling 통해 특정 트래픽은 특별한 처리 가능 (실시간 통신 등)
• 향상된 보안 (빌트인 보안)
  • IPSec을 기본 보안 정책으로 채택
  • 패킷 출처 인증 및 보안 (확장헤더 통해 적용)
• 이동성
  • 모바일 장비에서 끊김 없는 접속을 지원.
  • 물리적 위치 상관없이 같은 주소 유지 가능.

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같이 보면 좋은 자료들

2024.02.07 - [Computer/CE] - [CE] Classless Inter-Domain Routing 표기법: IP Address

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2023.01.17 - [Computer/CE] - [CE] Subnet Mask

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