IP 프로토콜

1) 개요

- 비연결형 프로토콜로 연결 상태를 유지하지 않기 떄문에 패킷 전송 순서를 보장하지 않는다.

- 비신뢰적 프로토콜로 신뢰성 있는 통신을 보장하지 않는다.

- IP는 목적지 주소를 기반으로 라우팅을 담당하는 인터넷 계층의 대표 프로토콜이다. 라우팅은 라우팅 알고리즘을 통해 최적의 경로를 선정하여 목적지를 찾아가는 것을 말한다.

 

2) IP 프로토콜 구조 

- Identification(16비트) : 단편화/재조합 관련 필드, 단편화 전 원본 IP 데이터그램을 식별하기 위한 ID

- FLags(3 비트) : 단편화/재조합 관련 필드

첫 번째 비트 : 사용안함

두 번째 비트 : Don't fragment bit(1 설정 시 패킷을 단편화 하지 말라는 의미)

세 번째 비트 : More fragments bit(1 설정 시 재조합할 단편이 남아 있다는 의미이고 0 설정시 단편이 더 이상 없다는 의미이다. )

- Fragmentation offset : 단편화/재조합 관련 필드

> IP의 특성 상 원본 IP 데이터그램의 단편들이 순서대로 전송되는 것이 아니므로 이를 순서대로 조합하기 위한 현재 단편의 상대위치를 저장한 필드이다.

- Time to live : IP 패킷의 생존시간을 지정하는 필드

> 최초에 초 단위로 생존시간을 명시할 의도였으나 시간측정의 어려움으로 인해 라우터/L3 스위치 통과 횟수로 그 의미가 바뀜

> 패킷이 라우터/L3 스위치에 도착하면 TTL 값을 1 감소시키고 그 값이 0이 되면 해당 패킷을 폐기한다.

> TTL을 설정하는 목적은 라우터/L3 스위치를 통해 패킷 라우팅을 하던 중 무한루핑이 발생하여 목적지에 도달할 수 없는 패킷이 무한히 생존하여 네트워크 대역만 차지하는 상태를 방지하기 위함이다. 

> 일반적으로 Linux는 64, Window는 128, Unix는 255를 설정한다. 

 

3) IP 단편화 

- IP단편화 관련 출력 형식

(frag "단편 ID":"단편의 크기(IP헤더 제외)"@"오프셋" +)

+ 존재 : 추가 단편이 있음을 의미

+ 존재하지 않음 : 마지막 단편을 의미

 

4) IP 라우팅 

① 라우팅 규칙

- 목적지 주소가 자신과 동일한 네트워크에 있다면 직접 전송한다.

- 목적지 주소가 자신과 동일한 네트워크에 속하지 않는다면 직접 전송이 불가하기 때문에 1차 경유지 주소(gateway)를 라우팅 테이블을 참조하여 찾는다.

- 목적지 주소와 자신의 주소가 서로 동일한 경우 목적지가 자신의 호스트이므로 상위 계층으로 데이터를 전달한다. 

 

② 라우팅 테이블 검색 방식 및 우선순위

- 검색 방식 : IP 패킷의 목적지 IP와 라우팅 테이블의 netmask/genmask를 비트and& 연산 수행 후 라우팅 테이블의 destination 필드와 비교, 일치하는 경로를 선택하여 패킷을 전송한다.

> 패킷의 목적지 IP와 netmask/genmask 간에 bit 연산을 한다는 의미는 목적지 IP에서 네트워크 ID 부분만을 추출하기 위한 과정이다.

 

- 검색 우선순위 

> 먼저 목적지 호스트 주소와 일치하는 경로를 찾는다.

> 목적지 호스트 주소와 일치하는 경로가 없으면 목적지 네트워크 주소와 일치하는 경로를 찾는다.

> 일치하는 경로가 없으면 default 게이트웨이로 보낸다.

 

③ 실습

- 라우팅 경로 계산 1