[TCP/IP] - 2. 네트워크 주소 체계

1. 포트 번호

TCP, UDP 헤더 안에 포함된 주소로, 하나의 IP 주소 안에서 어떤 서비스(프로그램)와 통신할 것인지 구분하기 위한 번호이다.

• 주소 크기: 16bit(2^16 = 0~65535)
• 클라이언트 입장: 서비스 요청 및 실행
• 서버 입장: 서비스 구분 및 제공

User Ports (1024~49151)	일반 응용프로그램 및 서비스
Dynamic/PrivatePorts (49152~65535)	PC에서 사용하는 임시 포트 (클라이언트가 통신 시 임시로 사용)
System Ports (0~1023)	표준 서비스 예약용

 

※ 서비스가 계속 추가되다 보니, 'mysql 포트 번호: 3306'처럼 User Ports를 예약해서 사용하는 서비스들도 많다.

 

• Ex) IANA Port Number 사이트에서 프로토콜(서비스)를 검색하여 포트 번호 확인 ⭐

TCP		UDP
http	80	domain(dns)	53
https(ssl)	443	bootps(dhcp server)	67
telnet	23	bootpc(dhcp client)	68
ssh	22	syslog	514
ftp	21	ntp	123
ftp-data	20	snmp	161
smtp	25	tftp	69
pop3	110
mysql	3306

 

예제

 

-n 옵션은 number로 출력하라는 옵션이다.

그리고 위와 같은 상황에서 'cls(clear screen)' 명령어를 입력하면 cmd에 출력된 내용이 지워진다.

 

※ windows + R -> cmd: cmd 빠르게 실행하는 방법

 

Ex1) 'netstat' 정보 확인을 이용한 네트워크 연결 상태 확인

• 클라이언트의 IP 주소는 어떻게 되는가?
  • 192.168.10.27
  • 로컬 주소라 클라이언트인 게 아니라, http, https, telnet를 외부 주소가 응답하고 있기에 이를 요청한 로컬 주소 쪽이 클라이언트임을 알 수 있는 것임
• 클라이언트가 제공 받고 있는 서비스 또는 연결된 서비스는 무엇인가?
  • http, https, telnet

 

Ex2) '192.168.10.27'은 서버인가? 클라이언트인가?

• 서버
  
  • http, https를 응답하고 있기 때문에 서버임
  • 시스템은 때로는 클라이언트가, 때로는 서버가 될 수 있음

 

socket: 프로그램이 네트워크를 통해 데이터를 주고받기 위한 통신 창구

• 클라이언트가 서버와 통신하기 위해 자신의 출발지 포트 번호를 할당받아 소켓을 생성하고, 이를 통해 데이터를 송수신한다.

 

※ IP 주소(IP): 어느 장치? > MAC 주소(ETH): 장치의 인터페이(랜카드)는 무엇? > Port 주소(TCP, UDP): 어느 프로그램?

 

2. IP 주소

IP 헤더 안에 포함된 주소

• 주소 크기: 32bit(2^32개 = 4,294,967,296)
• 로컬 환경에서 리모트 환경으로 데이터 전송 담당 (다른 네트워크와의 외부 통신)
• 변경이 가능한 논리적인 주소(만들어서/설정해서 사용하는 주소로 전화번호 같은 개념)
• IP 주소 조회 사이트

※ IP 주소의 위치를 추적해봤자 통신비밀보호법에 의하여 ISP 위치와 정보만 확인되기에, IP 주소 추적을 원할시 수사기관을 통해 ISP에 요청하는 절차가 필요하다.

 

IP 종류

• IPv4: 32bits -> 2^32 = 43억개 정도 (2012년 2월 고갈)
• IPv6: 128bits -> 2^128 = 사실상 무한개
• 미국, 유럽 쪽은 이미 IPv6 사용 중이지만 한국은 ISP 업체가 국가의 지원을 받아 IPv6 망을 구축하고자 미루고 있기에 아직 IPv4 사용 중이다.

※ nslookup www.google.com: 도메인 이름(www.google.com)을 IP 주소로 변환해 보여주는 명령어

 

3. MAC 주소

ETH 헤더 안에 포함된 주소

• 주소 크기: 48bit(2^48 개)
• ETH 로컬 환경 내에서 데이터 전송 담당 (내부 통신)
• 00-e0-4c-14-62-ba (IP, Port와 달리 10진수가 아닌 16진수로 표기)
  • MAC 주소 조회: https://uic.io/ko/mac/
  • 앞의 24bit는 OUI(Organizationally Unique Identifier) 24bit로, 랜카드 업체(이더넷 장치 업체)가 IEEE 기관으로부터 임대받은 주소임 (랜카드 제조사 식별 용도)
• 변경 불가능한 물리적인 주소 (장치에 다 정해져서 나오는 주소로, 설정 불가)

※ windows + R -> calc -> 프로그래머: 진법 변환 가능

 

예제

 

Ex) 시스템 주소 관련 예제

• 현재 PC는 수동 IP 설정 방식인가? 아님 DHCP 서비스 방식인가?
  • DHCP 서비스 방식
• PC IP 주소와 서브넷 마스크는 어떻게 되는가?
  • 192.168.10.27 / 255.255.255.0
• 게이트웨이 주소는 어떻게 되는가?
  • 192.168.10.1
• DNS 서버 주소는 어떻게 되는가?
  • 168.126.63.1, 168.126.63.2
• MAC 주소는 어떻게 되는가?
  • 00-D8-61-6E-30-B4
• MAC 주소를 검색하여 어디 회사 제품인지 파악하라. (OUI 24bits만 검색해도 됨)
  • Micro-Star INTL CO., LTD. (MSI)
• PC(시스템/호스트)를 구분할 때 IP 주소, MAC 주소 중에 어떤 주소가 구분이 정확한가?
  • MAC 주소 (IP 주소는 변경 가능한 주소이기 때문임)

 

4. 로컬 네트워크 환경에서 데이터 전송 시 주소 사용 예제

 

네트워크 총 개수: 3개

 

※ WAN 프로토콜: HDLC(라우터 간 Point-to-Point 데이터 전송), PPP(HDLC + 인증 기능)

 

1) A -> B 데이터 전송

A: encapsulation(IP -> ETH) -> 데이터 전송 -> B: decapsulation(ETH -> IP)

• IP
  • SA: A
  • DA: B
• ETH
  • SA: A
  • DA: B

※ SA: source address / DA: destination address

 

A와 B는 스위치로 연결된 것이기에 같은 네트워크이다. 따라서 스위치는 ETH 헤더만 보고 데이터를 전송한다.

때문에 내부 통신인 A -> B 데이터 전송에선 외부 통신용인 IP가 필요없다. (라우터는 IP 헤더까지 보고 데이터 전송)

 

※ 내부 통신에선 IP가 필요없지만, 프로토콜(통신 규약)이기에 없앨 순 없다.

 

2) A -> G 데이터 전송

A: encapsulation(IP -> ETH) -> 데이터 전송 -> C: decapsulation(ETH) -> D: encapsulation(HDLC) -> 데이터 전송 -> E: decapsulation(HDLC) -> F: encapsulation(ETH) -> 데이터 전송 -> G: decapsulation(ETH -> IP)

 

이때 C에서 IP는 decapsulation하지 않는데, 그 이유는 목적지 주소가 자신이 아닌 G이기 때문이다.

IP의 목적지인 G에 최종적으로 도착하고 나서야 IP를 decapsulation(-> TCP 보고 요청 확인 가능)한다.

• IP
  • SA: A
  • DA: G
• ETH
  • SA: A
  • DA: C

• HDLC (편의 상, SA/DA를 작성했지만 실제 HDLC는 Point--to-Point 통신이라 SA/DA가 필요없는 프로토콜임)
  
  • SA: D
  • DA: E

• ETH
  • SA: F
  • DA: G

ETH는 같은 네트워크 안에서만 데이터 전송 가능한데 A와 G는 다른 네트워크이기에,

A와 같은 네트워크인 C(gateway: 다른 네트워크로 나가기 위한 첫 번째 관문) 라우터를 통하는 방식으로 해야 한다.

때문에 외부 통신인 A -> G 데이터 전송에선 IP가 없으면 안 된다.

 

 

네트워크 총 개수: 5개

 

3) A -> J 데이터 전송

A: encapsulation(IP -> ETH) -> 데이터 전송 -> B: decapsulation(ETH) -> C: encapsulation(ETH) -> 데이터 전송 -> D: decapsulation(ETH) -> E: encapsulation(ETH) -> 데이터 전송 -> F: decapsulation(ETH) ->  G: encapsulation(ETH) -> 데이터 전송 -> H: decapsulation(ETH) -> I: encapsulation(ETH) -> 데이터 전송 -> J: decapsulation(ETH -> IP)

• IP
  • SA: A
  • DA: J
• ETH
  • SA: A
  • DA: B

• ETH
  
  • SA: C
  • DA: D

• ETH
  • SA: E
  • DA: F

• ETH
  • SA: G
  • DA: H

• ETH
  • SA: I
  • DA: J