동양공전 정보통신과 김교일 숫자 체계(Number System) • 십진법 (Decimal System) -0 부터 9 까지의 10 개 숫자를 사용 - 맨 아래가 일 (1=10 0 ) 의 자리 , 그 위는 십 (10=10 1 ) 의 자리 , 그 위는 백 (100=10 2 ) 의 자리 , 그 다음은 천 (1000=10 3 ) 의 자리 … - 각 자리의 수는 그 자리값에 해당하는 것이 몇 개 있는지를 나타냄 ( 예 :200= 10 2 이 2 개 ) - 1,245 = 1 × 10 3 +2 × 10 2 +4 × 10 1 +5 × 10 0 - 각 자리 마다 0 부터 9 까지의 수를 이용하여 세어나가다가 9 이후로 그 자리가 1 이 증가하면 수를 0 으로 바꾸로 하나 위 자리를 1 증가시킴 . - 0+1=1, 1+1=2, 2+1=3, 3+1=4, … , 8+1=9, 9+1=10 더 이상 사용할 숫자가 없다 해당 자리수를 0으로 하고 윗자리를 1증가
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동양공전 정보통신과 김교일
숫자 체계(Number System)
• 십진법(Decimal System)- 0부터 9까지의 10개 숫자를 사용
- 맨 아래가 일(1=100)의 자리, 그 위는 십(10=101)의 자리, 그위는 백(100=102)의 자리, 그 다음은 천(1000=103)의 자리…
- 각 자리의 수는 그 자리값에 해당하는 것이 몇 개 있는지를나타냄(예:200= 102이 2개)
- 1,245 = 1×103+2×102+4×101+5×100
- 각 자리 마다 0부터 9까지의 수를 이용하여 세어나가다가 9 이후로 그 자리가 1이 증가하면 수를 0으로 바꾸로 하나 위자리를 1증가시킴.
- 0+1=1, 1+1=2, 2+1=3, 3+1=4, … , 8+1=9, 9+1=10
더 이상 사용할 숫자가 없다 해당 자리수를 0으로 하고 윗자리를 1증가
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숫자 체계(Number System) - 계속
• 이진법(Binary System)- 0부터 1까지의 2개 숫자를 사용
- 맨 아래가 일(1=20)의 자리, 그 위는 21의 자리, 그 위는 22의자리, 그 다음은 23의 자리…
- 각 자리의 수는 그 자리값에 해당하는 것이 몇 개 있는지를나타냄(예:100= 22이 1개)
- 1101 = 1×23+1×22+0×21+1×20 = 8+4+0+1 = 13 - 각 자리 마다 0부터 1까지의 수를 이용하여 세어나가다가 1 이후로 그 자리가 1이 증가하면 수를 0으로 바꾸로 하나 위자리를 1증가시킴.
- 0+1=1, 1+1=10, 10+1=11, 11+1=100
더 이상 사용할 숫자가 없다 해당 자리수를 0으로 하고 윗자리를 1증가
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숫자 체계(Number System) - 계속
• 16진법(Hexadecimal System)- 0~9,A,B,C,D,E,F까지의 16개 숫자를 사용
- 맨 아래가 일(1=160)의 자리, 그 위는 161의 자리, 그 위는162의 자리, 그 다음은 163의 자리…
- 각 자리의 수는 그 자리값에 해당하는 것이 몇 개 있는지를나타냄(예:D00= 162이 13개)
- 각 자리 마다 0부터 F까지의 수를 이용하여 세어나가다가 F 이후로 그 자리가 1이 증가하면 수를 0으로 바꾸로 하나 위자리를 1증가시킴.
- 0+1=1,1+1=2,…,9+1=A,A+1=B,…,E+1=F,F+1=10
더 이상 사용할 숫자가 없다 해당 자리수를 0으로 하고 윗자리를 1증가
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옥텟, 니블 그리고 비트
• 비트(bit)
-컴퓨터의 가장 기본적인 정보단위
-이진수의 한 자리
• 옥텟(octet)
-8개의 비트의 모임
-byte와 동일시 하기도 하나 1 byte가 8bit가 아닌 시스템도존재
• 니블(nibble)
-옥텟의 반, 즉 4bit
-하나의 16진 숫자로 나타낼 수 있다.(예: 1011 → B )
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IP 주소가 왜 필요한가?
• 네트워크 장치는 기본적으로 MAC(물리)주소로 통신한다. 왜?
MAC주소
네트워크 인터페이스 계층(랜카드)은 프레임의
수신처 MAC주소를 보고 프레임을 수신할지
무시할지 결정.
IP주소를 보고 결정하지 못하는 이유는?
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IP 주소가 왜 필요한가? - 계속
• 이더넷과 프레임릴레이는 MAC주소 형태가 다르다.
• 주소 변환이 간단하지 않다.
• 항상 변환해 주려면 모든 형태의 MAC주소에 대한 변환기가있어야… → 비현실적, 비경제적
• MAC주소는 계층적 구조가 아니어서 배달이 대략 난감…
• MAC주소와 상관없이 사용할 수 있는 계층적 구조의 주소를만들자 → IP 주소 (이를 물리주소와 상대되는 개념으로 논리주소라고 부른다)
• 따라서 IP주소는 네트워크 인터페이스(랜카드)에 결합(연결) 되어 있는 논리적인 주소라 할 수 있다.
• TCP/IP 네트워크에 연결된 각 IP장치들을 구분하는데 사용된다.
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IP 주소
• 점으로 구분된 4개의 숫자로 이루어져 있다.
• 각 숫자는 한 바이트(=8bit)의 길이를 갖는다.
• 따라서 각 숫자는, 0~255까지의 값을 갖는다.
• 예를 들면, 126.136.118.123 와 같이 나타낸다.
• 이진수로, 01111110.10001000.01110110.01111011 처럼나타낼 수도 있다.
• 앞에서부터 일정 개수의 비트는 네트워크들을 구분하는데사용되며(네트워크 비트들) 그 나머지는 네트워크내에서 각인터페이스들을 구분하는데 사용된다(지역 비트들).
고척1동 우편번호의 경우, 동양공업전문대학152-714, 123전자타운 152-722, 34~51번지152-823, 52~57번지 152-824, 58~62번지 152-825 등과 같다. 여기서 152는 구로구를의미하며(구로구라는 네트워크) 뒤 세 숫자는 구로구내 특정지역(특정 인터페이스)에 할당된번호이다.
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여기에서 잠깐!
• IP주소 = 네트워크 비트들 + 지역 비트들
로 볼 수 있다고 했는데, 여기에서 네트워크란?
• TCP/IP수업에서 네트워크란 별도의 말이 없으면 LAN과
동일한 개념으로 보면 된다.
• 네트워크 비트는 어떤 값을 갖지만 지역비트가 모두 0인
IP주소를 네트워크주소라고 한다. 예)203.249.39.0
• 하나의 네트워크 주소를 할당받으면 그 네트워크주소를 갖는
IP주소는 모두 할당받게 되는 것이다. 예)203.249.39.0을
받았다는 것은 203.249.39.0~203.249.39.255를 사용할
권리를 가짐.
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IP 주소 - 계속
• IP주소 = 네트워크 비트들 + 지역 비트들
• 한 네트워크를 서브넷(subnet)이라는 작은 부분들로 나누어관리하는 것이 보통이다.
• 지역비트의 일부로 서브넷을 구별하는 데 사용.
→ IP주소 = 네트워크비트들 + 서브넷비트들 + 호스트비트들
• IP주소 = 네트워크필드 + 서브넷필드 + 호스트필드
• 호스트 인터페이스(랜카드)에 할당되는 IP주소의 어떤 필드라도 모두 1의 값을또는 모두 0의 값을 가지는 경우는 없다.
• 목적지 IP주소의 호스트부분이 모두 1의 값을 갖는다면 이는 IP레벨의브로드캐스트(방송) 이다.
• IP주소의 호스트 부분이 모두 0이라면 이는 해당 서브넷 또는 네트워크 자체를나타낸다.
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여기에서 또 잠깐!
• 한 네트워크를 서브넷(subnet)이라는 작은 부분들로 나누어관리하는 것이 보통이다.
라고 했는데, 여기에서 서브넷이란?
• 하나의 네트워크 주소를 받으면 원래 하나의 LAN에 그
범위의 주소를 모두 사용하는 것으로 생각했다. 예를 들어
203.249.39.0을 받으면 한 LAN에 249.39.1부터
203.249.39.254까지를 사용함.
• 그런데 이 주소를 두 개 이상의 범위로 더 세분화하여 각각을
별도의 LAN에 사용할 수 있는데 이렇게 세분화된 IP주소
범위들 각각을 서브넷이라고 하며 이 작업을 서브넷팅이라 함.
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클래스 A
• IP주소의 첫째 비트가 0인 주소 → 첫 바이트 값 = 1~127
• 127.X.X.X는 루프백(loop-back)시험에 사용
• 첫 바이트=네트워크비트들, 나머지 3바이트(24bit)=지역비트들
• 따라서 클래스 A 네트워크의 수는 126개(하나의 네트워크는하나의 기관에 할당하는 것이 원칙)
• 지역비트를 모두 호스트필드로 쓴다면, 224-2= 16,777,214개의주소가 가능(x.0.0.1~x.255.255.254)
• 호스트수가 너무 많아 서브넷으로 나누어 관리할 필요.
• 클래스 A주소는 큰 기관에 할당되었다.(예: MIT, 포드 등)
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클래스 B
• IP주소의 첫째 비트가 1이고 두번째 비트가 0인 주소 → 첫바이트 값 = 128~191
• 첫 두 바이트(16bit) =네트워크비트들, 나머지 두 바이트(16bit) =지역비트들
• 클래스B 네트워크 수는, 214= 16,384개
• 지역비트를 모두 호스트필드로 쓴다면, 네트워크 당 216-2= 65,534개의 주소가 가능
• 호스트수가 여전히 너무 많아 서브넷으로 나누어 관리할 필요.
• 클래스 B주소는 중간 크기의 기관에 할당되었다.(종합대학 등)
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클래스 C
• IP주소의 첫 두 비트가 1이고 세번째 비트가 0인 주소 → 첫바이트 값 = 192~223
• 첫 세 바이트(24bit) =네트워크비트들, 나머지 한 바이트(8bit) =지역비트들
• 클래스C 네트워크 수는, 221= 2,097,152개
• 지역비트를 모두 호스트필드로 쓴다면, 네트워크 당 28-2= 254개의 주소가 가능
• 서브넷으로 나누어 관리할 필요가 거의 없음. 필요에 따라선서브넷팅 가능
• 클래스 C주소는 너무 작아 보통 여러 개의 클래스 C 주소를할당받아 사용한다.
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클래스 D
• IP주소의 첫 3비트가 1이고 네번째 비트가 0인 주소 → 첫바이트 값 = 224~239
• 데이터그램을 여러 호스트들의 그룹에 한 번에 보낼 때 사용 →멀티캐스트 주소라고 함
• 복수의 사용자들의 그룹이 사용하므로 개별 인터페이스(호스트) 에 할당하는 것이 아님.
• 서브넷팅을 할 수도 없다.
• 첫 4비트가 모두 1이면 클래스E 주소이나 현재 사용이 보류되어있다.
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서브넷팅을 해야 하는 경우
• 워크그룹들이 서로 멀리 떨어져 있다.
• 기능적으로 다른 부분들과 분리될 필요가 있다.
• 특정 워크그룹의 트래픽이 다른 그룹에 영향을 준다.
• 특정 그룹이 보안상 분리될 필요가 있다.
• 기능영역이 재조정 되었다(재 서브넷팅).
• 서로 다른 매체 프로토콜(이더넷과 토큰링 등)이 서로 연결
• 라우터로 두 네트워크를 연결하였다.
• 브리지로 연결된 네트워크가 이제는 느려졌다.
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IP통신의 논리적 절차 – 단계 1
• IP통신은 논리적으로 3단계를 거친다고 볼 수 있다.
• 첫 단계는 발신자와 수신자가 같은 네트워크에 있는지 조사하는것이다.
• 우선 수신자 IP주소의 클래스를 조사한다. 왜?
• 이제 두 주소의 네트워크 부분을 비교하면 된다.
• 두 주소가 같은 네트워크에 있는가?- 아니오 → 데이터그램은 게이트웨이로 보내진다.- 예 → 두 주소가 같은 서브넷에 속하는지를 조사한다.
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서브넷팅
10111111 . 11111111 . 11000001 . 00101100
191 255 193 44
11111111 . 11111111 . 11111100 . 00000000
255 255 252 0
IP 주소
서브넷마스크
네트워크를 구분 서브넷을 구분 호스트를 구분
이하가 호스트를 구분하는 주소다여기까지가 (서브넷포함) 네트워크를 구분하는 주소다
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서브넷 마스크(Subnet Mask)
• 한 서브넷의 호스트들은 모두 같은 서브넷마스크를 가지고있어야 한다.
• 서브넷 마스크는 (네트워크비트+서브넷비트: 1로 표시)와(인터페이스, 즉 호스트, 비트: 0으로 표시)를 구분해 준다.
• 첫 바이트는 항상 255의 값을 갖는다(기본마스크에 더해지는것이므로. 기본마스크=네트워크비트들을 표시하는 마스크)
• 마스크의 1의 갯수로 나타내기도 한다. -191.255.0.0/22 = 191.255.0.0은 처음 22개 비트가네트워크와 서브넷필드로 사용되는 네트워크주소이다.
-191.255.193.44/22 = IP주소 191.255.193.44는 처음 22개비트를 네트워크+서브넷을 구분하는데 사용한다.
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서브넷의 계산
• 마스크의 비트값이 정해졌을 때의 가능한 서브넷의 수. 여기서n은 서브넷비트의 수이다.
• 마스크의 비트값이 정해졌을 때의 가능한 호스트의 수. 여기서n은 호스트비트의 수이다.
2n-2
2n-2
• 서브넷팅을 할 때 고려해야 할 사항은
-필요한 서브넷의 수는 얼마인가?-제일 큰 서브넷에서 필요한 인터페이스의 최대 개수는얼마인가?
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IP 라우팅 규칙
• 로컬 라우팅(Local Routing)-데이터그램이 송신자와 수신자 사이에 다른 장치를 거치지않고 직접 전달되는 것.
-송신자와 수신자가 같은 물리네트워크에 존재해야 한다.
• 간접 라우팅(Indirect Routing)-송/수신자 사이에서 다른 장치가 개입하여 데이터크램을전달
-송/수신자가 서로 분리된 물리네트워크에 있는 경우
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IP 라우팅 규칙 - 계속
• 송/수신자 주소가 서로 다른 클래스이면
-데이터그램은 라우터에게 보내진다.
• 송/수신자 주소가 같은 클래스이나 다른 네트워크라면
-데이터그램은 라우터에게 보내진다.
• 송/수신자 주소가 같은 네트워크이나 다른 서브넷이라면
-데이터그램은 라우터에게 보내진다.
• 위의 어느 경우에도 해당하지 않으면
-데이터그램은 직접 전달된다.
공통점은?
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IP 라우팅 규칙 - 계속
• 송/수신자 주소가 같은 서브넷에 있지 않으면,-데이터그램은 라우터에게 보내진다.
• 송/수신자 주소가 같은 서브넷에 있으면,-데이터그램은 직접 전달된다.
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같은 서브넷에 있는가?
• 두 주소가 한 서브넷에 있으려면, 두 주소는 같은 네트워크의같은 서브넷에 있어야 하므로 서브넷 마스크의 비트값이 1인위치의 값들이 서로 같아야 한다.
• 어떤 IP주소의 서브넷 마스크의 비트값이 1인 위치의 값을알아내려면 주소와 서브넷 마스크를 AND연산하면 된다.