[풀스택] 3 Layer Router, IP address, DNS

 

 

 

Packetizing

packetizing -> 위에서 받은 것에, 본인이 해야할 일, 즉 정보를 넣는다.

• Encapsulating the payload in a network- layer packet at the source and decapsulating the payload from the network-layer packet at the destination
• In other words, one duty of the network layer is to carry a payload from the source to the destination without changing it or using it.
• The network layer is doing the service of a carrier such as the postal office -> 오 ~ 
• It is responsible for delivery of packages from a sender to a receiver without changing or using the contents. 
• Other duties of the network layer, which are as important as the first, are routing and forwarding, which are directly related to each other.

 

 

 

TCP / IP

 

Connectionless packet-switched network 
Datagram Approach in Network Layer (Internet Philosophy)

TCP/IP ->  미 국방부, 핵폭탄이 떨어지더라도 유지되어야 한다. 

빈트 서프와 로버트 칸이 설계한 인터넷 통신규약(TCP/IP)에 따라 최초로 패킷 전송에 성공

미 국방부가 핵전쟁에 대비한 분산 네트워크 개발을 위해 추진한 아르파넷 프로젝트

 

• 1) 1을 받았다!
  2) 갈 수 있는 길은 여러 개
  3) 현재 상황을 파악 -> R2 대신 R4로 보내자.
  4) 과거는 잊어주세요 
       (확랜) 도착한 그 시간 기준
  5) 항상 독립 시행 
       서로 다른 길을 통해서 들어갔더니, 리시버에서는 랜덤으로 도착

 

• 이게 왜 핵폭탄이랑 연관?
• R2가 죽었다 -> 그럼 후보에서 지워
• 라우터라는 장비가 죽으면, 인접 라우터가 이를 파악하고, 우회하여 메세지를 보낸다. 

 

• 대장이 없다. 
• 모든 라우터들은 독립적으로 동작
• 중앙 통제의 경우 왕을 잡으면 끝남 -> TCP/IP는 완전 분산시스템

 

• 라우터가 지정된 방식으로 가면 좋겠다는 니즈 발생 
• ex) 초고속줄로 지정된 경로로 달리도록 
• 라우터가 라우팅 동작하는 것을 제거해야 한다. 
  OSI 7계층 상 이러면 안되는데, 서비스가 중요해짐 
  -> 라우터가 스스로 라우팅하는 것이 무력화 되어야 함

 

 

Forwarding process in a router

• 라우터는 태이블이 있다. 
• 패킷의 주소를 보고, 어디로 갈 지 라우팅 알고리즘이 스스로 보낸다. 
• 이를 원치 않는다면, 해당 기능을 제거한다. 
• 완전 분산 -> 중앙 집중으로 전환
  

 

 

 

https://networkencyclopedia.com/internet-protocol-ip/

 

 

 

IPv4 Address

• The identifier used in the IP layer of the TCP/ IP protocol suite to identify the connection of each device to the Internet is called the Internet address or IP address
• An IPv4 address is a 32-bit address that uniquely and universally defines the connection of a host or a router to the Internet
• The IP address is the address of the connection, not the host or the router

 

• 라우팅을 하기 위해서 정보를 보고, 어디로 보낼지 결정한다. 
• 아이피에서 중요한 것은 라우팅
• 가장 중요한 정보는 상대방 컴퓨터를 식별하기 위한 주소값

 

 

 

다양한 버전의 IP 주소가 있다 - 표현 방법의 차이

 

 

 

Prefix - 경희대 바깥에서는 여기에만 관심 있다.

 

 

 

• 라우터란?
  옆의 장치와 대화를 해서 or 본인의 줄에서 상대 라우터와 대화
• 라우터끼리 대화해서 라우팅 테이블을 만드는 것
• 옆 장치가 죽으면? 쟤한테 보내던 것은 다른 줄로 보내야겠구나 

 

• 정보 : 라우팅, 포워딩 테이블
• 하는 일: 옆의 라우터와 대화를 나누어, 
• 밑에 있는 네트워크 주소들을 받는다.
• 이걸 갖고 있다가, 받은 정보를 해당 주소로 내보내는 것
• 해당 역할을 분산적으로 수행함

 

 

 

IP Datagram format - 추가 정보를 담는다

 

 

 

IP Address

• An Internet Protocol address (IP address) is a numerical label assigned to each device connected to a computer network that uses the Internet Protocol for communication.
• An IP address serves two main functions
  : host or network interface identification and location addressing.

• 상위 계층이 내려보낸 정보 - payload
• 그 앞, 뒤에 나의 정보를 붙인다.
• 앞에 붙이면 헤더, 뒤에 붙이면 트레일러

 

• 3계층 라우터는 상대방 컴퓨터 주소 이 정보만 가지고 길을 정한다. 
• IP 주소 기반으로 보내는 기존 네트워크 인정한다면? 
  • 내가 짜는 서비스에 대한 인터넷의 품질 변화 X 
  • 제대로 그곳에 패킷(내 정보) 도착하겠지만, 기대사항은 없다
•  IP 기반의 네트워크에서는 모두 다 같음
  • IP 주소의 destination만 보기 때문이다. 
  • 해당 정보가 음성인지, 햅틱인지, 텍스트인지 뭔지 알 수 없다. 
    
    
• 유선 - 고정 IP
• 무선 - (공유기에 연결 시) IP 주소가 변동
• 컴퓨터 통신을 위해 기본적으로 아이피 주소 사용
• 라우터는 그 앞에 네트워크 주소를 쓴다. 

 

 

 

Domain Name

•  A domain name is an identification string that defines a realm of administrative autonomy, authority or control within the Internet.
• Domain names are used in various networking contexts and for application-specific naming and addressing purposes.
• 숫자로 ip 주소 기억하기가 어렵다 
• 사람이 인식하는 주소는 알파벳으로 이루어진 도메인 네임
• 역순으로 range를 줄이는 방식으로 지어짐 (코리아, 아카데미, 경희대 : khu.ac.kr)
• 전통적으로 웹은 4계층으로 tcp를 깐다. 
• http / https 통신 프로토콜을 사용하여 접속할 도메인 네임이라는 이름 

 

Domain Name System (DNS)

• Most prominently, it translates more readily memorized domain names to the numerical IP addresses
  needed for locating and identifying computer services and devices with the underlying network protocols.
• 사람 - 도메인
  컴퓨터 - IP 주소
• 중재자: 도메인 네임을 IP 주소로 번역하는 시스템, 서비스 -> DNS

 

• DNS 서버가 번역하는 기능을 한다. 
• 해당 서버가 죽으면, 네이버 서버와 유저의 컴퓨터가 모두 살아 있어도, 통신 괴멸 가능
  
• 몇 년에 한번씩 발생한다. 

 

Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)

•  DHCP server dynamically assigns an IP address and other network configuration parameters to each device on a network so they can communicate with other IP networks.

 

• IP 주소 설정법 2가지
• 노트북에서 기본으로 사용하는 방법 + 스마트폰 -> 어떻게 IP 주소가 내 컴퓨터의 ip 계층에 할당되는가? 
• 유무선 공유기 안에 서버가 있다. 
• 기기가 공유기에 접속 -> 공유기는 기기에게 iP 주소를 할당 -> 임시 ip 주소 -> 재접속 시 다시 부여
• 172, 192, 10.01 등등 으로 시작하는 주소

 

• 우리는 IP 주소를 받았다. 
• 공유기를 통해 집 밖으로 통신할 수 있다. 
• 스마트폰 4500만대 등등 -> 대한민국 내부에서만 2억개의 주소 필요
• 32비트 터무니없이 부족 -> 어떻게 우리는 iP 주소로 통신하는가?

 

 

 

Understanding Basic Networking Technologies

Network & Port Address Translation

• NAT: Network Address Translation
• PAT: Port Address Translation
• Private IP: IP Address in the Private Zone (Behind NAT/PAT)
• Public IP: IP Address in the Public Zone (Public Internet)

 

• 2천만 가구 중
  SK 가입자 : 1500만명 
  모두 iP 주소 갖고 있는데, 이들 만으로도 32비트 소비 가능
  그렇다면 마법은 어디 있는건가?
  skt도 공유기가 있다고 생각하면 된다. 

 

• 유무선 공유기 - 유선과 무선을 공유한다. -> 엑세스 포인트
  뭘 엑세스할건데? 인터넷으로 들어가는 것
  
  인터넷 - 32비트 IP 주소가 구현되면,
  전세계 컴퓨터를 정말로 인식할 수 있다 -> 유니크한 주소 
  public ip address 
  워싱턴에 있는 사람이 대한민국 대학교 학과 홈페이지 접속 가능

 

• 유니크하지 않은 것 - 유무선 공유기의 ‘공유’ 라는 기능
  ip address 부족하기 때문에 ip 주소를 한정적으로 통신사에게 제공
  1500만개는 못 줌. N개 -> 이걸 확 줄여서 1개라고 가정
• 3대가 바깥하고 통신하는 목적은 동일
  3개의 컴퓨터가 살아남 -> ip 주소 주긴 줘야 함
  통신사에서 의미있는 주소를 고객에게 제공
• 유무선공유기가 주는 주소는 iptime : 192.068.1.X
  네트워크 내부에서만 의미있다. 
  privite address! != public address
  즉, 유무선공유기 안에서만 의미있다. 

 

• 통신사에서 소스 ip 192.168.0.2 -> 외부에서 의미있는 ip 주소로 변환
  추가 정보 있어야만 하다.
  모두 3대가 동일하게 destination이 같으면 찾을 수 없다. 
  이를 위해 PAT 가 사용된다. 
• 진짜 유의미한 유니크 주소는 Public 32 비트 IP address
  이게 너무 부족 -> 한정된 지역에서만 의미있는 IP address - private
  이 둘 사이의 번역 -> NAT

 

•  인터넷의 핵심인 IP 프로토콜은 Connection-less 방식으로, Sender 가 전송하는 정보가 여러 메시지로 나뉘어 진 이후,
  각각의 메시지가 서로 다른 경로로 Receiver에게 전달될 수 있음
• 메시지의 순서가 중요한 경우, 4계층 이상에서 재구성 해야한다.
• Router 등 네트워크 장비 안에서 메시지의 손실과 버퍼링에 따른 지연이 발생할 수 있음
• IP Address가 부족한 관계로 NAT/PAT, DHCP 등 다양한 방법을 통한 IP Address의 변환 작업이 빈번하게 발생할 수 있다
• 서비스에서 가급적 IP Address를 사용하여 프로그래밍 하는 것은 지양해야 할 이유

 

 

 

OSI 7계층 중 네트워크 레이어에 대해 이해
인터넷 123 계층 : 메세지가 갈 수는 있을거야
제대로 갈까? 

간다는 것 이외의 보장할 수 있는 것은 없다. 
무조건 메세지가 에러날 수 있다.

3계층
메세지마다 경로를 결정해서 보냄
보낸 순서가 뒤집어질 수 있다. 

보장할 수 있는 것이 없다.

라우터에 순간적으로 몰리면 / 버퍼 사이즈 오버

네트워크는 정상임에도 오류가 발생할 수 있다. 
패킷이 손실되는 것도 당연한 일이다.