네트워크 통신의 기본 시나리오와 논리적 주소, 물리적 주소

※ SK 쉴더스 루키즈 24기 (클라우드기반 스마트 융합보안 과정) 교육을 들으면서 작성한 내용입니다.

1️⃣ 네트워크 통신의 기본 시나리오

인터넷에 접속하거나 데이터를 전송하는 과정에서 필수적으로 필요한 정보는 IP 주소, 서브넷 마스크, 게이트웨이이다.

이들은 네트워크 내에서 컴퓨터와 장치가 서로 통신할 수 있도록 하는 중요한 요소들이다.

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🔹 네트워크 연결 예시

• A 컴퓨터와 B 컴퓨터는 스위치를 통해 연결된다. 이 스위치는 내부 네트워크의 데이터 흐름을 제어하며, 이를 통해 A와 B 간의 데이터 전송이 가능하다.
• 스위치는 게이트웨이와 연결된다. 게이트웨이는 두 개 이상의 네트워크를 연결하는 장치로, 다른 네트워크 간의 데이터 전달을 담당한다.
• 게이트웨이 간 연결은 WAN (Wide Area Network)을 통해 이루어지며, WAN을 관리하는 주요 통신 사업자는 통신 3사(SKT, KT, LG U+)와 같은 인터넷 서비스 제공업체(ISP)들이다.
• 네트워크 내에서 LAN(Local Area Network)과 WAN의 차이는 범위에 있다. LAN은 일정한 지역 내에서 제한된 범위의 네트워크 연결을 의미하며, WAN은 이를 넘어서 더 넓은 지역으로 연결되는 네트워크다.

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2️⃣ 네트워크 주소

네트워크 주소는 크게 세 가지 주요 범주로 나눠진다: 논리적 주소, 물리적 주소, 그리고 FQDN 주소이다.

각 주소는 서로 다른 계층에서 장치를 식별하고 통신을 원활하게 하는 데 중요한 역할을 한다.

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🔹 1. 논리적 주소 (3계층 주소)

논리적 주소는 네트워크에서 장비를 식별하고, 해당 장치가 속한 네트워크를 구분하는 데 사용된다.

대표적인 논리적 주소는 IP 주소이다.

IP 주소의 구조

IP 주소는 두 주요 부분으로 나뉜다: 

• Network ID
  • 네트워크 자체를 식별하는 부분이며, 이를 통해 네트워크가 어디에 속하는지 알 수 있다.
• Host ID
  • 네트워크 내에서 특정 장치를 식별하는 부분으로, 각 장치마다 고유한 값을 가진다.

서브넷 마스크

• 서브넷 마스크는 IP 주소를 네트워크 부분과 호스트 부분으로 나누는 데 사용된다.
• 이를 통해 네트워크의 범위와 각 네트워크 내에서 호스트들의 범위를 정의할 수 있다. 

서브넷 마스크와 네트워크 ID 구하기

• IP 주소와 서브넷 마스크를 AND 연산을 하면 Network ID를 계산할 수 있다.
• 이 과정은 네트워크의 경계를 정의하는 중요한 과정이다.

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🔹 2. 물리적 주소 ( 2계층 주소)

물리적 주소는 네트워크에서 하드웨어 고유의 주소로, 장치들이 실제로 통신하는 데 필요한 정보를 제공한다.

MAC 주소가 대표적인 물리적 주소이다.

MAC 주소의 특징

• MAC 주소는 LAN 카드에 고유하게 할당되는 12자리 주소로, 장치의 하드웨어 식별을 돕는다.
• 첫 6자리: 제조사 식별번호 (OUI)
  • ex. Intel ``00-A0-C9``, Realtek ``00-40-D0``
• 뒤 6자리: 각 장치의 일련번호

MAC 주소의 충돌 문제

• MAC 주소 충돌은 네트워크 내에서 동일한 MAC 주소를 가진 장치가 두 개 이상 존재할 경우 발생할 수 있다.
• 이는 네트워크에서 장치들이 구별되지 않아 충돌을 일으키는 원인이 된다.

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🔹 3. FQDN ( 7계층 주소)

FQDN (Fully Qualified Domain Name)은 IP 주소 대신 사용되는 문자 주소이다.

웹사이트나 서버를 식별할 때 사용되며, 호스트명 + 도메인명으로 구성된다.

FQDN의 예시

• 예: www.example.com
  • www는 호스트명, example.com은 도메인명.
  • FQDN은 전체 인터넷에서 유일한 식별자로 사용된다.

네트워크 주소와 프로토콜

• DNS (Domain Name System)
  • FQDN을 IP 주소로 변환해주는 역할
  • ex. 웹사이트 주소 www.example.com을 입력하면, DNS가 해당 주소에 해당하는 IP 주소를 찾아 연결
• ARP (Address Resolution Protocol)
  • IP 주소를 기반으로 MAC 주소를 찾아주는 프로토콜
  • 이를 통해 장치 간의 물리적 주소를 매핑 가능

🔹 3. MAC 주소, IP 주소, FQDN의 관계

• MAC 주소는 하드웨어의 고유 주소로 네트워크 카드에 부여된다.
• IP 주소는 논리적 주소로 네트워크 내에서 장치를 식별한다.
• FQDN은 서버의 주소를 사람이 이해하기 쉽게 문자로 표현한 것이다.

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3️⃣ 포트 번호 (4계층 주소)

포트 번호는 데이터가 어느 애플리케이션에 전달될지를 결정하는 중요한 요소다.

이를 통해 클라이언트와 서버 간의 통신에서 특정 애플리케이션을 식별할 수 있다.

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🔹1. 포트 번호의 종류

1. Well-Known Port (0-1023): 운영체제에서 특정 애플리케이션과 서비스를 위해 미리 예약된 포트다.
   • 예: HTTP(웹 서버) 80, HTTPS(보안 웹 서버) 443, FTP(파일 전송) 21
2. Registered Port (1024-49151): 특정 애플리케이션에서 사용할 수 있는 포트로, 일반적으로 애플리케이션이 동적으로 등록하여 사용한다.
3. Dynamic Port (49152-65535): 클라이언트용 프로그램에서 사용하는 포트로, 운영체제에서 동적으로 할당한다. 클라이언트가 연결할 때마다 새로운 포트를 할당받을 수 있다.

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🔹2. 포트 번호 예시

• 웹 서버: 80 (HTTP), 443 (HTTPS)
• FTP 서버: 20, 21
• 텔넷: 23

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