[CS-한 권으로 끝내는 네트워크 기초] 2장. 네트워크를 실현하는 기술

🌐 2장. 네트워크를 실현하는 기술

2.1 TCP/IP의 기본

2.1.1. TCP/IP

TCP/IP는 인터넷 프로토콜 스위트라고도 하며, 다른 컴퓨터 벤더나 운영 체제, 서로 다른 회선끼리 통신할 수 있게 하는 통신 프로토콜 세트이다. 인터넷 여명기에 정의되어 현재까지 표준으로 사용하는 TCP(Transmission Control Protocol)와 IP(Internet Protocol)를 따서 TCP/IP라고 한다.

즉, TCP/IP는 TCP와 IP만 가리키는 것이 아니라, 수많은 인터넷 통신 프로토콜 세트를 의미한다. TCP와 IP이외에도 UDP나 ICMP 등 다른 프로토콜도 TCP/IP에 포함된다.

예전에는 TCP/IP 이외에도 다양한 프로토콜이 있었지만, 현재는 대부분 TCP/IP를 사용한다.

 

 

TCP/IP 에서 다루는 범위는 역할에 따라 4개의 계층으로 나뉘며, 이를 TCP/IP 4계층 모델이라고 한다. 데이터 송수신에 필요한 작업을 각 층에서 분담해서 처리하는 이미지이다. 데이터 송수신에 필요한 작업을 각 층에서 분담해서 처리하는 이미지이다. TCP/IP에 포함된 프로토콜을 계층별로 나누면 아래와 같다.

 

• 응용계층 - HTTP, DNS 등 - 애플리케이션에 맞추어서 통신한다.
• 전송계층 - TCP, UDP - IP와 애플리케이션을 중개해서 송신된 데이터를 확실하게 전달한다.
• 인터넷 계층 - IP, ICMP, ARP 등 - 네트워크 주소를 기반으로 수신 측 컴퓨터까지 데이터를 전송한다.
• 네트워크 접근 계층 - 이더넷, 무선 랜(Wi-Fi) 등 - 컴퓨터를 물리적으로 네트워크에 연결해서 기기 간에 전송할 수 있게 한다.

2.1.2. OSI 참조 모델

또 하나 알아 둘 프로토콜 계층 모델은 OSI 참조 모델(Oepn System Interconnection reference model)이다. 이것은 TCP/IP 4계층 모델처럼 컴퓨터가 가져야만 하는 통신 기능을 계층 구조로 나눈 모델이자 벤더 간에 상호 통신할 수 있는 네트워크 모델로, 통일 규격이다. 

OSI 참조 모델은 통신 프로토콜을 7개의 계층으로 나누어 정의한다.

• 응용계층 - HTTP, DNS 등
• 표현계층 - HTTP, DNS 등
• 세션계층 - HTTP, DNS 등
• 전송계층 - TCP, UDP
• 네트워크계층 - IP
• 데이터링크 계층 - 이더넷
• 물리 계층 - 이더넷

OSI 참조 모델의 각 층을 실제 네트워크 세계와 연결하면 이더넷이 물리 계층과 데이터 링크 계층에 해당한다. TCP/IP의 IP는 네트워크 계층, TCP, UDP는 전송 계층에 해당하ㅗ, 컴퓨터상에서 움직이는 프로그램은 세션 계층, 표현 계층, 응용 계층에 걸치듯이 존재한다.

앞서 말한 TCP/IP 4계층 모델은 OSI 참조 모델과 별개로 만들어졌으며, 완벽하게 대칭은 아니다.

 

OSI 참조 모델에서 '층' 이라는 요소가 네트워크 세계에서 실제로 어떻게 사용되는지 알아보자.

예를 들어 1장에서 소개한 스위치(네트워크 스위치)를 예로 들어 설명하겠다.

스위치는 랜 케이블을 모으는 장치로, 조건에 맞게 통신을 중계한다. 어떤 계층의 정보를 바탕으로 중계하느냐에 따라 명칭이 달라진다. 이더넷 범위에서 처리하는 것은 L2 스위치, 라우팅이 가능한 것은 L3 스위치라고 한다.

마찬가지로 TCP로 분배할 수 있는 것은 L4 스위치, 응용 프로그램 레벨에서 배분할 수 있는 것은 L7 스위치라고 한다.

 

L2 스위치, L3 스위피, L4스위치, L7 스위치는 각자 기능에 따라 분류된 네트워크 장비이다.

 

2.1.3. 주소

통신에서 주소(address) 란 '통신 상대를 특정하는 식별 정보'이다. 주소가 있기에 비로소 원하는 상대방과 통신할 수 있다.

 

IP 주소

IP 주소는 TCP/IP에서 컴퓨터를 식별하려고 할당되는 번호이다. xxx.xxx.xxx.xxx 형식으로 표기쇤 숫자를 본 적 있을 것이다. 컴퓨터나 휴대전화, 태블릿 등은 물론이고 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장비에도 각각 IP 주소가 할당된다.

덧붙여 IP 주소에는 프라이빗 IP 주소와 글로벌 IP주소가 있다. 랜 내부에서 사용되는 것이 프라이빗 IP 주소, 인터넷에서 사용되는 것이 글로벌 IP 주소이다.

 

MAC 주소

IP 주소만 있다고 컴퓨터끼리 통신할 수 있는 것이 아니다. 컴퓨터나 라우터 등 네트워크 기기에 처음부터 할당된 번호인 MAC 주소를 IP 주소와 조합해야 비로소 컴퓨터끼리 통신할 수 있다.

이더넷에서는 하드웨어끼리 통신 상대를 특정하고자 MAC 주소를 사용하고, TCP/IP에서는 통신 상대를 특정하고자 IP주소를 사용하기 때문이다.

 

주소를 이용한 통신 흐름과 ARP

같은 네트워크에 속한 컴퓨터끼리 통신할 때는 우선 IP 패킷을 보내고 싶은 상대의 MAC 주소를 조사하고, 그 MAC 주소로 패킷을 보내는 흐름이 된다.

IP 패킷을 보내고 싶은 상대의 MAC 주소를 조사할 때 이용하는 것이 ARP(Address Resolution Protocol) 이다. ARP란 IP주소에 대응하는 MAC 주소를 알아내려고 네트워크 전체에 패킷을 보내면(ARP Request), 자신을 찾는 것을 안 컴퓨터가 응답(ARP reply)함으로써 MAC 주소와 IP주소를 연결하여 통신할 수 있게 하는 일련의 시스템을 의미한다.

 

ARP 요청처럼 '네트워크 전체에 패킷을 보내는 것'을 브로드캐스트라고 한다. 브로드캐스트는 각 발신자가 그룹의 모든 수신자에게 메시지를 전송하는 통신 방법이다.

 

반면에 다른 네트워크에 속한 컴퓨터와 통신하면 네트워크 사이에 라우터 또는 L3 스위치가 끼어든다.

자신과 다른 네트워크의 IP 주소와 통신할 때 컴퓨터는 미리 지정된 기본 게이트웨이라는 IP 주소로 통신을 보낸다. 기본 게이트웨이는 다른 네트워크로 데이터를 전송하는 방법을 알고 있으며 일반적으로 라우터가 그 역할을 수행한다.

이때 ARP를 사용해서 조사하는 것은 목적지(다른 네트워크)의 IP 주소에 대응하는 MAC 주소가 아니라 기본 게이트웨이에 대응하는 MAC 주소이다.

 

IPv4와 IPv6

현재 사용되는 IP 주소는 IPv4(IP version 4)와 IPv6(IP version 6)로 두 종류가 있다.
IPv4는 예정부터 사용되었고, 지금도 메인으로 사용된다. 인터넷이 보급되면서 IPv4 주소가 부족해졌고, 이 문제를 극복하고자 새롭게 도입된 것이 IPv6이다. 하지만 IPv6가 등장하고 수년이 지났음에도 아직도 메인으로 사용하고 있지 않다.
가장 큰 이유는 IPv4 주소가 아직도 여전히 쓸 만하다는 데 있다. '쉽게 손에 넣을 수 있는 상황'이 바뀌지 않는 한 현재 상태에도 큰 변화가 없을 것이다.

 

2.1.4. 패킷

통신할 때 데이터를 교환하는 방법에는 회선 교환과 패킷 교환 두 종류가 있다. 데이터를 보내고 받는 모습을 교환이라고 상상하면 이해하기 더 쉽다.

 

회선교환이란 전화에 가까운 이미지로 데이터를 교환하는 동안 계속해서 회선을 점유하는 방식을 의미한다. 전화는 기본적으로 일대일로 주고받는 것이고, 통화하는 동안에는 다른 상대와 전화할 수 없다. 그러나 컴퓨터 네트워크에서는 여러 상대와 동시에 데이터를 주고받는 경우가 있어 이런 방식은 효율적이지 않다. 

그래서 생겨난 방식이 패킷 교환 이다. 패킷 교환은 주고받는 데이터를 '패킷'이라고 하는 작은 덩어리로 나누고, 회선을 공용해서 복수의 통신을 내보내는 방식이다. 패킷에는 실제로 소포의 운송장퍼럼 화물 이외에도 받는 곳이나 보낸 곳 등의 정보가 부가된다. 운송장에 해당하는 것을 헤더, 화물에 해당하는 것(작게 나눈 데이터)을 페이로드라고한다. 헤더에는 받는 곳이나 보내는 곳 이외에 소분한 데이터 순서 등도 기록된다. 이렇게 함으로써 데이터를 작게 분할하여 전송하더라도 도착한 곳에서 원래대로 복원할 수 있다.

 

2.2. IP 주소 구조

2.2.1. IP 주소 분석

새 집에 이사왔을 때 인터넷 회선을 설치하고 가정용 라우터(공유기)를 사서 컴퓨터를 연결한다. 컴퓨터를 라우터에 연결하자마자 인터넷을 사용할 수 있다. 컴퓨터가 출하되었을 때는 MAC 주소만 있고 IP주소는 없는 상태이다. 컴퓨터를 라우터에 연결해야 비로소 라우터에서 IP주소를 받아온다.

이렇게 라우터에서 IP 주소를 자동으로 할당받는 기술을 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)라고 한다.

 

DHCP에서는 네 단계 흐름에 따라 통신하여 네트워크 설정을 가져온다.

• DHCP Discover: DHCP 클라이언트가 DHCP 서버를 찾고자 네트워크에 통신을 하는 것
• DHCP Offer: DHCP 서버가 DHCP 클라이언트에 설정을 제안하는 통신을 하는 것
• DHCP Request: DHCP 클라이언트가 DHCP 서버에 제안된 설정의 세부사항을 요청하는 통신을 하는 것
• DHCK ACK: DHCP 서버가 DHCP 클라이언트에 설정의 세부 사항을 지정하는 통신을 하는 것

그림넣기

 

일반적으로 회사에서 인터넷(네트워크)을 사용할 수 있게 하는 것은 정보 시스템 부서 사람들이다. 또 서버가 네트워크에 연결되도록 준비하는 사람을 네트워크 엔지니어라고 한다. 최근에는 네트워크 엔지니어와 서버 엔지니어를 한꺼번에 인프라 엔지니어라고도 부른다.

SRE(Stie Reliability Engineering)라고 소프트웨어 엔지니어가 시스템 운용을 설계하는 방식이 퍼지기도 해서, 소프트웨어 엔지니어가 인프라를 담당하는 사례도 있다. 

네트워크 엔지니어는 회사의 각 거점끼리 통신할 수 있도록 IP주소를 할당한다. IP주소는 원래 처음부터 할당된 것이 아니고, 네트워크를 설계해서 구현하는 것이다. 최근에는 클라우드를 활용하여 프로그래머가 시스템을 구축할 수도 있게 되었다. 이때 필요한 것이 바로 네트워크 기초 지식이다.

 

서브넷 마스크

IPv4 주소는 xxx.xxx.xxx.xxx 형식으로 표기한다. 인간이 보기 쉽게 10진수로 표기하지만, 그 실체는 8자리 2진수 4개이다. 또 IP주소는 네트워크부와 호스트부로 나뉜다. 네트워크부는 어떤 네트워크를 나타내는 정보이며, 호스트부는 그 네트워크 안의 컴퓨터를 특정하는 정보이다. 이 두부분으로 IP주소가 구성된다.

 

IPv4 주소에서 네트워크부가 어디부터 어디까지인지 나타내는 것이 넷마스크(서브넷 마스크)이다. 넷마스크와 서브넷 마스크는 엄밀하게는 의미가 조금 다르다. 그러나 현장에서는 거의 구별 없이 동일하게 사용한다. 

이 장에서 지금부터 등장하는 주소는 다음 네 가지이다. 

• IP주소: 192.168.1.1
• 서브넷 마스크: 255.255.255.0
• 네트워크 주소: 192.168.1.0
• 브로드캐스트 주소: 192.168.1.255

서브넷 마스크의 255.255.255.0을 2진수로 나타내면 11111111.11111111.11111111.00000000 이다. 이 경우 2진수로 나타낸 서브넷 마스크에서 1 부분은 네트워크부, 0 부분은 호스트부가 된다.

 

서브넷 마스크를 다시 10진수로 치환하면 255.255.255가 네트워크부이고, 끝에 0이 호스브투에 해당한다. 8자리의 2진수 덩어리를 옥텟이라고 하는데, IPv4주소는 옥텟 4개로 되어 있다. 각각을 1옥텟, 2옥텟, 3옥텟, 4옥텟이라고 한다.

이 경우에는 1옥텟에서 3옥텟까지 네트워크부, 4옥텟은 호스트부라고 할 수 있다.

 

2.2.2. IP주소의 할당과 관리

IP주소는 처음부터 있는 것이 아니라 따로 할당해서 사용한다. 호스트부를 바꾸어 '1은 컴퓨터, 2는 서버, 3은 프린터...' 식으로 IP주소를 할당한다.

 

호스트부는 2진수 8자리이므로 10진수로 말하면 0~255의 네트워크 호스트부로 사용할 수 있다고 생각할지도 모른다. 하지만 실제로는 할당할 수 없는 숫자가 있다. 

그것은 바로 호스트부의 시작 숫자(0)와 마지막 숫자(255)이다. 호스트부가 모두 0으로 된 것을 네트워크 주소라고 하며, 그 네트워크 자체를 나타낸다.

한편 호스트부를 모두 1로 한 것은 브로드캐스트 주소이며, 로컬 네트워크 전체에 통신을 보낼 때 사용한다. 앞서 소개한 ARP는 브로드캐스트 주소를 사용하여 네트워크 전체에 통신을 보낸다.

 

 

즉 호스트부의 처음 1개와 마지막 1개 주소는 컴퓨터 등 기기에 할당할 수 없다. IP주소로 사용자가 사용할 수 있는 IP주소 개수는 256에서 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소 2개를 뺀 254개이다.

 

실제로 라우터 등 네트워크 기기에도 IP주소가 필요하므로 컴퓨터나 프린터 등 기기에 할당할 수 있는 IP주소는 더 줄어든다.

 

네트워크에 접속하는 기기가 많아지면 IP주소를 별도로 관리해야 한다. 자주 사용되는 고전적인 방식은 마이크로소프트의 엑셀처럼 표 계산 소프트웨어를 이용하여 표 형식으로 관리하는 방식이다. 또 표 형식이 아닌 웹 애플리케이션으로 IP 주소 정보를 관리하거나 네트워크에서 자동으로 IP주소 이용 상황 등을 조사하고 관리하는 툴도 있다. (IPAM)

 

클래스 및 가변 길이 서브넷 마스크

IP주소는 네트워크부 길이에 따라 클래스가 나뉩니다. 주요 클래스는 아래와 같은 A, B, C 세 가지 유형이다.

• 클래스 A(/8) 11111111 00000000 00000000 00000000
• 클래스 B(/16) 11111111 11111111 00000000 00000000
• 클래스 C(/24) 11111111 11111111 11111111 00000000

그러나 서브넷 마스크가 반드시 클래스를 따라야 하는 것은 아니다. 클래스의 서브넷 마스크 길이를 변경하여 네트워크 크기를 바꾼 것을 가변 길이 서브넷 마스크라고 한다.

 

예를 들어 회사 네트워크 관리자가 되었다고 가정했을 때, 사내 랜을 구축할 경우 192.168.0.0/24인 네트워크 세그먼트 4를 랜에 할당했다. 이후 회사가 성장하면서 직원 수가 늘어나고 컴퓨터 대수가 증가했으면, 휴대전화나 태블릿 등으로 와이파이를 통해 랜에 접속하는 등 IP 주소가 모자라기 시작한다. 그래서 최소한으로 작업할 수 있는 IP 주소를 늘리는 방법으로 서브넷 마스크를 변경해보기로 한다.

 

네트워크 192.168.0.0의 서브넷 마스크를 255.255.255.0에서 255.255.254.0으로 변경했다. 호스트부가 넓어져 그만큼 할당할 수 있는 IP 주소도 늘어났다. 호스트부가 너무 크면 ARP등으로 브로드캐스트 통신량이 증가하므로 필요한 만큼 적절한 크기로 설정해야 한다.

 

2.2.3. 데이터가 바르게 전송되는 메커니즘

다른 네트워크에 속한 컴퓨터와 통신할 때 일어나는 메커니즘.

• 네트워크 A에 속한 컴퓨터 A
• 네트워크 B에 속한 컴퓨터 B
• 네트워크 C에 속한 컴퓨터 C

이렇게 3대의 컴퓨터가 있다고 가정한다. 컴퓨터 A에서 컴퓨터 B와 컴퓨터 C로 통신할 때는 어떻게 동작할까? 

컴퓨터 A에서 컴퓨터 B로 통신할 때의 흐름을 살펴보자.

컴퓨터 A는 컴퓨터 B에 데이터를 보내고 싶지만, 서로 다른 네트워크에 속해 있기 때문에 직접적으로 데이터를 보낼 수 없다. 그래서 라우터라는 네트워크 기기가 개입하게 된다.

컴퓨터 A가 컴퓨터 B에 데이터를 보낼 때 어떤 라우터로 보내야 할지 모르는 경우, 컴퓨터 A는 기본게이트웨이라고 하는 라우터로 데이터를 송신한다. 기본 게이트웨이란 '규정 수신처'를 의미하며, 전송할 라우터가 정해져 있지 않은 경우에는 반드시 이곳으로 보낸다고 규칙으로 정해 놓았다.

컴퓨터 A의 기본 게이트웨이는 라우터(1)이라고 가정하면, 네트워크 A와 네트워크 B에 모두 소속되어 있으므로 컴퓨터A로부터 통신을 컴퓨터 B로 전송할 수 있다. 라우터가 수행하는 작업을 라우팅이라고 한다.

 

이번에는 컴퓨터 A에서 컴퓨터 C로 통신할 때 움직임을 살펴보자. 이때 컴퓨터 A는 네트워크 C(컴퓨터 C)로 데이터를 보낼 때 라우터 (2)로 보낸다는 것을 알고 있다. 그 정보는 라우팅 테이블이라는 것에 기록되어 있다.

라우팅 테이블에는 네트워크로의 통신을 어느 라우터로 전달해야 하는지 기록되어 있다. 라우팅 테이블에 따라 기본 게이트웨이로 보내거나 직접 대상 라우터로 보낼 수 있는 구조로 되어 있다.

 

 

컴퓨터 A는 라우터 (2)에 데이터를 전송하고, 라우터 (2)는 컴퓨터 C에 데이터를 전송한다.

 

라우터에서 라우터로 전송

라우터도 자신이 속해 있지 않거나 보낼 곳을 모르는 네트워크와 통신해야 할 상황에 놓일 수 있다. 라우터에도 기본 게이트웨이(라우터의 경우는 기본 라우트라고 부르지만, 거의 의미가 같음)가 있다. 기본 라우터로 통신을 전송하면 기본 라우터가 다시 전송처를 찾는 방식으로 버킷 릴레이를 반복하여 네트워크가 성립된다.

 

내 PC IP주소와, MAC주소 확인하기

1. Windows

- ipconfig /all

 

2. MacOS

- ifconfig

 

2.3. 네트워크 프로토콜

2.3.1. 네트워크 계층

L2 스위치

MAC 주소에 따라 데이터를 전송하는 것이 L2 스위치이다. L2 스위치가 등장하기 전에는 리피터라는 장치가 기기와 기기의 접속을 담당했다. 그러나 리피터는 모든 포트에 같은 데이터를 보내고 목적지와 일치하는 컴퓨터가 데이터를 받는 방식으로 동작하기 때문에 쓸데없는 데이터를 많이 전송한다. L2 스위치는 목적지의 MAC주소를 기억하므로 해당 포트에만 데이터를 보낼 수 있어 더욱 효율적으로 통신할 수 있다.

 

L3 스위치(와 라우터)

L3 스위치(와 라우터)는 L2 스위치에 다른 네트워크를 연결하는 기능이 추가되었다. 라우터에도 다른 네트워크를 연결하는 기능이 있어 그 점에서는 L3스위치와 라우터를 같다고 할 수도 있지만, 세세한 부분에서 차이가 있다.

L3스위치는 포트가 많다는 특징이 있다. 포트란 랜 케이블을 꽂는 구멍을 의미하며, L2 스위치에서 발전한 L3 스위치는 기기와 기기를 접속하는 역할도 담당하기에 일반적으로 라우터보다 많은 포트를 탑재하고 있다.

 

라우터의 특징

1. 다양한 회선을 수용할 수 있다.
   • 라우터는 전화회선이나 이더넷, 광 회선 등 다양한 회선을 수용할 수 있다.
2. L3스위치보다 보안 측면에서 강하는 점이 있다.
   • L3스위치도 허용할 통신과 차단할 통신을 설정하는 패킷 필터 기능이 있지만, 송수신의 일관성 검사나 위조 방지 같은 패킷 체크 기능은 라우터가 더 뛰어 나다.

L4 스위치, L7 스위치

L4스위치, L7스위치는 로드 밸런서라고도 한다. 로드 밸런싱은 시스템에 대한 요청을 여러 서버에 분산해서 통신량의 균형을 조절하는 기술이다. L4 스위치는 TCP 헤더 등 프로토콜 헤더의 내용을 해석하고 지정된 알고리즘에 근거하여 데이터를 분산해서 전송한다. 주요 배분 방식으로는 라운드 로빈(round robin)과 최소 연결(least connection)이 있다. 라운드 로빈은 분산처 A, B, C에 A->B->C->A-> ... 처럼 순서대로 할당하는 방식이다. 최소 연결은 분산처 A,B,C 중 가장 커넥션이 적은 곳(처리 여유가 있는 곳)으로 데이터를 분산하는 기술로, 각 분산처의 부하를 평준화하는 방식이다.

 

L7 스위치는 거기에 더해 응용 계층의 내용까지 분석하여 데이터를 분산해서 전송한다. 특정 사용자와 서버의 연결을 유지하는 기능은 L7스위치가 실현한다. 시스템에 따라서는 복수의 서버가 준비되어 있는데, 특정 사용자와 통신을 일정 기간 계속 유지할 필요가 있을 때가 있다. 

예를 들어 웹 사이트에서 쇼핑할 때 등이 있다. 이 경우 다른 서버에 연결되어 불일치가 발생하지 않도록 하는 것이 L7 스위치의 역할 중 하나이다.

 

2.3.2. TCP와 UDP

TCP(Transmission Control Protocol)와 UDP(User Datagram Protocol)는 IP의 상위인 OSI 참조 모델 4계층에서 동작하는 프로토콜로, 3계층에서 동작하는 IP와 5~7계층에서 동작하는 애플리케이션(HTTP 등)을 중개한다.

TCP와 UDP는 중개하는 역할은 같지만, 각각 다른 특성이 있다. TCP에는 신뢰할 수 있는 통신을 실현하는 기능이 구현되어 있고, UDP에는 신뢰성 확보를 위한 기능이 없는 대신 TCP보다 처리가 빠르다. 

데이터의 일관성이 중요한 애플리케이션은 TCP로, 고속성이나 실시간성을 요구하는 애플리케이션은 UDP로 구분해서 사용한다.

 

포트 번호

TCP/UDP 모두 포트 번호가 있다. 포트 번호는 통신하는 대상 컴퓨터의 애플리케이션을 특정하는 번호이다.

예를 들어 한 서버에서 웹 서버와 메일 서버를 동시에 실행 중이라고 한다면, 이 경우 IP 주소만으로는 웹 서버로 가는 통신인지 메일 서버로 가는 통신인지 판별할 수 없다. 그래서 목적지 포트 번호를 이용해서 판별하는 것이다.

포트 번호로는 0~65535의 숫자가 사용되며, 세 종류로 분류된다.

타입	범위	개요
잘 알려진 포트 번호 (well-known port)	0~1023	애플리케이션(서버 측)에서 사용하는 포트 번호
등록된 포트 번호 (registered port)	1024~49151	잘 알려진 포트 번호에 없는 독자적으로 만들어진 애플리케이션에서 사용하는 포트 번호
동적 포트 번호 (dynamic port)	49152~65535	애플리케이션(클라이언트 측)에서 사용하는 포트 번호

 

잘 알려진 포트 번호(0~1023) 중 자주 사용되는 것을 아래 정리했다.

포트 번호	프로토콜 이름	트랜스포트 프로토콜	개요
80	HTTP	TCP	웹 서버 접속
443	HTTPS	TCP	웹 서버 접속(SSL/TLS 암호화)
110	POP3	TCP	메일 박스 읽기
25	SMTP	TCP	메일 서버 간 이메일 전송
22	SSH	TCP	컴퓨터에 원격 로그인
53	DNS	UDP	DNS 서버에 질의
123	NTP	TCP	시간 동기화

 

일반적으로는 잘 알려진 포트 번호를 사용한다. 그러나 서버 측에서 다른 번호를 설정하여 사용할 수도 있다. 보안성의 이유 등으로 SSH 포트 번호를 잘 알려진 포트 번호 22에서 다른 번호로 변경하는 것을 자주 볼 수 있다.

SSH는 네트워크를 통해 서버에 로그인하여 명령어를 실행할 수 있는 편리한 프로토콜이지만, 서버를 탈취할 수도 있기 때문에 종종 공격 대상이 된다. 그래서 공격받을 가능성을 줄이고, 이 서버가 보안 대책이 끝난 것을 과시하기 위해서라도 포트 번호를 22번에서 다른 번호로 변경한다.

 

동적 포트 번호는 출발지 접속 포트 번호로 이용된다. 예를 들어 컴퓨터에서 웹 브라우저를 2개 실행하여 같은 웹 사이트를 열 때, 출발지 포트 식별 기능이 없으면 올바르게 통신할 수 없다. 이 경우 웹 브라우저 A의 HTTP 접속과 웹 브라우저 B의 HTTP 접속에 각각 다른 출발ㅈ 포트 번호를 할당하여 구별할 수 있다.

2.3.3. ICMP

ICMP(Internet Control Message Protocol)는 TCP/IP가 구현된 컴퓨터 및 네트워크 기기 사이에서 통신 상태를 확인할 때 이용하는 프로토콜이다. OSI 참조 모델 3계층에서 동작하는 프로토콜이며, 계층은 IP와 동일하지만 IP 위에서 동작하는 프로토콜이다. 연결확인 등에 이용되는 ping이나 tracert 명령어 등이 ICMP 프로토콜을 사용하는 프로그램이다.

 

2.3.4. NAT

NAT(Network Address Translation)는 IP주소를 변환하는 기술이다. 

IP주소에는 프라이빗 IP와 글로벌 IP가 있다. 그중 랜 내에서 사용되는 것이 프라이빗 IP주소이고, 인터넷에서 사용된느 것이 글로벌 IP 주소이다.

여기에서 프라이빗 IP 주소를 가진 컴퓨터로 인터넷상의 글로벌 IP 주소를 가진 서버에 접속한다고 가정한다. 이때 프라이빗 IP 주소인 채로는 인터넷상에서 라우팅할 수 없다. 라우터가 프라이빗 IP 주소를 글로벌 IP 주소로 변환해주어야만 데이터를 전송할 수 있다. 이 기술이 NAT이다.

2.3.5. 프라이빗 IP 주소에 사용할 수 있는 IP 주소

프라이빗 IP주소로 사용할 수 있는 IP 주소는 세 가지 클래스로 정해져 있다. 이런 주소는 글로벌 IP 주소로 사용되지 않으며, 랜 내에서만 사용된다.

• 클래스 A - 10.0.0.0/8
• 클래스 B - 172.16.0.0/12
• 클래스 C - 192.168.0.0/16

클래스 B 프라이빗 IP 주소와 클래스 C 프라이빗 IP 주소는 각 클래스의 서브넷 마스크의 비트 길이보다 짧고 더 큰 네트워크로 할당되어 있지만, 이용할 때는 이 범위에서 다시 /16 이나 /24로 분할한다. 물론 가변 길이 서브넷 마스크로 /23이나 /28처럼 변칙적으로 분할해서 이용할 수도 있다.

 

2.3.6. CIDR

CIDR(Classless Inter-Domain Routing)은 쉽게 말해 목적지 여러 개를 모은 것이다. 

예를 들어 192.168.0.0/24 ~ 192.168.255.0/24 합계인 256개의 네트워크 세그먼트가 있다고 가정한다. 이것을 라우팅 테이블에 한 줄씩 쓰려면 총 256줄을 써야 한다. 

여기에서 호스트부를 확장해서 192.168.0.0/16 으로 하면 192.168.0.0/24 ~ 192.168.255.0/24의 합계 256개 네트워크 세그먼트 전체를 나타낸 것과 같아진다. 이렇게 라우팅을 모아서 쓰는 것을 라우팅 집약이라고도 한다.

 

2.3.7. 정적 라우팅과 동적 라우팅

라우터에는 라우팅 테이블이 있다. 라우팅 테이블에는 네트워크로의 통신을 어떤 라우터로 전달하면 좋은지 기록된다. 라우팅 테이블 정보를 관리하는 방법에는 정적 라우팅(static routing)과 동적 라우팅(dynamic routing) 두 가지가 있다.

정적 라우팅

라우팅 테이블을 수동으로 관리하는 기술이다.

정적 라우팅에서는 네트워크를 구축할 때는 물론, 네트워크 구성을 변경할 때 사람이 직접 모든 라우팅 테이블을 서렂ㅇ한다.

 

동적 라우팅

정적 라우팅에 대해 라우터끼리 정기적 또는 필요에 따라 네트워크 접속 경로에 관한 정보를 교환하고, 이를 바탕으로 라우팅 테이블을 자동으로 설정하는 방법이다.

동적 라우팅으로 정보를 교환하는 방식을 라우팅 프로토콜이라고 하며, 이것도 몇 가지 종류가 있다.

자동이라고 해도 설정만 하면 끝나는 것이 아니라 도입이나 운용할 때 어느정도 손이 간다.