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인터넷 계층, 흔히 네트워크 계층이라고도 불리는 이 계층의 주요 목적은 데이터 패킷을 송신지에서 목적지까지 정확하고 효율적으로 전달하는 것입니다. 이를 위해 인터넷 계층은 다음과 같은 세 가지 주요 기능을 수행합니다: 라우팅, 주소 지정, 패킷 전달. 아래에서 각각의 역할과 구체적인 내용을 살펴보겠습니다.
1. 라우팅 (Routing)
라우팅은 네트워크 장치(주로 라우터)가 데이터 패킷이 송신지에서 목적지까지 도달할 수 있도록 최적 경로를 선택하는 과정입니다.
- 주요 역할: 데이터를 네트워크 내부에서 효율적이고 올바르게 전달하여 최적의 통신 환경을 보장합니다.
- 쉽게 이해하기: 서울에서 뉴욕으로 이메일을 보낼 때, 여러 라우터가 최적 경로를 계산해 데이터를 전달합니다.
라우팅 기법
- 정적 라우팅: 고정된 경로를 수동으로 설정. 소규모 네트워크에서 적합.
- 동적 라우팅: 라우터가 실시간으로 경로를 계산. 대규모 네트워크에 적합.
주요 프로토콜
- RIP (Routing Information Protocol): 거리 벡터 기반, 홉 수 최대 15로 제한되어 소규모 네트워크에 적합.
- OSPF (Open Shortest Path First): 링크 상태 기반, 대규모 네트워크에서 사용되며 다익스트라 알고리즘을 활용.
- BGP (Border Gateway Protocol): 인터넷 전반에서 경로를 결정하며, 정책 기반 라우팅을 지원.
2. 주소 지정 (Addressing)
주소 지정은 네트워크 내에서 각 장치를 고유하게 식별하고 통신을 가능하게 하기 위해 IP 주소를 부여하는 작업입니다.
- IP 주소의 역할:
- 송신지 주소: 데이터를 보낸 장치의 주소.
- 목적지 주소: 데이터를 받을 장치의 주소.
IP 주소 형식
- IPv4: 32비트 주소 체계 (예: 192.168.0.1)
- IPv6: 128비트 주소 체계 (예: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334)
주소 할당 방식
- 정적 IP: 수동으로 설정된 주소. 고정된 장치(예: 서버)에 적합.
- 동적 IP: DHCP(자동 IP 주소 할당)를 통해 자동으로 할당. 일반 사용자 환경에 적합.
- 쉽게 이해하기: 각 집에 고유 주소를 부여해 택배가 정확히 배달되도록 하는 과정.
3. 패킷 전달 (Packet Forwarding)
패킷 전달은 데이터를 네트워크를 통해 실제로 목적지로 이동시키는 과정입니다.
- 주요 역할:
- 네트워크 장치(스위치, 라우터 등)가 데이터 패킷을 올바른 방향으로 전송합니다.
- 데이터가 중간 노드를 거쳐 최종 목적지에 도달하도록 돕습니다.
전달 과정
- 송신지에서 데이터를 패킷으로 분할.
- 패킷에 송신지와 목적지 IP 주소를 포함.
- 라우터가 목적지 IP를 확인하고 경로를 선택.
- 중간 장치를 거쳐 최종 목적지에 도달.
패킷 전달의 문제 해결
- 혼잡 제어: 네트워크 혼잡 방지.
- QoS (Quality of Service): 패킷 우선순위 설정.
- TTL (Time to Live): 패킷의 생명주기를 제한해 무한 루프를 방지.
- 쉽게 이해하기: 택배 트럭이 중간 물류센터를 거쳐 최종 집까지 택배를 전달하는 과정과 유사합니다.
결론
인터넷 계층의 핵심 역할은 데이터가 네트워크를 통해 효율적이고 정확하게 전달되도록 지원하는 것입니다. 이를 위해 라우팅, 주소 지정, 패킷 전달이라는 세 가지 주요 기능이 긴밀히 협력합니다. 이러한 과정을 이해하면 인터넷 통신의 기본 원리를 쉽게 파악할 수 있습니다.
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