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1. IP란? (Internet Protocol이란?)

인터넷 프로토콜(IP)은 인터넷에서 데이터를 주고받기 위한 규칙의 집합입니다. 마치 우리가 도로에서 운전할 때 지켜야 할 교통 규칙이 있는 것처럼, 인터넷이라는 디지털 고속도로에서도 데이터가 안전하고 효율적으로, 그리고 정확하게 목적지에 도달할 수 있도록 하는 규칙이 필요합니다. 그것이 바로 IP입니다.

1.1 IP 역할: 이해하기

IP의 가장 기본적인 역할은 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다

1. 주소 지정: 각 기기에 고유한 주소(IP 주소)를 부여하여 데이터가 어디로 가야 하는지 알려줍니다.
2. 경로 설정(라우팅): 데이터가 출발지에서 목적지까지 가는 최적의 경로를 찾습니다.
3. 패킷 처리: 큰 데이터를 작은 조각(패킷)으로 나누어 전송하고, 목적지에서 다시 조립합니다.

이것은 마치 우편 시스템과 유사합니다. 편지를 보낼 때 우리는 받는 사람의 주소를 적고(주소 지정), 우체국에서는 그 편지가 목적지에 가장 효율적으로 도달할 수 있는 경로를 결정하며(경로 설정), 큰 소포는 여러 개로 나누어 보내기도 합니다(패킷 처리).

2. IP란? ①IP 주소

IP 주소는 인터넷에 연결된 모든 기기의 '디지털 주소'입니다. 마치 우리 집에 고유한 주소가 있는 것처럼, 인터넷에 연결된 모든 컴퓨터, 스마트폰, 서버 등은 고유한 IP 주소를 가지고 있습니다.

현재 사용되는 IP 주소에는 두 가지 종류가 있습니다:

• IPv4: 192.168.1.1과 같이 점으로 구분된 4개의 숫자로 이루어진 주소입니다. 각 숫자는 0~255 사이의 값을 가집니다. IPv4는 약 43억 개의 주소를 제공할 수 있지만, 인터넷의 폭발적인 성장으로 이미 거의 소진된 상태입니다.
• IPv6: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334와 같이 더 길고 복잡한 형태의 주소입니다. IPv6는 거의 무한대에 가까운 수의 주소를 제공할 수 있어 IPv4의 한계를 극복했습니다.

또한 IP 주소는 용도에 따라 다음과 같이 구분됩니다

• 공인 IP(Public IP): 인터넷 상에서 직접 접근 가능한 고유 주소입니다. 마치 여러분 집의 실제 도로명 주소와 같습니다.
• 사설 IP(Private IP): 같은 네트워크 내에서만 사용되는 내부 주소입니다. 하나의 공인 IP 아래에 여러 기기가 각각 다른 사설 IP를 가질 수 있습니다. 이것은 마치 하나의 아파트 단지 안에 여러 호수가 있는 것과 같습니다.

3. IP란? ② 라우팅

라우팅은 데이터가 출발지에서 목적지까지 가는 최적의 경로를 결정하는 과정입니다. 인터넷은 수없이 많은 네트워크와 라우터들이 연결된 거대한 망입니다. 데이터가 이 복잡한 망을 통과하여 정확한 목적지에 도달하려면 경로를 잘 찾아야 합니다.

라우터라는 장비는 교통 경찰과 같은 역할을 합니다. 라우터는 목적지 IP 주소를 확인하고, 해당 데이터가 가야 할 최적의 경로를 결정합니다. 이 과정에서 네트워크 상태, 혼잡도, 거리 등 여러 요소를 고려합니다.

4. IP란? ③ 패킷 교환 방식(단편화)

인터넷에서 데이터는 '패킷'이라는 작은 조각으로 나뉘어 전송됩니다. 이것을 '패킷 교환 방식'이라고 합니다. 큰 파일이나 긴 메시지를 한 번에 보내기보다 작은 조각으로 나누어 보내는 것이 효율적이기 때문입니다.

각 패킷에는 출발지 IP 주소, 목적지 IP 주소, 순서 번호 등의 정보가 포함됩니다. 이 정보를 바탕으로 패킷들은 각자 최적의 경로로 목적지까지 이동하고, 목적지에서는 순서 번호에 따라 원래 데이터로 재조립됩니다.

단편화(Fragmentation)는 네트워크 상황에 따라 패킷을 더 작은 조각으로 나누는 과정입니다. 예를 들어, 어떤 네트워크는 큰 크기의 패킷을 처리할 수 없을 수도 있습니다. 이런 경우 IP는 패킷을 더 작게 나누어(단편화하여) 전송합니다.

이것은 마치 큰 가구를 이사할 때, 해당 가구가 문을 통과할 수 없다면 분해해서 옮기는 것과 유사합니다. 목적지에 도착한 후에는 다시 조립하여 원래의 형태로 만듭니다.

5. IP 헤더

IP 헤더는 각 패킷의 '주소 라벨'과 같은 역할을 합니다. 우편물에 보내는 사람과 받는 사람의 주소, 내용물의 특성 등을 적어두는 것처럼, IP 헤더에는 패킷의 전송에 필요한 중요한 정보들이 담겨 있습니다.

주요 IP 헤더 필드는 다음과 같습니다:

• 버전(Version): IPv4인지 IPv6인지를 나타냅니다.
• 헤더 길이(Header Length): IP 헤더의 크기를 나타냅니다.
• 서비스 유형(Type of Service): 패킷의 우선순위를 나타냅니다.
• 패킷 길이(Total Length): 패킷 전체의 크기를 나타냅니다.
• 식별자(Identification): 같은 데이터에서 분할된 패킷들을 구분하는 번호입니다.
• 플래그(Flags): 패킷의 단편화 여부를 제어합니다.
• 단편 오프셋(Fragment Offset): 원래 데이터에서 이 패킷의 위치를 나타냅니다.
• 생존 시간(Time To Live, TTL): 패킷이 네트워크에 머무를 수 있는 최대 시간으로, 무한 루프를 방지합니다.
• 프로토콜(Protocol): 상위 계층 프로토콜(TCP, UDP 등)을 나타냅니다.
• 헤더 체크섬(Header Checksum): 헤더의 오류를 검출하는 데 사용됩니다.
• 출발지 IP 주소(Source Address): 보내는 측의 IP 주소입니다.
• 목적지 IP 주소(Destination Address): 받는 측의 IP 주소입니다.
• 옵션(Options): 추가적인 기능을 위한 선택적 필드입니다.