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<IPv6  헤더구조>

1. 버전(Version : 4비트) 필드

IP의 버전을 나타냄(IPv6.0의 경우 6)

2. 트래픽 클래스(Traffic Class : 8비트) 필드

IPv6 패킷의 클래스나 우선순위를 나타냄 (IPv4의 TOS필드와 유사)

3. 플로우 레이블(Flow Label : 20비트) 필드

네트워크 상에서 패킷들의 어떤 특정한 흐름에 대한 특성을 나타내는 필드

기본적으로 0으로 되어 있고, 음성이나 화상 등의 실시간 데이터의 트래픽을 나타내기 위해 0 이 아닌 값으로 설정

4. 페이로드 길이(Payload Length : 16비트) 필드

페이로드의 길이를 바이트 단위로 표시한다.

필드의 길이가 16비트이므로 216(65,536) 바이트까지 표시

더 큰 데이터그램을 보내기 위해서는 홉-바이-홉(Hop-by-Hop) 확장헤더의 점보 페이로드(Jumbo Payload) 옵션을 이용

점보 페이로드 옵션을 사용할 경우 페이로드 길이 필드는 모두 '0'으로 설정

5. 다음 헤더(Next Header ; 8비트) 필드

IPv6 기본헤더 다음에 어떠한 종류의 확장 헤더가 오는지를 나타내는 필드

6. 홉 제한(Hop Limit : 8비트) 필드

IP 패킷이 전송되는 거리를 홉(hop) 단위로 제한할 때 사용하는 필드(IPv4.0의 TTL필드와 같은 역할)

헤더 생성 시 임의의 초기값으로 설정되고 각 라우터를 지날 때마다 이 값을 1씩 감소시키며 홉 제한 값이 0 이 되면 패킷을 폐기

라우팅 루프가 발생하는 것을 방지하는 것 외에 멀티캐스트 그룹 내에서 가장 가까운 서버를 찾는 것에도 이용

7.  발신지, 목적지 주소(각 16 Bytes씩) (Source, Destination Address ; 각 128비트) 필드

패킷을 보내는 호스트의 주소와 패킷이 도착해야 할 목적지

호스트의  주소를 나타냄

<TELNET>

텔넷은 특정 지역의 사용자가 지역적으로 떨어진 다른 곳에 위치한 컴퓨터를 온라인으로 연결하여 사용하는 서비스를 말한다.

- 원격으로 특정의 컴퓨터 기기에 접속하는 프로토콜

- 특정지역의 사용자가 다른 곳에 위치한 컴퓨터를 온라인으로 연결하여 사용하는 서비스

- 네트워크를 통한 원격 로그인 또는 가상 터미널 기능을 제공하기 위한 프로토콜

- UNIX 시스템의 네트워크로 연결된 터미널에서 호스트의 쉘 모드를 흉내내는 프로그램

TCP를 사용하며, 포트번호는 23번이다.

- 텔넷 클라이언트는 터미널의 사용자와 TCP/IP프로토콜을 중개한다. 사용자가 입력하는 것은 TCP 연결을 통해 보내지고 그 연결을 통해 수신된 것이 상대방의 터미널에 출력된다.

- 텔넷 서버는 의사-터미널 장치를 다룬다. 이것은 서버에 로그린 쉘을 가동시키며, 로그인 쉘에 의해 프로그램이 가동되고 터미널정치에게 대화를 하게 만든다.

<포트 번호(Port Number)>

인터넷이나 기타 다른 네트워크의 메시지가 호스트에 도착했을 때, 전달되어야할 특정 프로세스를 인식하기 위한 방법이다.

호스트의 구별은 IP, 프로세스의 구별은 Port number

잘 알려진 포트(Well-known ports) : 1~1023

등록된 포트(Registered ports) : 1024~49151

동적 포트(Dynamic ports) : 49152~65535

[UDP의 잘 알려진 포트번호]

[TCP의 잘 알려진 포터번호]

<서브넷팅(Subnetting)>

주어진 네트워크 주소를 작게 나누어 여러 개의 서브넷으로 구성한다. 네트워크 식별자 부분을 구분하기 위한 mask를 서브넷 마스크(subnet mask)라고 함.

30개의 호스트를 갖고 총 8개의 서브넷을 갖는다.

즉, 서브넷팅과 반대되는 개념이다. 조그만한 C클래스들을 합쳐 큰 클래스 단위의 네트워크 주소대역을 지원하는 것이다.

Class A : 첫 번째 바이트의 첫 비트가 0으로 시작

Class B : 첫 번째 바이트의 처음 두 비트가 10으로 시작

Class C : 첫 번째 바이트의 처음 세 비트가 110으로 시작

Class D : 첫 번째 바이트의 처음 네 비트가 1110으로 시작

<IPv6 주소 프리픽스 표현방법>

IPv6 프리픽스란 IPv6.0 주소 앞 부분에 위치하는 비트의 집합을 말한다.

IPv6의 주소 뒤에 “/”를 표기하고 네트워크 프리픽스의 길이를 10진수의 숫자로 표기

예) BEAF :: ABCD : 0 : FFFF / 70 -> 70bit까지가 네트워크 주소

<주소형태 3가지>

1. 유니캐스트 주소

- 1:1 통신 시 서로 간의 인터페이스를 식별하는 주소

① 미지정(unspecified) 주소

0:0:0:0:0:0:0:0 혹은 ::를 말하며, 노드가 자신의 주소를 알 수 없을 때 이를 알아내기 위하여 사용한다.

목적지 주소로 사용 불가능하며, 어떠한 노드에도 할당되지 않는다.

예) 호스트를 초기화할 때 자신의 IP 주소를 알지 못하므로 미지정 주소를 발신지 주소필드에 사용하여 자신의 주소를 얻음

0:0:0:0:0:0:0:1 혹은 ::1를 말하며, IPv4의 127.0.0.1과 같음

호스트의 주소로는 할당될 수 없으며 발신지의 주소로 사용될 수 없다.

③ IPv4 주소를 포함한 IPv6 주소

- IPv4 호환 주소(IPv4-compatible address)

IPv6 패킷이 IPv4 네트워크를 경유하고자 할 때 사용되는 주소방식이다.

128비트 중 상위 96비트를 0으로 하고 나머지 32비트를 IPv4 주소로 사용한다.

- IPv4 매핑 주소(IPv4-mapped address)

호스트가 IPv6를 지원하지 않는 경우 IPv6 네트워크에서 IPv4 호스트를 식별하기 위한 주소

즉, IPv4 호스트들의 주소를 IPv6 주소로 변환할 때 사용하는 주소이다.

상위 80비트를 0으로 하고 다음 16비트를 1로, 나머지 32비트를 IPv4 주소로 사용한다.

④ 글로벌 유니캐스트 주소

인터넷 상의 호스트를 구별할 수 있는 세계적으로 유일한 주소이다.

- 첫 세 비트가 000으로 시작되는 경우

인터페이스 ID 필드의 크기가 고정되어 있지 않음

- 첫 세비트가 000으로 시작되지 않는 경우

64비트의 인터페이스 ID 필드이다.

통합 글로벌 IPv6 유니캐스트 주소(Aggregatable Global Unicast Address)

<IP(Internet Protocol)>

네트워크 계층에 해당하고 전송 경로의 확립이나 네트워크 주소와 호스트 주소의 정의에 의한 네트워크의 논리적 관리 등을 담당한다.

모든 TCP/UDP, ICMP, IGMP 데이터는 IP 데이터그램을 사용하여 전송된다.

1. 비신뢰성(Unreliable)

IP 데이터그램이 목적지에 성공적으로 도달한다는 것을 보장하지 않는다는 의미이며, 최선의 서비스만을 제공한다.

2. 비접속형(Connectionless)

IP가 연속되는 데이터그램에 대한 어떠한 상태 정보도 유지하지 않는다는 것을 의미하며, 이것은 IP 데이터그램이 어긋난 순서로 배달될 수 있다는 것을 의미한다.

3. 주소 지정

네트워크 상에 접속해 있는 노드의 주소를 지정해주며, 이를 통해 목적지를 지정해 주는 역할을 한다. 각 호스트마다 주어진 IP주소를 말하며, 네트워크 상에 접속해 있는 각각의 노드를 식별하는 역할을 한다.

4. 경로 설정

목적지의 주소를 가지고 패킷을 전송하기 위하여 최적의 경로를 설정해주는 역할을 한다. 특정 목적지로 데이터를 전송할 때 어떤 경로를 경유하여 전송할지 결정하는 것이며, 이렇게 결정된 경로를 통하여 데이터 전송이 이루어지게 된다.

<IP 패킷 헤더>

1. 버전

현재 프로토콜 버전은 4이며 IPv4를 의미한다.

2. 헤더길이(Header Length)

option을 포함한 헤더의 길이를 나타낸다. 4bit필드이기 때문에 헤더를 60바이트로 제한한다. 4바이트를 기준으로 하기 때문에 헤더의 옵션필드가 없을 경우, 헤더길이가 5라면 4*5 = 20바이트를 말한다.

3. Type-Of-Service(TOS)

3비트의 우선권(Precedence)필드와 4비트의 TOS 필드, 그리고 값이 0인 사용되지 않는 1비트로 구성

4. 전체 길이(Total Length)

IP데이터그램의 전체 길이를 바이트로 나타낸다. 이 필드는 16비트이므로 IP 데이터그램의 최대 크기는 65,535바이트이다.

ex) 0030 -> 48byte (20byte(헤더) + 28byte(페이로드))

5. 식별자(Identification)

16비트이며, 호스트가 보낸 각 데이터그램을 유일하게 식별한다. 단편화가 이루어질 때 플래그 필드와 단편화 옵셋필드가 사용된다. 분할된 패킷들은 동일한 식별자 값을 얻는다.

6. 플래그(Flag)

3비트이며, 첫 번째 비트는 예약되어 있다. 사용하지 않음.

DF(Don’t Fragmentation) : 단편화금지 비트

0: 데이터그램 패킷을 분할 가능

1: 분할 불가능

MF(More Fragmentation) : 분할된 패킷이 마지막 것인지를 나타냄

0: 마지막 패킷

1: 마지막 패킷이 아님

7. 단편화 옵셋

13비트이며, 단편화된 조각들을 하나의 데이터그램으로 합칠 때, 전체 데이터그램에서의 상대적인 위치를 나타낸다.

8. TTL(Time to Live)

데이터그램이 경유할 수 있는 라우터의 수에 대한 수를 결정한다. 데이터그램의 생존 시간을 제한하는 역할을 한다. 이 필드는 송신지에서 초기화되고, 각 라우터를 지날 때마다 라우터에 의하여 1씩 감소된다. 0이되면 데이터그램을 버려지고 송신자는 ICMP 메시지를 받게된다. 무한 루프를 방지하기 위해 사용된다.

9. 프로토콜

데이터그램의 상위 프로토콜이 어느 것이 사용되는지를 나타내 주는 필드이다. ICMP는 1, TCP는 6, UDP는 17이다.

10. 헤더 체크섬(Header Checksum)

IP헤더에 대해서만 계산된다. 데이터는 체크하지 않음.

내보내는 데이터그램에 대한 IP 체크섬을 계산하기 위해 먼저 체크섬 필드의 값은 0으로 설정된다. 그리고 헤더에 대한 16비트의 1의 보수의 합이 계산된다. 수신지의 계산된 체크섬은 송신지에서 저장한 체크섬을 가지고 있기 때문에 헤더 안에 아무것도 수정하지 않았다면 수신지의 체크섬이 모두 1비트일 것이다.

[방법/순서]

<프로토콜 계층 구조>

- 사용자 데이터는 전송 계층 프로토콜인 TCP로 전달

- TCP는 몇 가지의 기능을 수행하며 역시 자신에게 전달되어 온 PDU에 세그먼트(Segment)라고 불리는 헤더를 덧붙임

- TCP는 상위 계층으로부터 전달되어 온 PDU를 데이터로 간주

- TCP가 자신이 구성한 세그먼트를 네트워크 계층으로 전달.

- IP도 데이터그램(Datagram)을 하위계층으로 전달

- 데이터링크 계층은 다시 헤더와 트레일러(Trailer)를 덧붙임

- 데이터링크 계층에서 구성된 데이터 단위는 프레임(Frame)이라 부르며 물리 계층에 의해서 네트워크로 보내짐

<MAN(Metropolitan Area Network)>

- LAN과 LAN을 연결하는 네트워크 구성 방법 중 하나.

- 하나의 대도시에 흩어져 있는 기업 네트워크를 하나로 묶는 통신 서비스를 제공.

- Backbone 네트워크로 가는 길목 역할을 함.

매트로 액세스 네트워크(가입자, 기업)는 가입자 네트워크가 된다. 가입자들은 CO(Central Office)라고 불리는 가까운 전화국으로 연결되어 있으며, 각 CO는 링 구조로 연결되어 있다.

CO들은 POP(Point Of Presence)라고 하는 백본 네트워크와 연결시켜주는 대형 전화국과 연결되어 있으며, POP는 각 도시를 연결해주는 백본 네트워크로 데이터를 주고받는 역할을 하고있다. 

MAN에서 ATM과 SONET은 DQDB가 지원하는 최대 대역폭인 155Mbps를 훨씬 넘는 기가비트급 대역폭을 제공하고 있다. 또, 링 형태로 백본 네트워크와의 가교역할을 하는 구간을 메트로 코어라고 하고, 가정이나 기업에서 메트로 코어로 접속하는 기능을 제공하는 지역을 메트로 엑세스라고한다.

가입자 망을 백본 망으로 연결해주고, Metro Core가 존재함으로써 모든 트래픽이 백본을 거치는 것을 방지해서 백본 망 활용도를 상승시킨다.

<MAN의 구성>

- SONET/SDH는 광 선로를 기반으로 하는 고속 통신 지원

- CO에서 유입되는 대용량 데이터 전송에는 SONET/SDH와 같은 광대역 통신망 필요

- SONET은 원래 음성 전화망에 기반하였음(TDM으로 운용)

- ADM을 이용하여 효과적인 링 관리 수행

Add : CO에서 링으로 데이터 전송

Drop : 링에서 CO로 데이터 흘림

Mux : Add/drop되는 데이터와 Bypass되는 데이터를 다중화함

- CO는 ADM을 통해 링 구간을 지나는 모든 트래픽을 받아보지 않기 때문에 모든 데이터를 검사하는 오버헤드가 감소한다.

<SONET/SDH 이중 링 구조>

SONET은 두개의 링 중 하나를 데이터 전송용으로 사용하고, 다른 하나는 데이터 전송 회선에 문제가 생겼을 경우 예비 데이터 전송을 위해서 사용한다.

오른쪽 그림처럼 장애가 발생하면 ADM은 이를 감지하고 데이터 전송 경로를 변경하여 데이터 전송 상에 문제가 발생하지 않게 한다. 이러한 장애복구는 50ms내에 수행된다.

100Gbps를 사용한다고 가정했을 경우 100Gbps * 50ms = 5 * 10^9bit가 없어진다.

만약 시간이 더 적게 든다면? 100Gbps * 1ns(나노) = 100bit가 없어진다. (손실)

이렇듯 절체시간(장애 복구 시간)이 작으면 작을수록 손실되는 bit수가 적은 것을 알 수 있다.

<MAN의 문제점>

MAN은 TDM기반의 SONET/SDH의 회선 교환 네트워크 형태로 이루어져 있다. SONET은 음성 서비스를 위해 설계된 네트워크 이기 때문에 음성 트래픽에는 적합한 구조이다. TDM을 기반으로 DS0부터 T1, T3 등의 다중화를 거쳐 SONET을 이용하여 전송하는 것이 일반적이었다. 음성 서비스는 지속적인 트래픽을 발생시키기 때문에 TDM이 매우 적합하지만 한번의 클릭으로 페이지를 다운받고, 다시 클릭하여 요청하는 식의 순간순간 발생하는 데이터 트래픽에 대해서는 매우 부적합하다.

음성 트래픽의 경우에는 슬롯이 사용자에게 할당되면 사용자는 전화를 끊기 전까지 지속적으로 트래픽이 발생하기 때문에 네트워크의 효율이 상당히 좋은 것을 볼 수 있다.

아래 데이터 트래픽의 경우 트래픽이 지속적이지 못하기 때문에 사용자가 전화접속을 통해서 타임 슬롯을 고정적으로 할당 받게 되더라도 사용량을 불규칙하며 빈 슬롯이 발생한다.

<가입자 망의 접속 형태 변화>

백본 : Terabit(1012 [b/s])까지 기술 향상

TDM 기반의 SONET으로 연계되는 MAN구간은 폭발적으로 증가하는 가입자 망의 트래픽과 백본망에서 유입되는 대량의 트래픽 사이에서 병목현상을 유발시켜 전체적인 망의 효율을 저하시키고 있다.