IPv4: 네트워킹의 기초
Source: Dev.to
번역할 텍스트를 제공해 주시면 한국어로 번역해 드리겠습니다.
IPv4란 무엇인가?
IPv4는 Internet Protocol version 4의 약자로, 네트워크 상에서 장치를 식별하는 데 사용됩니다. 이는 장치의 거리 주소와 같으며, 방대한 인터넷 고속도로에서 데이터를 올바른 위치로 전송할 수 있게 해줍니다.
- MAC 주소와 달리, MAC 주소는 제조업체가 하드웨어에 영구적으로 새기는 반면, IPv4 주소는 DHCP 서버(Dynamic Host Configuration Protocol)에 의해 동적으로 할당되거나 네트워크 관리자가 수동으로 설정할 수 있습니다.
- IPv4 주소는 32‑비트 주소로, 네 개의 8‑비트 옥텟으로 구성되며 보통 마침표로 구분된 네 개의 십진수(예: 192.168.0.1) 형태로 표시됩니다. 이 형식은 약 43억개의 가능한 주소를 제공하지만, 이미 들어보셨듯이 이제는 충분하지 않습니다. 그래서 더 큰 주소 공간을 가진 새로운 프로토콜인 IPv6가 등장했습니다.
IPv4는 IPv6로 점차 대체되고 있지만, 여전히 전 세계 인터넷 트래픽의 핵심 역할을 하고 있습니다.
Public vs. Private IPs
IPv4 세계에서는 두 가지 주요 유형의 IP 주소가 있습니다: 공용(public) 과 사설(private).
- 사설 IP 주소는 로컬 네트워크(LAN) 내에서 사용되며 인터넷을 통해 라우팅되지 않습니다. 내부 네트워크 사용을 위해 예약되어 있으며, 네트워크 내부의 장치가 외부에서 직접 접근되지 않도록 함으로써 보안을 유지하는 데 도움이 됩니다. 일반적인 사설 IP 범위에는 192.168.x.x, 10.x.x.x, 그리고 172.16.x.x – 172.31.x.x가 포함됩니다.
- 공용 IP 주소는 인터넷에서 직접 접근 가능한 장치를 식별하는 데 사용됩니다. 사설 네트워크에 있는 장치가 인터넷에 접속해야 할 때 NAT(네트워크 주소 변환) 가 작동합니다. NAT는 사설 IP 주소를 공용 IP 주소로 변환하여 장치가 외부 서비스와 통신할 수 있게 합니다.
예를 들어, 터미널에 ping google.com을 입력하면, 장치의 사설 IP 주소가 라우터의 NAT 기능을 통해 공용 IP로 변환되어 외부 세계에 요청이 전달됩니다.
IPv4 라우팅의 기본
IPv4는 비연결성 프로토콜이며, 이는 각 데이터 패킷이 독립적으로 전송되고 목적지까지 서로 다른 경로를 택할 수 있음을 의미합니다. 또한 최선 노력 전달만 제공하며, 신뢰성은 TCP(전송 제어 프로토콜)와 같은 상위 계층 프로토콜이 처리합니다.
패킷은 어떻게 장치에서 올바른 목적지까지 전달될까요? 여기서 라우팅이 역할을 합니다. 라우터는 서로 다른 네트워크에 있는 장치들 사이에 데이터 패킷을 전달하며, 라우팅 프로토콜을 사용해 홉 수, 네트워크 부하, 대역폭 등의 요소를 기준으로 최적의 경로를 결정합니다.
라우팅의 중요한 측면은 주소 체계가 계층 구조를 기반으로 한다는 점입니다. IPv4 주소는 두 주요 부분으로 나뉩니다:
- 네트워크 부분 – 장치가 속한 특정 네트워크를 식별하여 라우터가 목적지 네트워크에 도달하기 위한 경로를 알 수 있게 합니다.
- 호스트 부분 – 해당 네트워크 내에서 특정 장치를 식별합니다. 패킷이 올바른 네트워크에 도착하면, 이 주소의 호스트 부분을 기반으로 적절한 장치로 전달됩니다.
IPv4는 어떻게 작동하나요?
실제 예를 살펴보겠습니다. 로컬 네트워크 내에 IP 주소 10.1.1.2를 가진 장치에 연결하려고 한다고 가정해 보세요.
- 라우터는 목적지 주소의 네트워크 부분(첫 번째 세 옥텟: 10.1.1)을 확인합니다.
- 라우터는 패킷을 해당 네트워크로 전달합니다.
- 패킷이 그 네트워크에 도착하면, 라우터는 호스트 부분(마지막 옥텟: .2)을 사용하여 특정 장치를 식별하고 데이터를 전달합니다.
인터넷을 통해 통신하는 경우에도 과정은 유사하지만 더 많은 홉이 포함됩니다. 라우터는 네트워크 부분을 검사하여 목적지 네트워크로 가는 최적의 경로를 결정하고, 이후 호스트 부분을 확인하여 패킷을 올바른 장치에 전달합니다.
IPv4 주소 형식
IPv4 주소는 네 개의 십진수를 마침표로 구분하여 작성하며, 예를 들어 10.1.1.1과 같습니다. 각 숫자는 1바이트(또는 8 bits)를 나타내며 0부터 255까지 범위입니다. 따라서 32‑bit IPv4 주소는 네 개의 8‑bit 구간으로 구성됩니다:
- 10 – 8 bits
- 1 – 8 bits
- 1 – 8 bits
- 1 – 8 bits
이렇게 하면 40억 개가 넘는 고유 주소를 제공하지만, 예상할 수 있듯이 이제는 충분하지 않습니다. 장치와 인터넷 사용량의 급격한 증가로 IPv4 주소 고갈이 발생했습니다.
IPv6가 도입된 이유
IPv6는 사실상 무제한에 가까운 수의 주소가 필요해짐에 따라 도입되었습니다.
요약
IPv4는 사라져가고 있을지 모르지만, 오늘날 인터넷이 작동하는 방식의 핵심 구성 요소입니다. DHCP를 통해 동적으로 주소를 할당하고 사설 IP를 공용 IP로 변환하여 인터넷에 접속하도록 하는 등, IPv4는 네트워킹에서 중요한 역할을 수행합니다. 라우팅, 주소 할당, 전 세계 데이터 전달의 기반이 됩니다.