DSTT::Internetworking, 인터네트워킹

문자 그대로, 네트워크 간의 교류(통신)하는 개념 혹은 기술 전반을 이르는 단어이다. 여기서의 네트워크는 물리적으로 직접 연결되지 않은 네트워크와 심지어 구성이 다른 것들을 모두 포함한다. 마치 우리가 일반적으로 인터넷을 사용할 때 네트워크 구성 및 구조를 고려하지 않는 것처럼 말이다.

연결된 각 네트워크는 다른 구성일 수 있으므로 다양한 구성에 대응할 수 있는 Heterogeneity(이질성)와
수 많은 네트워크에 대응할 수 있는 Scalability(확장성)

가 매우 중요하다.

여러 네트워크가 서로 다른 통신 규약(Protocol, 프로토콜)을 사용한다면, 통신이 불가능하기 때문에 표준을 정하여 모두가 같은 프로토콜을 사용함으로서 이질성을 확보하였다. 현재의 표준은 OSI 참조 모델(OSI Reference Model)이다. 본 포스트는 해당 모델에 대한 지식이 있다는 것을 전제로 작성된다.

IP Service Model

인터넷을 사용 중이라면, 많이 들어보았을 법 한 이름이다. IP(Internet Protocol)는 OSI 참조 모델에서 3 계층, 네트워크 계층의 역할을 맡는다.

통신 시, 데이터는 송신자와 수신자 외에도 그 사이에 있는 많은 네트워크를 거치게 되는데, IP는 각종 세부 사항의 처리는 End Point(말단), 송신자와 수신자(상위 계층)에게 맡기고, 최대한 단순한 구성을 통해 확장성을 높인 프로토콜이다.

데이터 전송은 의미 단위(파일 등)가 아닌 용량, 덩어리(Datagram, Packet) 단위로 이루어진다.

또한, IP는 Best-Effort Delivery의 특성을 갖는데, 이는 통신에 대해 보장하지 않는다는(Unreliable) 의미이다. 즉, 손실, 순서 바뀜, 중복, 지연 등의 문제가 발생 가능하며, 이는 IP에서 해결하지 않는다.

IP Address

v4 기준으로 32bit의 주소를 사용한다. 네트워크의 크기에 따라 Class를 나누어 Hierachical한 구조를 형성한다. 하위 네트워크들은 모두 상위 네트워크 주소가 같기 때문에, 여러 호스트들을 네트워크 단위로 관리할 수 있는 장점이 있다.

특수 목적용으로 일반적인 호스트에 할당할 수 없는 주소도 있다.

ARP, Address Resolution Protocol

통신 시, IP 주소를 사용한다고 해도 직접적인 통신은 하위 계층인 물리 계층을 통해 이루어지므로, IP 주소를 MAC 주소로 변환하는 과정이 필요하다.

이 과정은 수신자의 IP에 대한(혹은 상위 네트워크) MAC 주소를 알고 있는 호스트를 Broadcasting(브로드캐스팅) 을 통해서 찾는다.

브로드캐스팅이란, 같은 네트워크에 있는 모든 호스트에게 데이터를 전송하는 것이다.

ARP를 통해 알아낸 MAC 주소는 별도로 저장하여 사용한다.

Vulnerability, 취약점

ARP 과정에는 별도의 인증 과정이 없기 때문에, 요청과 응답(Request, Response)이 모두 위조될 수 있다. 이와 관련된 공격 기법은 ARP Spoofing, Poisoning이라 하며, 이 후 별도의 포스트에서 다뤄보도록 한다.

또한, Stateless(무상태) 프로토콜이기 때문에, Reply가 적절한 Request없이 전송될 수도 있다.

Fowarding / Routing

위에서도 언급했듯이, 매 송신마다 ARP를 통해 MAC 주소를 알아내는 것이 아니라, 한 번 알아낸 주소는 별도의 Table에 저장하여 사용한다. 이 때,

Table을 만드는 작업을 Routing(라우팅)
Table을 이용하여 데이터를 적절하게 송신하는 것을 Fowarding(포워딩)

이라 한다.

Fowarding Algorithm

Destination(목적지, 수신측) IP를, 현재 자신이 전송 가능한 대상의 주소들과 Masking 한 후, 앞 부분이 가장 길게 일치하는(Longest Prefix Matched) 대상으로 전송한다.

Fragmentation / Reassembly

각 네트워크에는 MTU, Maximum Transmission Unit, 최대로 전송 가능한 용량이 정해져 있기 때문에 이 크기보다 큰 데이터를 보내기 위해서는 MTU 단위로 나누어서(Fragmentation) 전송해야 한다. 또한, 재조립을 위해서 Fragmentation 되었다는 사실과, 순서 정보를 포함해야 한다.

참고 자료, Reference

본 문서는 부산대학교 정보컴퓨터공학부 김종덕 교수님의 컴퓨터 네트워크 강의의 내용을 기반으로 작성됩니다.