네트워크 계층 - 데이터 평면

1. 네트워크 계층 개요

라우터와 링크 계층 스위치의 기본적인 차이는 무엇인가?

링크 계층 스위치는 링크 계층 프레임의 필드 값(MAC 주소 등..)에 근거하여 포워딩을 결정함, 반면 라우터는 네트워크 계층 필드 값(IP 주소?)에 근거하여 포워딩을 결정

트랜스포트 계층 패킷의 이름은 세그먼트, 링크 계층 패킷의 이름은 프레임이다. 네트워크 계층 패킷의 이름은 무엇인가?

데이터그램, 혹은 그냥 패킷이라고도 부르는 것 같음

라우팅과 포워딩의 차이는 무엇인가?

• 포워딩 : 패킷이 라우터의 입력 링크에 도달했을 때 그 패킷을 적절한 출력 링크로 이동시키는 것
• 라우팅 : 송신자가 수신자에게 패킷을 전송할 때 패킷 경로를 결정하는 것

라우터에서 포워딩 테이블의 역할은?

포워딩 테이블 엔트리에 저장되어 있는 헤더의 값은 해당 패킷이 전달되어야 할 라우터의 외부 링크 인터페이스를 나타냄. 라우터는 포워딩 테이블을 보고 이 패킷에 대한 출력 링크 인터페이스를 결정함

2. 라우트 내부에는 무엇이 있는가

목적지 기반 포워딩의 의미는 무엇인가? 일반적인 포워딩과의 차이점은?

• 목적지 기반 포워딩 : 라우터에서 최종 목적지를 검색하고, 최종 목적지로 연결되는 출구를 결정함
• 일반적인 포워딩 : 목적지 외에도 다른 요인들도 출구 선택에 관여할 수 있음

도착한 패킷이 라우터의 포워딩 테이블에 있는 두 개 이상의 항목과 일치한다고 할 때, 기존의 목적지 기반 포워딩을 사용할 때 라우터는 어떤 규칙을 적용하여 도착 패킷을 스위치하는 출력 포트를 결정해야 하는가?

최장 프리픽스 매칭 규칙(longest prefix matching rule)
가장 긴 대응 엔트리를 찾고, 여기에 연관된 링크 인터페이스로 패킷을 보냄

라우터에서 스위칭시 입력 포트에서 출력 포트로 데이터가 전달된다. 상호 연결 네트워크를 통한 스위칭은 메모리를 통한 스위칭과 버스를 통한 스위칭보다 어떠한 이점이 있는가?

• 출력포트로 전달되는 패킷을 다른 패킷이 현재 해당되는 출력 포트로 전달되지 않는 한 해당 출력 포트에 도달하는 것을 차단하지 않기 때문에, 여러 패킷들을 병렬로 전달할 수 있음

라우터의 출력 포트에서 패킷 스케줄러의 역할은?

큐에 있는 패킷이 출력 링크를 통해 전송되는 순서를 결정함

FIFO, 우선순위, 라운드로빈, WFQ 중에 어떤 패킷 규칙이 도착한 순서대로 출발을 보장하는가?

FIFO

3. IP: IPv4, 주소 지정, IPv6 등

호스트 A가 호스트 B에게 IP 데이터그램에 캡슐화된 한 세그먼트를 보낸다고 하자. 호스트 B가 데이터그램을 받을 때, 호스트 B 내부의 네트워크 계층은 세그먼트를 UDP나 다른 상위 계층에 보내지 않고 TCP에 보낼지 어떻게 알 수 있는가?

IP헤더의 프로토콜 필드의 값을 참조하여, 어떤 프로토콜로 전달해야 하는지 알 수 있음
6 = TCP, 17 = UDP

IP헤더의 어떤 필드를 사용해야 패킷이 N 라우터를 초과하여 전달되지 않는가?

TTL(TIme-to-live)
네트워크에서 데이터그램이 무한히 순환하지 않도록 함, 이 필드 값은 라우터가 데이터그램을 처리할 때마다 감소한다. TTL 필드가 0이 되면 라우터가 데이터그램을 폐기함

큰 데이터그램이 여러가지의 작은 데이터그램들로 조각났을 때 이 작은 데이터그램들은 어디에서 큰 데이터그램으로 재조립되는가?

네트워크 라우터가 아닌 종단 시스템에서 데이터그램 재결합을 한다.

라우터에 8개의 인터페이스가 있을 때 몇 개의 IP 주소를 가질 수 있는가?

2^24 * 8

IPv4와 IPv6를 비교
IPv6의 장점

1. 패킷을 단편화하지 않으면서 보다 효울적인 라우팅
2. 시간 지연에 민감한 패킷을 구분하는 기본적인 Qos
3. NAT을 없앰으로써 주소 공간을 32비트에서 128비트로 확장
4. 네트워크 레이어 보안 내장
5. 손쉬운 네트워크 관리를 위한 스테이트리스 주소 자동 구성

• IPv4
  

• IPv6
  

데이터 그램 단편화란?

라우터의 출력 링크가 IP 데이터그램의 길이보다 작은 MTU를 가질 때, IP 데이터그램의 페이로드를 분할해서, 별도의 링크 계층 프레임으로 캡슐화하여 출력 링크로 보내는 것, 이러한 작은 데이터그램 각각을 fragment라고 함
MTU = 링크 계층 프레임이 전달할 수 있는 최대 데이터 양

인터페이스란?

호스트 IP가 데이터그램을 물리적 링크로 보낼 때 사용되는 통로

서브넷이란?

• IP주소에서 네트워크 영역을 부분적으로 나눈 부분 네트워크
• 이 서브넷을 만들 때 쓰이는 것이 서브넷 마스크

NAT란?

IP패킷의 TCP/UDP 포트 숫자와 소스 및 목적지의 IP 주소 등을 재기록하면서 라우터를 통해 네트워크 트래픽을 주고 받는 기술
사설 네트워크에 속한 여러 개의 호스트가 하나의 공인 IP 주소를 사용하여 인터넷에 접속하기 위해 사용
IP주소를 절약할 수 있음