3계층은 네트워크 계층이라고도 불리며, 네트워크 간의 데이터 전달을 담당합니다. 이 계층의 주된 역할은 서로 다른 네트워크 대역 간의 데이터를 전달하고, 인터넷 상에서 장비들이 통신할 수 있게 만드는 것입니다. 특히 WAN(Wide Area Network)에서의 데이터 전송과 네트워크 라우팅을 처리합니다.
1. 3계층의 주요 기능
3계층은 서로 다른 네트워크 간의 통신을 관리하는 역할을 합니다. 이를 통해 LAN(Local Area Network) 내에서만 통신하는 것이 아니라, 멀리 떨어진 네트워크와도 효율적으로 데이터를 전달할 수 있습니다.
- 다른 네트워크 간 데이터 전달: 3계층은 WAN(Wide Area Network)에서 서로 다른 네트워크 대역을 연결하여 데이터를 전달하는 중요한 역할을 합니다.
- 서로 다른 LAN 연결: 서로 다른 LAN을 연결하여 인터넷과 같은 광범위한 네트워크가 형성될 수 있도록 합니다.
- 주소 지정: 3계층에서는 IP 주소를 사용하여 네트워크 상의 장비들을 식별하고, 데이터를 올바른 네트워크로 전달합니다.
2. 3계층에서 사용하는 주소: IP 주소
3계층에서 사용하는 IP 주소는 네트워크 상에서 장비를 고유하게 식별하는 주소입니다. IP 주소는 인터넷이나 WAN 환경에서 데이터를 전송할 때 필요합니다.
- IP 주소는 네트워크와 호스트로 나뉘며, 이를 통해 다양한 네트워크를 구분하고, 각 네트워크 내의 장비들을 식별합니다.
- 서브넷 마스크와 기본 게이트웨이는 다른 LAN 간의 연결을 위해 반드시 필요한 정보입니다.
- 서브넷 마스크는 네트워크의 범위를 지정합니다.
- 기본 게이트웨이는 외부 네트워크와의 연결을 담당하는 네트워크 장비입니다.
3. 3계층 프로토콜: ARP
3계층에서는 IP 주소를 이용해 MAC 주소를 알아오는 **ARP(주소 결정 프로토콜)**가 사용됩니다. ARP는 네트워크 내에서 IP 주소와 MAC 주소를 매핑하여, 정확한 장비에 데이터를 전달하는 데 도움을 줍니다.
- 예를 들어, 컴퓨터가 IPv4를 사용하여 인터넷에 접속할 때, IP 주소만으로는 데이터를 전달할 수 없습니다. ARP는 이 IP 주소를 MAC 주소로 변환하여 정확한 장비에 데이터를 보낼 수 있도록 도와줍니다.
4. 사설 IP와 공인 IP
인터넷에서 사용되는 IP 주소는 크게 사설 IP와 공인 IP로 나눌 수 있습니다.
- 사설 IP는 같은 네트워크 대역 내에서만 사용됩니다. 즉, 사설 IP는 외부 네트워크에서는 사용할 수 없고, 내부 네트워크에서만 유효합니다.
- 예) 192.168.x.x, 10.x.x.x, 172.16.x.x 등
- 공인 IP는 인터넷에서 유일한 주소로, 외부 네트워크와의 통신을 위해 사용됩니다. 공인 IP는 **인터넷 서비스 제공업체(ISP)**를 통해 할당받으며, 사설 IP와는 달리 전 세계에서 유일한 주소입니다.
NAT(Network Address Translation) 기술을 사용하여 사설 IP를 공인 IP로 변환하고, 외부와의 통신을 가능하게 합니다. 즉, 내부 네트워크에서 여러 장비가 공인 IP 하나를 통해 외부와 통신할 수 있습니다.
5. NAT (Network Address Translation)
NAT는 내부 네트워크에서 사용되는 사설 IP 주소를 공인 IP 주소로 변환하는 기술입니다. 이를 통해 하나의 공인 IP를 여러 장비가 공유할 수 있게 됩니다.
- NAT는 공유기나 라우터에서 구현되어, 내부 네트워크에서 여러 대의 장비가 하나의 공인 IP를 통해 인터넷에 접속하도록 합니다.
- 외부에서 사설 IP로 직접 들어오는 것은 불가능하며, 포트 포워딩을 통해 특정 내부 장비로 접근할 수 있도록 설정할 수 있습니다.
- NAT는 송신 시 공유기가 NAT 테이블에 대상을 기록하고, 수신 시 해당 기록을 기반으로 데이터를 올바른 장비로 전달합니다.
6. 특수한 IP 주소
몇 가지 특수한 IP 주소가 있으며, 이들은 네트워크에서 중요한 역할을 합니다:
- 0.0.0.0: 네트워크에서 모든 IP 주소를 나타내는 주소입니다. 보통 특정한 목적을 위해 사용됩니다.
- 127.x.x.x: 자기 자신을 나타내는 주소로, 루프백 주소라고도 불립니다. 이 주소는 네트워크에서 자신을 참조하는 데 사용됩니다.
- 게이트웨이 주소: 외부 네트워크와의 출입구 역할을 하는 장비의 IP 주소입니다. 이를 통해 내부 네트워크와 외부 네트워크가 연결됩니다.
결론
3계층은 서로 다른 네트워크 간의 데이터 전송을 담당하는 중요한 계층입니다. IP 주소와 ARP 프로토콜을 사용하여 데이터를 정확한 위치로 전달하며, NAT 기술을 통해 사설 IP를 공인 IP로 변환하여 여러 장비가 인터넷에 접속할 수 있도록 합니다. 또한 사설 IP와 공인 IP의 차이를 이해하면 네트워크 주소 관리가 더욱 명확해집니다. 3계층은 WAN 환경에서의 데이터 전송을 가능하게 하고, 인터넷과 같은 대규모 네트워크를 형성하는 중요한 역할을 합니다.
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