IPv4

IPv4(Internet Protocol version 4)는 인터넷에서 사용되는 대표적인 네트워크 계층 프로토콜이다. 패킷 전달을 위한 주소 체계를 제공하며, 현재까지 가장 널리 사용된 IP 프로토콜 버전이다.

개요

IPv4는 인터넷 프로토콜(IP)의 네 번째 버전으로, 인터넷 상의 장치를 식별하기 위한 주소 체계를 제공한다.

1981년 RFC 791에서 표준화되었으며, 오늘날 인터넷의 기반 프로토콜로 오랫동안 사용되어 왔다.

IPv4는 32비트 주소 체계를 사용하며, 일반적으로 점으로 구분된 10진수 형식으로 표현된다.

예:

192.168.0.1

IPv4는 네트워크 계층(Network Layer)에서 동작하며, 패킷 전달과 라우팅 기능을 수행한다.

특징

32비트 주소 체계 사용
약 43억 개 주소 표현 가능
비연결형(Connectionless) 프로토콜
Best Effort 방식 데이터 전달
패킷 단위 통신 수행
헤더 구조가 비교적 단순함

IPv4 주소 구조

IPv4 주소는 총 32비트로 구성된다.

일반적으로 8비트씩 4개의 옥텟(Octet)으로 나누어 표현한다.

예:

11000000.10101000.00000000.00000001
↓
192.168.0.1

네트워크부와 호스트부

IPv4 주소는 다음 두 부분으로 나뉜다.

네트워크부(Network Portion)
호스트부(Host Portion)

네트워크부는 어떤 네트워크인지 식별하고, 호스트부는 해당 네트워크 내 장치를 식별한다.

클래스 기반 주소 체계

초기의 IPv4는 클래스 기반 주소 체계를 사용하였다.

Class A

첫 비트: 0
대규모 네트워크용
기본 서브넷 마스크: 255.0.0.0

주소 범위:

1.0.0.0 ~ 126.255.255.255

Class B

첫 비트: 10
중규모 네트워크용
기본 서브넷 마스크: 255.255.0.0

주소 범위:

128.0.0.0 ~ 191.255.255.255

Class C

첫 비트: 110
소규모 네트워크용
기본 서브넷 마스크: 255.255.255.0

주소 범위:

192.0.0.0 ~ 223.255.255.255

Class D

멀티캐스트(Multicast) 용도로 사용된다.

Class E

실험 및 연구 목적으로 예약된 주소이다.

서브넷 마스크

서브넷 마스크는 IPv4 주소에서 네트워크부와 호스트부를 구분하기 위한 값이다.

예:

IP 주소:        192.168.1.10
서브넷 마스크: 255.255.255.0

CIDR 표기법도 사용된다.

예:

192.168.1.10/24

사설 IP 주소

인터넷에서 직접 사용되지 않고 내부 네트워크에서 사용하는 주소이다.

Class A 사설 주소

10.0.0.0 ~ 10.255.255.255

Class B 사설 주소

172.16.0.0 ~ 172.31.255.255

Class C 사설 주소

192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

사설 IP는 일반적으로 NAT를 통해 인터넷과 통신한다.

특수 주소

루프백 주소

자기 자신을 가리키는 주소이다.

127.0.0.1

브로드캐스트 주소

동일 네트워크의 모든 호스트에 데이터를 전송하기 위한 주소이다.

예:

192.168.1.255

네트워크 주소

네트워크 자체를 식별하는 주소이다.

예:

192.168.1.0/24

IPv4 헤더

IPv4 패킷은 헤더와 데이터 영역으로 구성된다.

주요 헤더 필드는 다음과 같다.

Version
Header Length
Total Length
Identification
TTL(Time To Live)
Protocol
Source Address
Destination Address

TTL

TTL(Time To Live)은 패킷이 네트워크에서 무한 루프에 빠지는 것을 방지하기 위한 값이다.

라우터를 거칠 때마다 감소하며, 0이 되면 패킷이 폐기된다.

IPv4의 한계

주소 부족 문제

IPv4는 약 43억 개 주소만 표현 가능하므로 인터넷 확산과 함께 주소 부족 문제가 발생하였다.

이를 해결하기 위해 다음 기술이 사용되었다.

NAT
CIDR
DHCP

보안 기능 부족

기본적으로 암호화와 인증 기능이 포함되어 있지 않다.

브로드캐스트 문제

브로드캐스트 트래픽 증가로 네트워크 효율이 저하될 수 있다.

IPv6와의 관계

IPv4 주소 부족 문제를 해결하기 위해 IPv6가 개발되었다.

IPv6는 128비트 주소 체계를 사용하여 훨씬 많은 주소를 제공한다.

그러나 기존 IPv4 인프라가 매우 광범위하게 사용되고 있어 현재도 IPv4와 IPv6가 함께 사용되고 있다.

시험 포인트

IPv4는 32비트 주소 체계를 사용한다.
IPv4 주소는 일반적으로 8비트씩 4개로 표현된다.
IPv4는 비연결형 프로토콜이다.
IPv4는 Best Effort 방식으로 동작한다.
Class A, B, C는 일반 호스트 주소용 클래스이다.
127.0.0.1은 루프백 주소이다.
사설 IP 주소는 인터넷에서 직접 사용되지 않는다.
TTL은 패킷 무한 루프 방지를 위한 값이다.
IPv4 주소 부족 문제로 IPv6가 등장하였다.

같이 보기