[Network] Other Network-Layer Related Protocols

'컴퓨터 네트워크' 시리즈

1. [Network] Data and Signals
2. [Network] Digital Transmission
3. [Network] Analog Transmission
4. [Network] Error Detection and Correction
5. [Network] Framing / Error Control
6. [Network] Medium Access Control
7. [Network] Case Study: Wi-Fi
8. [Network] Internet Addressing
9. [Network] Internet Protocol (IP)
10. [Network] Routing
11. [Network] Other Network-Layer Related Protocols
12. [Network] Scheduling and Traffic Shaping
13. [Network] Transport Layer

✦ Address Resolution Protocol (ARP)

• When?
  • IP 주소는 아는데 MAC 주소는 모를 때
  • 어떤 MAC 주소가 찾는 IP 주소를 가지고 있나?
    • logical address : IP 주소 (연결 마다 달라짐)
    • physical address : MAC 주소 (기기 고정)
• Where? (layer)
  • layer 2? layer 3?
• How?
  • 모르면 broadcast 한다
    • Request : 141.23.56.23 있나요?
    • Reply
      • 없으면 X
      • 142.23.56.23 : 제 MAC 주소는 A4:6E:F4:59:83:AB 입니다

  • 전송 형태

    • Hardware type : layer 2 의 type (ethernet)
    • Protocol type : layer 3 의 type (IP)
    • operation
      • 1 : request
      • 2 : replay

    • hardware address 는 6 byte / 나머지는 4 byte

    • Request 할 때는 target MAC 주소 비어있음
    • Request ↔ Reply 시 Sender 와 Target 교환

◆ Spoofing

• ARP 는 인증 부재 → Host 는 수신한 답을 무조건 신뢰
• Man-in-the-Middle (MITM) attack : 중간자가 router 주소인 척 해서 가로채기
• 대응 방안
  • DAI (Dynamic ARP Inspection) : 관리형 스위치에서 ARP packet 검사해서 주소 달라지는거 검사
  • static ARP : 중요 호스트에 대해 ARP 테이플을 정적으로 고정

✦ Dynamic Host Configuration Protocol

• Application layer (layer 4) protocol
• IP 주소 가지고 있는 DHCP 서버 → 누군가 연결할 시 IP 주소 자동으로 빌려주기
• ex) 카페 Wi-Fi
  • 계속 사용 시 연장 / 안 쓰면 다른 기기에게 다시 빌려주기
• 한 DHCP server 가 여러 AS 관리 가능
  • 다른 네트워크에 있으면 broadcast 범위 안 닿음 → DHCP relay 가 넘어가서 전송
• 과정 : DORA
  • DISCOVER → OFFER → REQUEST → ACK

✦ ICMP (Internet Control Message Protocol)

• layer 3 의 보조 프로토콜 → 데이터 전송 X

◆ Format

◆ 목적

• 언제 ICMP packet 이 전송되는가?
  1. Error reporting
  • Destination unreachable : 목적지로 가는 길이 없음
  • Source quench : router 가 full 임 → 요즘엔 TCP 가 대체
  • Time exceeded : TTL 이 0 돼서 packet 이 버려짐
  • Parameter problem : header 에 문제 있음
  • Redirection

    • 어떤 망에서 gateway 가 여러 개 일 때,

      • A → B 로 전송해야하는 상황
      • R1 이 A에게 packet 을 받았을 때, 자신이 아닌 R2로 보내는게 나을 거라는 메세지
      • B에게 전송을 하긴 함
  • Rule
    • ICMP packet 에 error 생겼을 때의 error report ICMP packet 생성 X
      • query 에 대해서는 생성 가능
    • error report 은 fragmented 된 packet 의 첫 fragment 에만 생성
    • multicast packet 에 대해선 생성 X
    • 특별한 도착지 (127.0.0.1 or 0.0.0.0) 대해선 생성 X
      1. Query
  • Echo request & reply : ping 주고 받기
  • Timestamp request & reply
    • round-trip time 계산용 → ping 과 역할 동일, 거의 사용 X
  • Router solicitation & advertisement
    • 주변 router 알아보기 / 알려주기

◆ IP-level debugging tools

• ping
  • 시간 / TTL / 손실률 / 왕복 시간 (rtt) 정보

  • ICMP Echo request & reply 사용

  • 보안 상의 이유로 ICMP reply 막은 사이트도 있음
• traceroute
  • source & destination 사이의 router 들 trace\
  • Linux / MAC : UDP 전송
  • Windows : ICMP Echo request 사용

• 요청 시간 만료 → ICMP reply 막은 사이트 (drop 은 X)
• TTL 을 점점 키워가며 (1→2→3) 목적지로 전송
  • time exceeded 받음
• 마지막 hop → port 몰라서 drop
  • destination unreachable 받음

✦ Network Address Translation

• IP 주소 부족
• 공유기 (router) 는 Public IP
  • 연결된 기기들에게는 Private IP unique 하게 배정
• 공인 server → 사설 IP 에 how 전달? NAT

◆ NAT : Network Address Translation

• router
  • 보통 주소 : X.X.X.1 로 시작 → 기기들에게 2, 3, 4, … 분배
  • 2개의 IP 가지고 있음 : 외부용 & 내부용
    • 외부 : 138.76.29.7
    • 내부 : 10.0.0.4
    • IP 주소 : layer 3 개념
    • Port : layer 4 개념 (TCP, UDP)
      • 같은 IP host 내에서 어떤 process?
• 전송 과정
  1. Host (10.0.0.1:3345)가 공인 server (128.119.40.186:80)에 packet 전달
  2. router 가 host 의 private 주소 → 자신이 만든 public port 를 table 에 쓰고 공인 server 에 public IP + 만든 Port 로 전송
     • LAN 10.0.0.1:3345 → WAN 138.76.29.7:5001
  3. 공인 server 가 받은 주소(138.76.29.7:5001)로 packet 재전송
  4. router 가 받은 주소의 port(5001) 확인해서 어디 host 로 온 packet 인지 파악하고 전송

◆ Port Forwarding

• NAT : 내부 → 외부 나가는 packet 있을 때 NAT table 생성
• 내부에 서버가 있다면? ⇒ Port forwarding
• NAT router 에 수동으로 static mapping 추가

설정	내용
포트 포워딩 규칙	TCP :80 → 192.168.0.10:80
외부 클라이언트 요청	Dst: 203.0.113.5 : 80
NAT 라우터 변환 후	Dst: 192.168.0.10 : 80

• 외부 서버가 공인 IP 로 요청 → router 가 공인 → 내부 서버 주소로 rewrite 해서 전달