헤더와 탑재체

패킷은 라벨이 붙은 소포처럼 두 부분으로 이루어져 있어.

• 탑재체는 사진 일부처럼 실제로 전달되는 데이터야.
• 헤더는 라벨이야. 누가 보냈는지, 어디로 가는지, 순서에서 몇 번째인지가 적혀 있어.

라우터는 헤더를 읽고 패킷을 다음에 어디로 보낼지 결정해. 탑재체는 전혀 확인할 필요가 없어. 헤더에는 보통 다음과 같은 항목이 들어 있어.

• 출발지 주소: 패킷이 어디에서 왔는지.
• 목적지 주소: 패킷이 어디로 가는지.
• 순서 번호: 메시지의 몇 번째 조각인지(World 5의 TCP가 추가).
• 수명(TTL): 길을 잃은 패킷이 영원히 떠돌지 않도록 막는 카운터(World 2).
• 체크섬: 데이터가 손상되었는지 알아보는 작은 수(다음 수업에서 배워).

층과 포장. 데이터를 보내는 일은 여러 작업으로 나뉘며, 각 작업은 층이 담당합니다. 간단한 TCP/IP 모델에는 위에서 아래로 네 개의 층이 있습니다.

• 애플리케이션: 프로그램이 사용하는 언어입니다. 웹에서는 HTTP를, 이름에는 DNS를 사용합니다.
• 전송: TCP 또는 UDP를 사용해 데이터를 나누고 추적하며, 데이터가 어느 프로그램을 위한 것인지 나타내기 위해 포트 수를 사용합니다.
• 인터넷: 패킷에 주소를 지정하고 네트워크를 가로질러 라우팅합니다. 이것이 인터넷 프로토콜인 IP입니다.
• 링크: 와이파이나 이더넷 케이블을 통해 한 홉만큼 패킷을 이동시킵니다.

데이터가 층을 따라 내려갈 때 각 층은 편지를 봉투에 넣고, 그 봉투를 상자에 넣고, 다시 그 상자를 우편 가방에 넣는 것처럼 자신만의 헤더를 추가합니다. 이를 캡슐화라고 합니다. 수신자는 반대 순서로 층을 풀어 냅니다. 그래서 하나의 패킷에는 포트 수, IP 주소, 하드웨어 주소가 함께 들어 있습니다.

패킷에 적힌 주소: IP. IPv4 주소는 32비트이며, 점으로 구분된 0부터 255까지의 수 네 개로 씁니다. 예를 들면 192.0.2.42입니다. 각 수는 8비트(1바이트)에 저장됩니다. 32비트로는 2³² = 4,294,967,296개의 주소를 만들 수 있어 약 43억 개입니다. 1980년대에는 이 정도면 충분해 보였습니다. 하지만 전 세계의 모든 휴대폰, 노트북, 센서에 주소를 할당하기에는 부족합니다.

두 가지 방법이 문제를 해결해 주었습니다.

• IPv6는 128비트를 사용하므로 약 3.4 × 10³⁸개의 주소를 만들 수 있습니다. 주소는 콜론을 사용하는 16진수로 쓰며, 예를 들면 2001:db8::42입니다. 0은 이중 콜론으로 줄여 쓸 수 있습니다.
• 사설 주소와 NAT. 일부 주소 범위는 집이나 회사 내부에서 사용하도록 예약되어 있으며 인터넷을 통해 전송되지 않습니다: 10.0.0.0~10.255.255.255, 172.16.0.0~172.31.255.255, 192.168.0.0~192.168.255.255. 라우터는 하나의 공인 주소를 NAT(네트워크 주소 변환)라는 방법으로 모든 기기가 함께 사용하도록 합니다. 그래서 수백만 가구가 동시에 192.168.1.x를 사용할 수 있습니다.

두 가지 주소. 기기에는 네트워크 하드웨어를 식별하는 00:1A:2B:3C:4D:5E 같은 6쌍의 16진수로 된 MAC 주소도 있습니다. 차이를 기억하는 좋은 방법은 이렇습니다. IP 주소는 기기가 현재 네트워크의 어디에 있는지를 나타내고, MAC 주소는 기기가 어떤 하드웨어인지를 나타냅니다. IP는 인터넷을 가로질러 패킷을 전달하고, MAC 주소는 국소 네트워크에서 마지막 홉에 사용됩니다. 포트는 또 다른 것입니다. 0부터 65,535까지의 수로, 기기에서 어떤 프로그램이 데이터를 받을지를 나타냅니다. 포트는 월드 5에서 살펴봅니다.

정리하면, 패킷의 이동은 여러 홉으로 이루어진 경로입니다. 각 홉에서 링크 층은 그 홉 하나에 사용할 하드웨어 주소를 사용하지만, IP 주소는 출발지부터 도착지까지 그대로 유지됩니다.