IP 주소 지정

클래스 단위 주소 지정

IP 주소는 네트워크 ID와 호스트 ID를 옥텟 단위로 구분하도록 설계되어 있다. 3가지 주요한 주소 클래스인 A, B, C는 옥텟을 정해진만큼 네트워크 ID와 호스트 ID에 할당하여 구분한다. 예를 들어, A 클래스는 네트워크 ID에 8bit를 할당하고 호스트 ID에 24bit를 할당한다. 이 방법은 가장 기본적인 주소 지정 방법으로 네트워크 ID와 호스트 ID를 구분하기 위해 클래스를 사용하며 클래스 단위(classful) 주소 지정 방법이라고 부른다.

서브넷을 이용하는 클래스 단위 주소 지정

서브넷 주소 지정 방법은 네트워크 ID, 서브넷 ID, 호스트 ID의 3 부분으로 나누며 네트워크 ID는 변화없이 호스트 ID를 서브넷 ID와 호스트 ID로 분리하여 기존 클래스 단위 주소를 적절한 크기로 분할하여 사용한다. 이 방법은 기존 클래스 단위 방법을 이용하기 때문에 네트워크 ID와 전체 호스트 ID를 구분하는 방법은 클래스 단위 주소 지정 방법과 동일하다.

클래스 비사용 주소 지정

클래스를 사용하지 않고 네트워크 ID와 호스트 ID의 구분은 임의적인 지점이 된다. 네트워크 ID를 확인하기 위해 사용하는 네트워크 마스트 비슽 수의 길이(prefix length)를 뒤에 붙여서 표기한다.

클래스 단위의 IP 주소 클래스

클래스 단위 주소지정의 클래스 결정 방법

1. 첫째 비트가 0이면 클래스 A 주소이다.
2. 첫째 비트가 1이고 둘째 비트가 0이면 클래스 B 주소이다.
3. 첫째와 둘째 비트가 1이고 셋째 비트가 0이면 클래스 C 주소이다.
4. 첫째부터 셋째 비트가 1이고 넷째 비트가 0이면 클래스 D 주소이다.
5. 넷째 비트마저 1이면 클래스 E 주소이다.

특수한 의미를 갖는 IP 주소

• 네트워크 ID나 호스트 ID 비트가 모두 0으로 채워진 주소는 현재의 네트워크나 호스트 ID 그룹을 의미한다. 네트워크 ID를 모두 0으로 지정하고 호스트 ID를 사용한다면, 해당 네트워크에서의 호스트 ID를 갖는 장비를 의마하며, 호스트 ID를 모두 0으로 지정하고 네트워크 ID를 사용한다면 네트워크 ID를 갖는 호스트 그룹을 의미한다.
• 네트워크 ID나 호스트 ID 비트가 모두 1로 채워진 주소는 네트워크에 있는 모든 호스트를 가리키는 IP 주소를 의미한다. 일반적으로 브로드캐스트 주소로 사용된다.
• 모든 비트가 0으로 채워진 주소는 전체 네트워크를 가리키는 IP 주소로 사용된다.
• 모든 비트가 1로 채워진 주소는 특정 호스트를 가리키는 넷마스크 주소로 사용되거나 전체 호스트를 가리키는 브로드캐스트 주소로 사용된다.

IP 예약, 사설, 루프백 IP 주소

예약 주소

일부 주소 블록은 특정한 용도가 정해지지 않고 단순히 예약되어 있어서 사용하지 않는다.

사설, 비등록, 라우팅 불가 주소

RFC 1918에 의해 정의된 사설(private) IP 주소는 라우팅이 불가능한 주소로 정의되어 인터넷에 존재하지 않는다. 공인(public) 주소와 달리 등록되지 않기 때문에 비등록(unregistered) 주소라고 하기도 한다. IPv4의 제한된 주소 공간을 보존하기 위한 필요에 의해 지정되었다.

루프백(loopback) 주소

호스트에서 보낸 IP 데이터그램을 데이터 링크 계층으로 전달하지 않고 출발지 장비의 네트워크 계층으로 되돌리기 위한 IP 주소이다. 이러한 루프백 범위(127.0.0.0 ~ 127.255.255.255)는 호스트의 TCP/IP 프로토콜 구현을 테스트하기 위한 용도로 사용된다. 루프백 주소로 데이터를 전송하면 하위 계층이 단락되기 때문에 하위 계층의 간섭없이 상위 계층(IP 이상 계층)을 테스트 할 수 있다. 대표적으로 127.0.0.1 주소가 많이 사용된다.

IP 멀티캐스트 주소

하나의 출발지 장비에서 여러 장비로 구성된 그룹으로 데이터를 전송하는 IP 주소이다.

AS(Autonomous System) 자율 시스템

TCP/IP를 기반으로 인터넷은 전세계의 모든 통신망을 아우르는 거대 네트워크를 형성해 왔습니다. 인터넷 초기에는 비교적 적은 규모였기 때문에 소수의 라우터만으로 구성되었습니다. 이 규모는 급속도로 커지게 되었고, 이로 인해 라우터는 핵심 부분과 비핵심 부분으로 구분된어 2계층 구조로 확장되었습니다. 비핵심 라우터는 핵심 라우터가 관할하는 네트워크의 일부분으로 일부 라우팅 정보만을 가지고 운영이 되었으며, 핵심 라우터는 인터넷의 기본 뼈대를 구성하여 게이트웨이 간 프로토콜(GGP)라는 특별한 라우팅 프로토콜로 인터넷 핵심 라우터 간의 정보를 교환하였습니다.

외부 게이트웨이 프로토콜(EGP)은 비핵심 라우터와 핵심 라우터 간의 라우팅 정보를 교환하는 프로토콜이었습니다. 2계층 구조로 운영되던 인터넷은 지속적으로 성장했고 결국 성장하는 규모를 라우팅 프로토콜이 커버하기에는 역부족이 되었습니다. 중앙 관리식 구조의 한계에 부딪치자 이를 탈피하여 자율 시스템(AS)이라는 독립 그룹 개념을 도입하였으며 AS 간에 라우팅을 수행하도록 구조를 변경하였습니다.

AS는 하나의 일관된 정책으로 내부 라우팅을 수행하는 독립된 그룹으로 기존의 핵심 라우터가 모든 기간 라우팅을 커버하였던 것을 AS 내의 하나나 두개 정도의 라우터에 의해 AS 단위로 라우팅을 수행하여 인터넷을 크게 AS 단위의 라우팅으로 단순화 시켰습니다. AS를 경계로 AS 내부의 라우터는 AS 외부의 라우팅을 신경쓰지 않으며 AS 외부의 라우터는 내부의 세부적인 라우팅을 신경쓰지 않게 하여 전체 인터넷 상의 라우팅 수행 효율을 높일 수 있었습니다.

AS는 고유한 망식별 번호(AS번호)를 가지며 이 AS번호는 전 세계 인터넷주소자원의 총괄 관리기관인 IANA(Internet Assigned Names Authority)에서 관리하며, IANA에서는 각각의 대륙별 인터넷주소자원 관리기관인 RIR(Regional Internet Registry)에 주소를 분배합니다. RIR은 자신이 관할하는 대륙의 국가 인터넷주소자원 관리기관인 NIR (National Internet Registry) 또는 인터넷접속서비스제공자인 ISP(Internet Service Provider)에 주소를 분배합니다.

우리나라의 경우는 1996년부터 한국인터넷정보센터(한국인터넷진흥원의 전신)가 국내 인터넷주소자원 관리기관으로 아·태평양지역의 대륙별 관리기관인 APNIC으로부터 IP주소를 확보하여 국내 IP주소 관리대행자(인터넷접속서비스제공자) 또는 독자적인 네트워크를 운영하는 일반기관에 할당하고 있습니다. 한국인터넷진흥원(NIDA)은 2004년 7월 인터넷주소자원에관한법률(법률제7142호)의 제정과 함께 IP주소에 대한 공공성을 인정받아 법정관리기관으로 IP주소/AS번호의 할당 · 관리 업무를 수행하고 있습니다.

AS번호는 유한한 자원이므로 이를 효율적으로 사용하기 위한 할당 기준을 정하고 이를 충족하는 경우에 제한적으로 할당합니다. 인터넷상에서 독립적인 네트워크를 구축할 수 있는 설비를 운용하고, 두개 이상의 서로 다른 망과 연결되어 있거나 연결 계획이 있는 경우, 독자적인 라우팅 경로 설정이 가능한 경우 AS번호를 할당 신청할 수 있습니다. 비용은 최초 할당시 3,000,000원이 소요되며, 년간 300,000원의 유지 수수료를 지불해야 합니다.

RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol) IEEE 802.1w

RSTP는 네트워크 토폴로지가 변화할 때, STP가 30초 또는 50초정도 걸리는 스패닝 트리의 컨버전스 타입(수렴 시간)을 빠르게 하기 위해 설계되었다. RSTP는 대체(Aternative) 포트와 백업(Backup) 포트의 역할을 추가하고 폐기(discarding), 학습(Learning), 전송(Forwarding)으로 포트 상태를 정의한다.

RSTP가 루트 브리치를 선택하고, 루트 포트와 지정 포트를 결정하는 방식은 STP와 동일하다. 즉 BID가 낮은 스위치가 루트 브리치가 되고, 포트 역할을 결정할 때 BPDU내의 루트 브리지 BID, 경로 비용(path cost), 브리지의 BID, 포트 ID를 차례로 비교하여 가장 낮은 값을 갖는 포트가 루트(root) 포트와 지정(designated) 포트로 선택된다.

RSTP 링크의 종류

• 에지 방식(Edge)
• 점대점 방식(Point-to-point)
• 링크 공유 방식(Shared Link)

그림1. RSTP 포트의 종류

① 에지 링크(edge link)는 PC나 서버 등 BPDU를 발생시키지 않는 종단 장치(end system)가 접속된 포트를 말한다. 카탈리스크 스위치에서는 포트 패스트(portfast)를 설정해야만 에지 링크로 동작한다. 해당 포트에 포트 패스트를 설정하지 않을 경우 종단 장치의 동작 상태에 따라 공유(shared)나 점대점(point-to-point)로 동작한다.

② 포트 패스트가 설정되지 않은 포트에 연결된 PC는 공유 링크로 동작한다.

② 점대점 링크(point-to-point link)는 전이중 방식(full duplex)으로 동작하는 링크이다.

③ STP로 동작하면서 전이중 링크는 점대점 피어(point-to-point peer)로 동작한다.

④ RSTP로 동작하는 스위치는 점대점 링크로 동작한다.

⑤ 공유 링크(shared link)는 반이중 방식(half duplex)로 동작하는 링크이다. 만약 RSTP가 동작하는 스위치가 반이중 방식으로 설정되어 있다면 공유 링크라도 spanning-tree link-type 명령을 사용하여 점대점 링크로 바꿀 수 있다. 이는 RSTP가 에지 링크나 점대점 링크에서만 수렴시간을 줄이기 때문에 스위치와 스위치 사이에 허브가 연결되어 있을 경우 유용하게 사용할 수 있다. 하지만 최근의 네트워크에서는 허브를 사용하지 않기 때문에 실제로 문제가 되지 않는다.

Switch3# configure terminal
Switch3(config)# spanning-tree mode papid-pvst

Switch2# cofigure terminal
Switch2(config)# spanning-tree mode rapid-pvst
Switch2(config)# interface fastethernet 0/1
Switch2(config-if)# spanning-tree portpast
Switch2(config-if)# ^Z
Switch2# show spanning-tree vlan 1

Switch#show spanning-tree interface fastEthernet 0/1 portfast
VLAN0001 enabled
Switch2#show spanning-tree vlan 1
VLAN0001
  Spanning tree enabled protocol rstp
  Root ID    Priority 32769
             Address 0004.9ADA.34D9
             This bridge is the root
             Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)
             Address 0004.9ADA.34D9
             Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
             Aging Time 20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- ----------------------------
Fa0/1            Desg FWD 19        128.1    Edge Shr
Fa0/2            Desg FWD 19        128.2    Shr
Fa0/3            Desg FWD 19        128.3    P2p Peer(STP)
Fa0/4            Desg FWD 19        128.4    Shr
Fa0/5            Desg FWD 19        128.5    P2p

Switch2#

그림2. RSTP 포트 종류 실습

※ Cisco Packet Tracer 5.1로 테스트해본 결과 위의 결과와는 다른 출력을 보여주는데, 포트 타입은 STP 형식으로 출력되며 포트 패스트가 지정된 포트도 P2p로 표시됩니다. 시뮬의 한계인가 봅니다.^^; 기회가 되는대로 dynamips에서도 테스트해서 올리도록 하겠습니다.

Switch#show spanning-tree interface fastEthernet 0/1 portfast
VLAN0001 enabled
Switch2#show spanning-tree vlan 1
VLAN0001
  Spanning tree enabled protocol rstp
  Root ID    Priority 32769
             Address 0004.9ADA.34D9
             This bridge is the root
             Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority 32769 (priority 32768 sys-id-ext 1)
             Address 0004.9ADA.34D9
             Hello Time 2 sec Max Age 20 sec Forward Delay 15 sec
             Aging Time 20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- ----------------------------
Fa0/1            Desg FWD 19        128.1    P2p
Fa0/2            Desg FWD 19        128.2    P2p
Fa0/3            Desg FWD 19        128.3    P2p
Fa0/4            Desg FWD 19        128.4    Shr
Fa0/5            Desg FWD 19        128.5    P2p

Switch2#

RSTP의 포트 상태

RSTP는 포트의 상태를 차단(discarding), 학습(learning), 전송(forwarding) 상태로 구분한다. 데이터 프레임의 스위칭은 전송 상태에서 가능해진다.

(*) STP는 청취 상태부터 BPDU 송신 가능.

RSTP의 포트 역할

RSTP의 포트 역할은 루트 포트(RP; Root Port), 지정 포트(DP; Designated Port), 대체 포트(AP; Alternate Port), 백업 포트(BP; Backup Port), 비활성 포트(Disabled Port)로 구분한다.

RSTP 컨버전스(수렴)

그림3. RSTP 포트 역할

그림4. RSTP 포트 역할 실습

참고자료

Easy & Complete LAN 스위칭

Cisco Networking Academy Program CCNA 3 and 4 Companion Guide

CCNA ICND2 Official Exam Ceritification Guide

1. 루트 브리치는 BID가 가장 낮은 Switch A이다.

2. 각 스위치의 루트 포트는 Switch B의 경우 E2  포트가 가장 낮은 경로 비용인 8(0 + 4 + 4)이므로 루트 포트가 된다. Switch C는 E0 포트가 경로 비용 4(0+4)를 가지므로 루트포트가 된다. Switch D는 E1 포트의 경로 비용이 12(0 + 4 + 4 + 4)이므로 루트 포트가 된다.

3. 다음으로 지정 포트를 구해보자. 지정 포트틑 비용이 가장 낮은 Hello BPDU를 세그먼트로 전달하는 인터페이스이다. Switch A의 모든 포트는 경로 비용이 0인 BPDU를 전송하므로 모든 포트가 지정 포트이다. Switch C와 Switch B간의 전달하는 BPDU에서 Switch C의 BDDU에 포함된 최소 비용은 4이고 Switch B의 BPDU에 포함된 최소 비용은 8이므로 Switch C의 E2가 지정포트가 된다. Switch B와 Switch D 사이에서는 Switch B의 BPDU에 최소 경로가 8(0 + 4 + 4)이고 Switch D의 최소 경로는 12(0 + 4 + 4 +4)이므로 Switch B의 E1 포트가 지정포트이다. 마지막으로 Switch C의 최소 경로가 4(0+4)이고, Switch D의 최소 경로 비용은 12(0 + 4 + 4 + 4)이므로 Switch C의 E1포트가 지정 포트이다.

4. 대체 포트는 Switch B의 E1 포트이며, Switch D의 E0 포트입니다.

시스코 IOS 명령 기초 사용법 (1)

시스코사의 대부분의 장비는 CLI(Command Line Interface)를 지원하고 있습니다. CLI는 텍스트 기반으로 명령어를 입력하여 실행하도록 하는 방식이며 장비의 동작 상태를 점검하고 여러가지 설정을 입력할 수 있도록 해줍니다. 이번 시간에는 시스코 CLI에 연결하는 방법을 알아보도록 하겠습니다.

1. 시스코 IOS CLI를 이용하기

CLI를 이용하기 위해서는 콘솔(Console), 텔넷(telnet), SSH(Secure Shell), 보조 포트을 이용한 원격접속(AUX) 방법이 있습니다.

(1) 콘솔을 이용한 연결

일반적으로 시스코 라우터나 스위치의 초기 설정시 사용하는 방법입니다. 노트북이나 컴퓨터의 시리얼 포트와 라우터나 스위치 뒷 면의 콘솔 포트를 콘솔 케이블로 연결하여 통신 프로그램을 이용한 접속을 합니다.

그림1. 콘솔 케이블

그림2. 라우터 뒷면 콘솔 포트

그림3. PC 뒷면 직렬(Serial) 포트

최근 출시된 노트북의 경우 시리얼 포트가 없는 경우가 많습니다. 이런 경우 USB to Serial 케이블을 이용하여 USB를 시리얼 포트처럼 사용할 수 있습니다.

그림4. USB to Serial 케이블

콘솔을 이용한 접속시에는 기본적인 콘솔 포트 설정 값을 지정해 주어야 합니다.

• 9600 bps
• 하드웨어 흐름제어 없음
• 8bit ASCII
• 패리티 비트 없음
• 정지 비트 1

(2) 텔넷과 SSH를 사용한 접근

스위치와 라우터에 대한 초기 설정이 끝나고 배치가 완료된 이후에는 보통 네트워크를 통하여 원격 접속을 하여 모니터링 및 추가 설정 작업을 하게 됩니다. 예전에는 일반적으로 telnet을 이용하였으나 요즘은 보안상의 이유로 SSH를 이용한 접근을 더 권장하고 있습니다.

(3) 보조포트를 사용한 접근

라우터의 경우 네트워크의 다운 등으로 인한 장애발생시 보조포트에 연결된 모뎀을 이용한 원격 접속이 가능합니다. 스위치는 AUX 포트가 존재하지 않는데, LAN 외부로부터의 접근은 라우터를 이용하여 접속하고 라우터를 경유하여 내부 LAN의 스위치로 접근하는 것이 일반적입니다. 보안상의 이유로 내부 네트워크로의 접근 창구는 단일화하도록 구성하는 것이 좋습니다.

그림5. 시스코 스위치 C2960 뒷면

그림6. 스위치와 노트북 연결