TCP/IP 통신 설정과 개념 및 용어 정리

자 오늘은 통신내용의 마지막 내용이 될 것 같네요.

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Communication(통신)에 대한 넓은 개념부터 Serial Communication(시리얼통신), RS-232, RS-422, RS-485, Ethernet Communication(이더넷통신), TCP, UDP등에 이르기까지 쭉 알아보았었죠. 이제 마지막으로 가장 폭넓게 사용되어지는 TCP/IP통신의 사용법에 대해 알아보려고 합니다.

(이전에 알아보았던 내용들을 전부 링크 걸어드리긴 힘드니 본 블로그의 "계장/제어 이론" 카테고리를 참조해 주세요.)

일단 Ethernet(이더넷)과 TCP, UDP, IP에 대한 내용은 아래 포스팅을 참조해 주세요.

https://mech19.tistory.com/135

Ethernet 통신 (이더넷 통신)

https://mech19.tistory.com/136

TCP, UDP, IP 통신

그럼 본격적으로 오늘 내용을 시작해 보겠습니다.

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1. IP Address (IP 주소)

IP주소는 1byte(8bit) 4개로 구성되어 있습니다. 1byte(8bit)는 0에서 부터 255까지 총 256개의 수를 표현가능 한거 다들 기억하고 계시죠? 위 화면의 빨간색 네모박스에 "."으로 구분되어진 공간에 각각 1byte씩 나누어 입력하게 되어 있습니다. 즉, IP주소란 어떤 TCP/IP 네트워크에 있는 호스트(데이터를 송수신 하고자 하는 어떠한 컴퓨터나 장치들)를 고유하게 식별하는 서브넷 마스크와 기본게이트웨이 주소를 포함하는 총 4byte(32bit)의 숫자를 의미합니다.

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그리고 예를 들어 [192.168.123.032]라는 IP주소가 있다고 가정할 때 이를 이진법으로 나누면 11000000. 10101000.01111011.10000100 으로 표현할 수 있습니다. 이러한 8bit 섹션을 옥텟이라고 부릅니다.

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TCP/IP WAN(Wide Area Network)이 넓은 구역의 네트워크 집합으로서 효율적으로 작동하기 위해 네트워크 사이에서 데이터 패킷을 전달하는 라우터는 데이터 패킷이 향하는 호스트의 정확한 위치는 모르는 채로 동작합니다. 라우터는 해당 호스트의 네트워크 주소만 알고 있고 자신의 라우팅 테이블에 저장되어 있는 정보를 사용하여 대상 호스트의 네트워크로 해킷을 가져가는 방법을 결정하고 패킷은 대상 네트워크에 배달된 다음 해당 호스트로 배달이 됩니다. 이러한 프로세스가 작동하기 위해 IP주소는 네트워크 주소와 호스트 주소 이 두개의 영역으로 이루어 집니다.

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2. SUBNET MASK

다음으로 Subnet Mask(서브넷 마스크)입니다. 먼저 Subnet(서브넷)이란 무엇일까요? Sub는 사전적 의미로 후보(후보선수), 교체하다, 대신하다라는 의미가 있지만, Subnet에서와 같이 접두사로 쓰이는 경우 "보다 아래에"라는 의미로 사용되어 집니다. 즉 Subnet(서브넷_이란 하위네트워크라는 의미인거지요. 우리가 TCP/IP로 구성하고 있는 넓은 네트워크 망 안에서 개별로 이루어져 있는 하위 네트워크를 Subnet이라고 부릅니다.

위 그림은 예시이며, 위 그림의 경우 5개의 Subnet으로 이루어진 네트워크 망이 되는거죠.

그럼 그 뒤의 Mask(마스크)는 무슨의미일까요? 말그대로 요즘 코시국이라 우리가 마스크를 많이 쓰죠? 그 마스크를 떠올리시면 됩니다. 우리가 마스크를 쓰면 얼굴에서 코와 입이 가려지고 눈만 보이죠? 서브넷 마스크가 그런용도 입니다. 아래를 보시죠.

만약 IP Address가 위와 같다고 하면 이진법으로 변환하여 옥텟으로 표현하면 위와 같이 됩니다.

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그리고 Subnet Mask도 이진법으로 변환하여 옥텟으로 표현하면 위와 같이 되죠.

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두 옥텟을 AND연산하면 아래와 같은 결과값이 나옵니다.

눈치 채셨나요? 네 맞습니다. IP Address와 Subnet Mask의 AND연산의 결과 IP Address의 네트워크 주소부분만 남게 됩니다. 이렇게 알아넨 네트워크 주소를 이용하여 IP Address에서 네트워크 주소부분을 추출하고 그리고 호스트주소 부분을 찾아냅니다. 이런 용도로 Subnet Mask를 이용하는 것입니다.

그럼 여기서 한가지 의문이 들죠?

아니 왜.... 그냥 뒤에서부터 8자리만큼만 읽어도록 프로그래밍 해놓으면 될걸 굳이 Subnet Mask를 일일이 입력하게 만드냐.. 너무 비효율적인거 아니냐. 라는!!!! 의문이 들만 합니다. 그쵸? 그건 지금부터 설명하겠지만 Subnet Mask가 위에서 우리가 사용했던 "255.255.255.0" <== 이거 한가지가 아니기 때문입니다.

일단 먼저 Subnet Mask는 IP 주소에서 네트워크 주소를 걸러내기 위한 장치인 것을 기억하셔야 합니다. 그리고 이 IP 주소는 A, B, C, D, E로 5가지 클래스가 존재합니다. 일반인들은 A부터 C까지의 IP주소를 사용하며 우리가 위에서 사용했던 IP 주소는 C 클래스 입니다. 그럼 5가지 클래스가 어떤 차이점이 있는지 알아보겠습니다.

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출처 : 한국인터넷정보센터 (IPv4주소 구성)

딱! 감이 오시나요? 위 와같이 사용하는 IP Address 클래스에 따라서 Network Address가 들쭉날쭉하기 때문에 Subnet Mask도 거기에 맞게 들쭉날쭉하게 변경할 수 있도록 장치가 마련되어 있는 것입니다. 일반인들의 경우 클래스 A, B, C만 사용하는데 각각의 경우에 맞는 Subnet Mask는 당연하게도 아래와 같은 형식을 띕니다.

사실 Subnet Mask의 내용은 이게 끝이 아닙니다. Subnet Mask를 이용하여 더 많은 네트워크 주소를 생성하듯이 만들어 사용하고 분류할 수 도 있는 등의 더 고차원적인 내용이 있지만, 누누히 이야기 했듯이 우리가 거기까지는 알 필요가 없습니다. 적당히 개념만 이해하고 사용법을 익히는 것이 더 중요하기 때문입니다. 아마도 산업설비의 영역에서 오늘 언급한 내용을 넘어가는 Subnet Mask를 이용할 일은 없을 것 입니다.

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3. 기본 게이트웨이

대망의 오늘 마지막 내용인 기본 게이트웨이 입니다. 위 내용들에 비하면 매우 쉽고 간단한 이야기이니 후딱 정리하고 마무리 짓겠습니다.

우리가 일반적으로 집에서 인터넷을 사용하려면 SKT나 KT 혹은 LG U+등의 인터넷을 신청하여 사용하지요? 신청하고 나면 인터넷 설치기사님이 오셔서 모뎀을 설치하여 주시고 컴퓨터가 여러대거나 TV도 사용해야 하면 공유기도 설치하여 주시고 가십니다. 그럼 그때부터 인터넷을 사용할 수 있게 되지요. 이때!!! 여러분이 인터넷에 연결하려고 하는 기기가 컴퓨터 한대 뿐이라면 공유기 없이 모뎀에 직접 연결이 될테고, 인터넷망에 연결 할 수 있도록 해주는 기기가 1차적으로 모뎀이 됩니다. 우리가 정보를 내보내거나 들여올때 처음으로 지나가야 하는 관문이 되는 셈이지요. 이 모뎀이 게이트웨이 역할을 하게 되는 것이고, 이 모뎀의 주소가 기본 게이트웨이가 되는 것입니다.

만약에 중간에 공유기가 있다고 한다면 그 공유기가 기본 게이트웨이가 됩니다. 그렇기 때문에 같은 공유기에 연결되어 있는 모든 호스트들은 동일한 기본 게이트웨이를 가지는 것입니다.

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마지막으로 내가 지금 할당받은 IP 주소나 기본 게이트웨이 정보를 알고 싶다면 윈도우에서 쉽게 알아 볼 수 있습니다. 일단 명령프롬프트를 실행하여 ipconfig를 입력하고 엔터를 눌러주도록 합니다.

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그럼 위와 같이 정보를 쉽게 찾아볼 수 있습니다.

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자 오늘은 이렇게 TCP/IP 통신에 대해서 알아보았습니다.

이걸 알아본 이유는 인터넷에 연결하기 위함이 아닌 우리가 산업설비에서 이 TCP/IP통신방법을 이용하여 설비와 설비간의 통신을 연결하기 위함입니다. 산업설비에 보면 요즘은 인버터나 PLC나 각종 설비컨트롤러에 이더넷 포트가 없는 경우가 거의 없습니다. 이때 TCP/IP 통신을 이용하여 설비간 통신을 연결 할 수 있습니다. 추후에 직접 연결하는 포스팅을 진행해 보도록 하겠습니다.

그럼 오늘은 여기서 마치도록 하겠습니다. 감사합니다.

 

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