[네크워크] IPv4 데이터그램(헤더) 형식

네트워크 계층의 패킷을 데이터그램이라고 부르며 IP는 네트워크 계층의 프로토콜이다. IP는 IPv4와 IPv6 두 가지 버전이 있는데, 이 중 IPv4의 데이터그램 형식은 다음과 같다.

IPv4 데이터그램 포맷

IP 데이터그램은 옵션이 없을 경우 20 바이트의 헤더를 가지며 TCP 세그먼트를 전송한다면 총 40 바이트(IP 헤더 20바이트 + TCP헤더 20바이트)의 헤더를 전송한다

 

 

패킷 분할 관련 필드

이더넷 상에서 전송 가능한 패킷의 최대 크기인 MTU(maximum transmission unit)는 일반적으로 1500바이트이다. 

전송할 데이터가 MTU를 초과하면 패킷을 분할(Fragmentation)해 전송한다. 패킷 분할과 관련된 필드는 다음과 같다.

Identification (식별자, 구분자)

- 패킷이 분할되었을 때 Identification 번호를 통해 수신호스트가 분할된 패킷을 병합할 수 있도록 해준다.

DF(Don't Fragment) 

- DF 필드 값이 1이라면, 패킷이 분할되지 않도록 막을 수 있다.

MF(More Fragment)

- 패킷은 여러개의 분할되어 연속해서 전송되는데 MF 필드 값이 1이라면 분할된 패킷이 계속 존재한다는 것을 뜻하며 0이라면 이후로 분할된 패킷이 없음을 뜻한다. 그렇기 때문에 마지막으로 분할된 패킷은 MF 필드 값이 0이다.

Fragment Offset

- 12 비트의 필드이며 패킷 분할이 이루어지면 사용한다. 분할된 패킷의 내용이 분할 전 데이터에서 위치하는 상대 주소 값이 저장된다. 

 

주소 관련 필드

Source Address - 송신 호스트 주소

Destination Address - 수신 호스트 주소

 

기타 필드

Version Number

- IPv4와 IPv6를 구분하기 위한 IP 프로토콜의 버전 정보를 담는다. 버전에 따라 라우터는 데이터그램 해석 방식을 정한다.

Header Length

- 헤더 길이를 표시한다. IPv4 데이터그램은 일반적으로 옵션을 포함하지 않기 때문에 대체로 20 바이트이다.

Service Type

- 서로 다른 유형의 IP 데이터그램을 구분한다. 실시간(통화)과 비실시간(FTP) 트래픽을 구분하는 것을 예로 들 수 있다.

Packet Length

- IP 헤더를 포함한 패킷 전체 길이를 나타낸다. 16 비트이므로 이론상 패킷의 최대 크기는 65,535 바이트지만, 일정 크기 이상은 데이터 링크 계층에서 분할되어 전송되기 때문에 IP 패킷의 크기는 8,192바이트를 넘지 않는다. 

Time To Live (TTL)

- 패킷이 목적지를 찾지 못하면 무한히 순환하는 것을 방지한다. 송신 호스트가 TTL(생존시간)을 지정해 패킷을 전송하게 되면 라우터를 지날 때마다 TTL이 감소되며 TTL 값이 0이 되면 라우터는 패킷을 폐기 처리한다.

Transport (또는 Transport Protocol)

- IP 데이터그램이 최종 목적지에 도달했을 때 사용된다. 데이터그램의 데이터가 전달되는 (전송을 요구한) 계층의 프로토콜을 명시한다. (TCP : 6, UDP : 7, ICMP : 1을 명시)

Header Checksum

- 전송 중 발생할 수 있는 헤더 오류를 검출하며 데이터 오류는 검출하지 못한다. 4 계층의 TCP와 UDP 헤더는 데이터 오류와 헤더 오류를 모두 검출할 수 있다.

Options

- 네트워크 관리 혹은 보안 등 특수용도로 이용할 수 있지만 거의 사용하지 않는다. 이 필드를 이용하게 되면 데이터그램 헤더가 가변 길이로 되며 이는 라우터에서 IP 데이터그램을 처리하는데 오버헤드를 발생시킬 수 있다.

Padding

- IP 헤더의 크기는 4의 배수(32비트)가 되도록 설계되어있는데, 만약 필드의 크기가 조건에 맞지 않는다면 Padding 필드를 이용해 조정할 수 있다.

 

 

 

 

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