[정보시스템감리사][시스템구조]IPv4 데이터그램 형식

이번 글은 인터넷 프로토콜(IP)의 패킷 구조에 관한 것이다.

인터넷에서 사용하는 네트워크 계층의 프로토콜인 IP는 비신뢰적, 비연결형의 프로토콜이며 최선형 전송 서비스(best-effort delivery)를 제공한다. 즉, 흐름제어, 오류제어, 혼잡제어 등의 기능을 제공하지 않고 오로지 패킷의 전달에 관련된 라우팅 기능만 제공한다.

IP가 송수신하는 패킷을 데이터크램(datagram)이라 한다. 

1. 데이터그램 형식

0	4	8	16		31
VER 4 bits	HLEN 4 bits	Sevice type 8 bits	Total length 16 bits
Identification 16 bits			Flags 3 bits	Fragmentation offset 13 bits
Time-to-live 8 bits		Protocol 8 bits	Header checksum 16 bits
Source IP address
Destination IP address
Options + padding (0 ~ 40 bits)

2. IP 헤더 필드의 역할

VER (버전 숫자)

IP 프코토콜의 버전을 정의한다. IPv4는 4의 값을 가진다.

HLEN (헤더 길이)

데이터그램 헤더의 전체 길이를 4 바이트 단위로 표시한다.

헤더의 전체 바이트 수는 헤더 길이에 4를 곱하여 구한다.

Service type (서비스 유형)

서비스 품질에 따라 데이커그램의 등급을 구분한다. 높은 값을 우선처리하게 된다.

이 필드는 IETF에서 DiffServ (differentiated services)로 재정의하였다.

Total length (전체 길이)

이 필드는 IP 데이터그램의 전체 바이트 수로 헤더와 페이로드 길이의 합이다.

Identification (식별자)

데이터그램을 전송한 근원지 호스트를 나타낸다.

모든 단편에 동일한 값이 지정된다.

Flags (플래그 필드)

비트	의미
첫 비트 (예약된 비트)	사용되지 않는다.
두 번째 비트 (D 비트)	단편화 금지(do not fragment)를 나타낸다.  0 - 단편화 가능  1 - 단편화 불가능
세 번째 비트 (M 비트)	추가 단편화 비트(more fragment bit)이다.  1 - 첫 번째 단편 또는 중간 단편이다.  0 - 마지막 단편이거나 오직 하나의 단편이다.

Fragmentation offset (단편 옵셋)

전체 데이터그램에서 해당 단편의 옵셋을 나타내며 8바이트 단위로 표기한다. 즉, 단편의 옵셋이 100이면 800바이트에서 단편이 시작된다.

Time to live (수명)

데이터그램이 방문할 최대 라우터(hop)의 수를 나타낸다.

근원지 호스트에서 이 값을 생성하며, 각 라우터는 이 값을 1씩 감소하고 이 값이 0이되면 라우터는 데이터그램을 폐기한다.

Protocol (프로토콜)

IP층의 서비스를 사용하는 상위 계층 프로토콜에 부여된 번호.

값	Keyword	Protocol	References
0	HOPOPT	IPv6 Hop-by-Hop Option	RFC 2460
1	ICMP	Internet Control Message Protocol	RFC 792
2	IGMP	Internet Group Management Protocol	RFC 1112
3	GGP	Gateway-to-Gateway Protocol	RFC 823
4	IP-in-IP	IP in IP (encapsulation)	RFC 2003
5	ST	Internet Stream Protocol	RFC 1190, RFC 1819
6	TCP	Transmission Control Protocol	RFC 793
7	CBT	Core-based trees	RFC 2189
8	EGP	Exterior Gateway Protocol	RFC 888
9	IGP	Interior Gateway Protocol
10	BBN-RCC-MON	BBN RCC Monitoring
11	NVP-II	Network Voice Protocol	RFC 741
12	PUP	Xerox PUP
13	ARGUS	ARGUS
14	EMCON	EMCON
15	XNET	Cross Net Debugger	IEN 158
16	CHAOS	Chaos
17	UDP	User Datagram Protocol	RFC 768

Header checksum (헤더 검사합)

IP는 비신뢰성 프로토콜로 오류제어를 지원하지 않는다. 하지만, 최소한 IP가 추가한 헤더에 대한 검사는 지원해야 한다.

데이터가 아닌 오직 헤더 부분에 대한 것만 검사한다.

또한 데이터그램이 라우팅 될 때 TTL 값이 감소하고 단편화 될 때는 식별, 플래그, 단편 옶세의 값이 변경되기 때문에 검사합은 각각의 라우터에서 다시 계산된다.

발신지와 목적지 주소

IPv4의 주소를 정의한다.

Option (옵션)

데이터그램은 최대 40바이트의 옵션을 가질 수 있다.

옵션은 네트워크 테스트와 디버깅을 위해 사용된다.