[Network] IP 클래스 / 서브넷 마스크 / 서브넷팅 계산

🔗 IP, 사설 IP 정리

IP란?

• 인터넷에 연결되어 있는 모든 장치들(컴퓨터, 서버 장비, 스마트폰 등)을 식별할 수 있도록 각각의 장비에게 부여되는 고유 주소.
• 마침표로 구분된 4개의 10진수 형식으로 표현
• 주소의 범위는 32비트(약 43억개) 지정 가능 → IPv4
• [Network] IP 기본 개념(feat: 사설 IP, 공인 IP, NAT)

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🔗 IP의 주소 구성

• 네트워크 ID + 호스트 ID로 구성
• Network ID는 전세계의 호스트들을 관리하기 힘드니 국가마다 Network ID를 부여. Host ID는 호스트들을 개별적으로 관리하기 위해 사용. 국가의 국민에 해당.

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🔗 IP 주소 클래스

• IP 주소의 32비트를 4개로 분할하고, 그 각각의 8비트들을 옥텟이라고 한다.
• 클래스를 이용한 IP 주소 할당 방식은 과거에 사용하던 방식이고 현재는 CIDR 방식을 사용하지만, 서브네팅 개념을 이해하기 위해 이 부분을 이해하고 넘어가는 것이 필요하다.
• 아까 IP 주소는 네트워크 ID와 호스트 ID로 구성된다고 했는데, 이 “네트워크 ID와 호스트 ID에 몇개의 옥텟을 부여하는지에 따라서 클래스가 구분”된다.

• 보통 우리가 사용하는 클래스는 A, B, C 클래스이다.
• IP 주소에서 첫 옥텟이 0과 127로 시작하는 주소는 예약이 되어있어 사용할 수 없다.
  • 0.0.0.0 → 미지정 주소
  • 127.0.0.0 → 루프백 주소
• A 클래스: 호스트에 가장 많은 옥텟(host 대역: 1670만개)을 할당하는 클래스로 대규모 네트워크 환경에 적합(첫 옥텟의 범위: 1~126)
• B 클래스: 호스트에 절반 정도의 옥텟(host 대역: 65000개)을 할당하는 클래스로 중규모 네트워크 환경에 적합(첫 옥텟의 범위: 128~191)
  • 첫번째 옥텟의 첫 두 비트가 10으로 고정이 된다. → 첫 옥텟의 범위: 128~191인 것임.
• C 클래스: 호스트의 하나의 옥텟(host 대역: 256개)을 할당하는 클래스로 소규모 네트워크 환경에 적합(첫 옥텟의 범위: 192~223)
  • 첫번째 옥텟의 첫 세 비트가 110으로 고정 → 첫 옥텟의 범위: 192~223
• D 클래스: 첫 옥텟의 첫 네 비트가 1110으로 고정. 멀티캐스트용 대역으로 IP 주소에 할당되지 않는다.
  • 멀티캐스트란? 한 번의 송신으로 메시지나 정보를 목표한 여러 컴퓨터에 동시에 전송하는 것(https://ko.wikipedia.org/wiki/멀티캐스트)
• E 클래스: 첫 옥텟의 첫 네 비트가 1111로 고정
  • 연구용 예약된 주소 대역으로 IP 주소에 할당되지 않는다.

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🔗 네트워크 주소 & 브로드 캐스트 주소

• 가장 첫 번째의 “호스트 주소”는 “네트워크 자체”를 지칭하며, 호스트 주소의 가장 마지막 주소는 브로드캐스트용 주소로 사용된다. → 어떤 클래스 주소이던지 간에 적용되는 규칙
• 네트워크 주소: 호스트 ID가 0인 주소로 “네트워크 자체”를 나타내는 주소
• 브로드 캐스트 주소: 호스트 ID가 모두 1인 주소로 네트워크의 모든 호스트로 데이터를 전달하기 위한 통로로서의 주소

• 192.168.10.0 ~ 192.168.10.255의 주소가 있다고 할 때 호스트 주소의 0과 1은 네트워크와 브로드캐스트 주소로 사용되고 이 주소를 제외한 192.168.10.1 ~ 192.168.10.254을 우리가 실제로 사용한다. (하지만 보통 192.168.10.1은 보통 공유기(라우터)가 가져가게 되어 그 뒤부터 할당받게 된다. )

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🔗 서브넷 / 서브넷 마스크 / 서브네팅

📍 서브넷(Subnet)

• 클래스를 이용해 기업이나 사무실 등등에 한 클래스를 할당했다고 했을 때, 그 클래스에서 지원하는 호스트 아이디 수에 딱 맞게 기업이나 사무실 인원에 맞는 경우는 거의 없을 것이다.
• 그 경우에 호스트 아이디들이 낭비되게 된다.

   → 서브넷 개념의 등장

• 서브넷이란?
  • “하나의 네트워크가 분할되어 나눠진 작은 네트워크”
  • 서브넷을 만들기 위해 네트워크를 분할하는 것을 서브네팅(Subnetting)이라고 한다.만일 ip가 100개만 필요하다면 C 클래스(사용 가능한 호스트 ID 수: 256)을 더 쪼갤 수 있다.
  • 서브네팅을 하면 IP 할당 범위를 더 작은 단위로 쪼갤 수 있게 된다.
  • 그리고 이 서브네팅은 “서브넷 마스크(Subnet Mask)”를 통하여 계산되어 수행된다.

📍 서브넷 마스크

• ip 주소에서 네트워크 ID와 호스트 ID를 “구분”하기 위한 목적으로 만들어짐.
• 서브넷 마스크는 IP 주소와 같이 32비트 2진수로 표현
• IP주소와의 차이점: 서브넷 마스크는 연속된 1과 연속된 0으로 구성 → 10011111.11011111.11110011.00000000은 불가능 / 11111111.11111111.11111100.00000000은 가능.
• 즉, 서브넷 마스크는 IP 주소의 클래스가 어떤 클래스인지 식별 가능하게 해준다!
• 서브넷 마스크의 옥텟이 255 = 그에 상응하는 IP 주소의 옥텟은 네트워크 ID
• 서브넷 마스크의 옥텟이 0 = 그에 상응하는 IP 주소의 옥텟은 호스트 ID

📍 Prefix 표현

• 서브넷 마스크를 간소화하여 표현하는 방식. 비트를 활용한 방법으로 IP 주소가 192.168.0.1/24이면, 뒤의 24가 서브넷 마스크를 표현한 것
• “/24”는 32비트 중 앞에서부터 차례대로 1의 개수가 24개 임을 의미. → 32-24=8비트는 호스트 ID를 의미
• /24 = 11111111.11111111.11111111.00000000(서브넷마스크)

📍 서브네팅(Subnetting)

• IP 주소를 효율적으로 나누어 사용하기 위한 방법으로 네트워크 영역과 호스트 영역을 쪼개는 작업을 행한다.
• 서브네팅을 통해 IP 할당 범위를 더 작은 단위로 나눌 수 있게 된다. (클래스를 이용하였을 땐 클래스별로 1670만개, 65000개, 256개에서만 선택하여 사용해야 했던 문제를 해결 가능)
• 자신의 네트워크 주소를 더 작은 서브 네트워크로 “2의 배수”로 나누는 과정

🚀  서브넷 구분 비트

• 네트워크 주소를 어느 기준으로 쪼개서 서브넷을 만들어 구분할지 정하는 비트
• 항상 호스트 ID의 왼쪽부터 결정 되어야 한다는 특징이 있다.
• 호스트 아이디 부분에 존재하여 서브넷을 생성한다.
• 만약 C 클래스를 128씩 서브네팅 한다면, 2^7승 기준으로 서브넷 주소 범위가 2개로 나누어진다.
• 서브네팅을 할 때는 반드시 크기가 큰 것부터 나누어야 한다. (만약 230, 100, 40을 나누어야 할경우 큰 것부터 나누어야 한다)

🚀 서브네팅에서 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소의 특징

• 네트워크 주소는 항상 짝수로 나오고, 브로드캐스트 주소는 항상 홀수로 나온다. (당연함. IP 주소는 0부터시작하규 서브네팅도 2로 나누어서 하는겅께 첫주소인 네트워크 주소와 마지막 주소인 브로드캐스트 주소는 당연히 각각 짝수와 홀수일 수밖에)

📍 슈퍼네팅(Supernetting)

• 서브네팅의 반대의 개념으로 “네트워크를 합치는 것을 의미”
• 500개의 호스트 IP가 필요한 경우 C 클래스를 이용하면 대역폭이 부족하고, B 클래스를 이용하자니 너무 남는다. → C 클래스 두개를 합치자!
• 방법: 서브넷 마스크의 이동
• 192.168.10.0/24 에서 192.168.10.0/23으로 prefix숫자를 감소 → 192.168.10.0 ~ 192.168.11.255 → 256 * 2 = 512-2 총 510개의 호스트 사용 가능!
• 192.168.10.0/23의 서브넷 마스크: 11111111.11111111.11111110.00000000 (255.255.254.0)

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📚 Reference

🌐 IP 클래스 · 서브넷 마스크 · 서브넷팅 계산법 💯 총정리

🌐 IP 클래스 · 서브넷 마스크 · 서브넷팅 계산법 💯 총정리