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들어가기 전에...

서브넷이 "왜" 필요한지를 이해하려면 IP 개념을 알아야 한다. 이에 서브넷을 공부하기에 앞서 IP 주소 형식에 대해 간단히 설명하고자 한다.

1. IP 주소

IP 주소 형식은 두가지가 있다.

  1. 클래스 기반 주소(Classful addressing)
  2. 클래스 없는 주소(Classless Inter-Domain Routing)
    • 가변 길이 서브넷 마스킹(VLSM)을 사용하여 IP 주소의 네트워크와 호스트 주소 비트 간의 비율을 변경함
    • 서브넷 마스크는 호스트 주소를 0으로 변환하여 IP 주소의 네트워크 주소 값을 반호나하는 식별자 집함

1990년대 초반까지만 해도 IP 주소는 클래스 기반 주소 지정 시스템을 사용하여 할당했다. (== 현재는 안씀. 이유는 읽다보면 나옵니다.)

그럼 클래스 기반 주소와 클래스 없는 주소에 대해 알아보자.

1.1 클래스 기반 주소(Classful addressing)

클래스 기반 주소 IP는 A, B, C, D, E 클래스가 있다. 이중 D클래스는 멀티캐스용 주소이고 E클래스는 연구용 주소이므로 우리가 알아야 할 개념은 A, B, C 클래스이다.

A, B, C 클래스는 다음과 같이 네트워크 주소의 맨 앞부분을 보면 구별할 수 있다.

  • A 클래스: 1.0.0.0 ~ 126.0.0.0
  • B 클래스: 128.0.0.0 ~ 191.255.0.0
  • C 클래스: 192.0.0.0 ~ 223.255.255.0

참고차 D, E 클래스까지 같이 정리해보면 다음과 같다.

클래스 IP
A 1 ~ 126(127은 예비번호)
B 128 ~ 191
C 192 ~ 223
D 224 ~ 239(멀티캐스트용 주소)
E 240 ~ 255(연구용 주소)

Q: 그렇다면 어디가 네트워크 부분이고 어디가 호스트 부분일까?

A: 클래스에 따라 네트워크 부분과 호스트 부분이 나뉘게 된다!

  • A 클래스: 앞의 8비트가 네트워크 부분, 나머지 24비트는 호스트 부분

    • 예시: 44.0.0.1에서 (44)는 네트워크 주소이고 (0.0.1)는 호스트 주소

  • B 클래스: 앞의 16비트가 네트워크 부분, 나머지 16비트는 호스트 부분

    • 예시: 128.16.0.2에서 (128.16)는 네트워크 주소이고 (0.2)는 호스트 주소

  • C 클래스: 앞의 24비트가 네트워크 부분, 나머지 8비트는 호스트 부분

    • 예시: 192.168.1.100에서 (192.168.1)는 네트워크 주소이고 (100)는 호스트 주소

그렇다면 A 클래스는 각 네트워크 마다 총 16,777,216개(256 * 256 * 256)의 호스트, B 클래스는 65,536(256 * 256)개의 호스트, C 클래스는 256개의 호스트를 가질 수 있다.

클래스 기반 주소의 한계점

클래스 기반 주소 체계는 비효율적으로 IP 주소를 할당하게 되어 한계점이 있다.

즉 서브네팅의 유연성이 부족하다는 것인데, 클래스 별로 크기가 고정되어 있기 때문에 사용하지 않는 IP 주소가 낭비된다는 것이다.

예를 들어 300개 호스트가 있는 회사에 IP 주소를 할당하게 되면, C 클래스는 256개의 호스트로 사용할 수 없으니 B 클래스를 할당하게 되면 약 6만 5천(65,536 - 300) 개만큼의 IP가 할당되지 않은 채 낭비된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 여러가지 대안이 대두되었다.

  1. 클래스리스 IP 주소 체계
  2. 서브네팅
  3. 사설 IP 주소와 NAT
  4. DHCP
  5. IPv6 도입

본문에서는 1번과 2번에 대해 다룰 예정이다.

1.2. 클래스 없는 주소(Classless Inter-Domain Routing)

CIDR은 가변길이 서브넷 마스킹(VLSM)을 사용하여 IP 주소의 네트워크 호스트 주소 비트 간의 비율을 변경한다. 이로 인해 IP 주소 낭비를 방지할 수 있다.

VLSM, 비율 변경 등 말이 어렵게 느껴질 수도 있지만, 표기법을 찬찬히 살펴보면 전혀 어렵지 않다!

CIDR 표기법

  • IP address / prefix 형태로 나타낸다.
  • prefix의 범위는 0 ~ 32이며, 상위 고정 비트 또는 네트워크 파트를 의미한다.
  • 고정되지 않은 하위 비트가 호스트 파트이며 범위 값을 가진다.

예시)

  • 10.2.0.0/16
    • IP: 10.2.0.0
    • prefix: 16
    • 네트워크 파트: 10.2
    • 호스트 파트: 0.1 ~ 10.2.255.255

따라서 CIDR 블록이 가지는 IP 범위 개수 = 2 ^ (32 - prefix) 이며, 당연한 얘기지만 prefix가 작을 수록 IP 범위가 크다.

예제

52.38.8.4/32

  • 고정 비트: 32
  • 가변 비트: 0
  • 범위: 52.38.8.4

10.5.0.0/16

  • 고정 비트: 16
  • 가변 비트: 16
  • 범위: 10.5.0.0 ~ 10.5.255.255

10.5.1.0/24

  • 고정 비트: 24
  • 가변 비트: 8
  • 범위: 10.5.1.0 ~ 10.5.1.255

(예제는 8비트로 잘라서 비교적 계산이 쉬웠는데, 시간이 된다면 /20와 같이 8로 떨어지지 않는 주소로 연습해보는 것도 추천한다.)

그렇다면 아까와 같이 300개의 호스트를 할당해야 하는 상황에 CIDR 표기법을 활용하면 prefix를 어떻게 설정하면 될까? 답은...! /23

1.3 정리

  • IP 주소는 클래스 기반 주소와 클래스 없는 주소가 있다.
  • 클래스 기반 주소
    • A ~ C 클래스에 따라 할당되는 네트워크 크기가 다르다.
    • 비효율적인 네트워크 할당 방식으로 현재 사용되지 않는다.
  • 클래스 없는 주소
    • 클래스 기반 주소의 단점을 개선한 방식이다.
    • 네트워크는 고정되어 있으며, prefix에 따라 크기가 달라진다.
    • 예시: 10.2.0.0/24는 네트워크 파트가 24비트이고 호스트 파트가 8비트이다.