IP Address의 구성, 주소 체계

저번에는 MAC Address의 구성을 봤었죠?
MAC Address는 제조사 코드(3byte) + 일련번호(3byte) = 6byte로 이루어져 있다고 했습니다.

이번에는 IP Address의 구성을 살펴보도록 합시다.

IP Address 구성

IPv4: 10진수로 표기
길이: 4byte(32bit)
구분자: .
표현할 수 있는 범위= 약43억개(2^32)

  8bit .  8bit  .  8bit  .  8bit
0~255. 0~255. 0~255. 0~255

IP Address는 ‘network id + host id’ 로 구성되어있습니다.
첫번째 옥텝의 숫자에 따라서 class(주소 체계)가 결정됩니다.
class에 따라 default subnet-mask가 다르기 때문에 알아두는 것이 좋습니다.

옥텝이란, 구분자 . 로 구분되어있는 8bit 덩어리 하나를 의미하는 것입니다.
subnet-mask란, 내 network id가 어디까지인지 구분하기 위해 사용하는 것입니다.
host id에 따라 네트워크 크기가 결정되기 때문에 subnet-mask는 중요합니다.

prefix란, 내 network id 비트 수를 표기하는 것이며, 표현은 ‘/비트수’로 합니다.
예를 들어 127.0.0.0/8이면,
prefix는 /8이고, IP 할당가능한 범위가 127.0.0.0~127.255.255.255까지 라는 뜻입니다.

IPv4 주소 체계(Class)

A class    0xxx xxxx. ~ 128개(0 ~ 127)

      = 0NNNNNNN . HHHHHHHH . HHHHHHH . HHHHHHH
      0 ~ 127.X.X.X
      default sm 255.0.0.0 
      prefix /8

B class    10xx xxxx. ~ 64개(128 ~ 191)

     = 10NNNNNN . NNNNNNNN . HHHHHHHH . HHHHHHHH
       128 ~ 191.x.x.x
       default sm 255.255.0.0
       prefix /16

C class    110x xxxx. ~ 32개(192 ~ 223)

    =  110NNNNN . NNNNNNNN . NNNNNNNN . HHHHHHHH
       192 ~ 223.x.x.x
       default sm 255.255.255.0
       prefix /24

D class 1110 xxxx. ~ 16개(224 ~ 239)

            224 ~ 239.x.x.x
           특수목적용(멀티캐스트용)

E class 1111 xxxx. ~ 16개(240 ~ 255)

             240 ~ 255.x.x.x
            연구용

=> D, E class는 subnet-mask가 없습니다. (예약된 주소임)

예약된 주소

0.0.0.0/8 "This network" [RFC791]

→ 현재네트워크

0.0.0.0/32 "This host on this network"

→모든 주소를 지칭하기도 합니다.

라우팅테이블에서는 default route를 의미합니다. (현재 자신이 알고있는 주소 외에 나머지 0.0.0.0/0)

L3 장비인 경우, 인터넷을 연결할 때 default route가 반드시 있어야만 인터넷이 가능합니다.

127.0.0.0/8 Loopback [RFC1122]

→localhost 서비스를 동작하고 해당 서비스를 확인할 때 http://127.0.0.1 또는 http://localhost
→자가테스트할 때 사용

169.254.0.0/16 Link Local [RFC3927]

→DHCP(자동으로 IP할당) 받도록 설정하였으나, DHCP서버로 IP주소를 못 받아올 때 운영체제가 임의의 주소를 할당해줌

240.0.0.0/4 Reserved [RFC1112]

255.255.255.255/32 Limited Broadcast [RFC8190][RFC919]

→라우터 밖을 벗어나지 못함. 해당 네트워크 내에서만 작용

D class
E class
→ 할당 불가능한 class들

Host ID가 모두 0인 주소
ex) 192.168.1.0 network에서 192.168.1.0(first ip) 대표역할 network address

Host ID가 모두 1인 주소
ex) 192.168.1.255 broadcast address
→ 미리 약속이 되어서(예약되어) 장비나 PC에 할당할 수 없는 주소.

사설 IP주소 대역

10.0.0.0/8 Private-Use [RFC1918] -A class
172.16.0.0/12 Private-Use [RFC1918] -B class
192.168.0.0/16 Private-Use [RFC1918] -C class

위와 나와있는 예약된 주소들은 예약되어있어서 장비나 시스템에 할당할 수 없는 주소들입니다.
아래에 더 자세하게 설명하도록 하겠습니다.

IP는 공인 IP와 사설 IP가 있습니다.
공인 IP는 외부에서 우리를 식별할 수 있는 주소입니다.
사설 IP는 외부에서 사용할 수 없으며, 내부에서만(우리끼리만) 사용하는 주소입니다.

이해하기 쉽게 말하자면 우리가 학교로에 전화하면 대표 번호로 전화를 하죠?
여기서 대표 번호는 공인 IP와 같습니다.
학교 안에서는 내선 번호를 사용해서 내부 간 간편하게 통신을 하죠?
하지만 외부에서는 이를 모릅니다.
여기서 내선 번호가 사설 IP와 같습니다.

주소 체계 안에 속해있는 사설 IP주소 대역은 다음과 같습니다.

사설 IP주소 대역

A class 10.x.x.x

10.0.0.0/8

IP주소 대역
10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 (Network 1개)

B class 172.16~172.31.x.x

172.16.0.0/12

IP주소 대역
172.16.0.0 ~ 172.31.255.255 (N 16개)

C class 192.168.x.x

192.168.0.0/16

IP주소 대역
192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 (N 256개)

B class는 prefix가 왜 16이 아니라, 12일까요?

172.16.0.0/16 172.16.0.0 ~ 172.16.255.255
172.17.0.0/16 172.17.0.0 ~ 172.17.255.255
172.18.0.0/16 172.18.0.0 ~ 172.18.255.255
172.19.0.0/16 172.19.0.0 ~ 172.19.255.255
...
172.30.0.0/16 172.30.0.0 ~ 172.30.255.255
172.31.0.0/16 172.31.0.0 ~ 172.31.255.255

여기서 맨 첫 번째 172.16.0.0/16을 가져와보겠습니다.
172.16 → .0001 0000.
172.17 → .0001 0001.
...
172.18 → .0001 0100.
...
172.25 → .0001 1001.
...
172.30 → .0001 1110.
172.31 → .0001 1111.

앞에 8비트는 일정하고, 두 번째 옥탭에서 4bit만 일정하기 때문에
8+4=12 즉, network-id의 비트 수는 12이므로, prefix는 12입니다.

사설 IP주소는 인터넷이 안됩니다.
사설망에서 인터넷을 하기 위해서는 공인 IP주소로 변환을 해야합니다.
여기서 변환을 해주는 것이 NAT 입니다.
NAT=Network Address Translation)