IP 주소란 무엇인가? 클래스풀, 클래스리스, 서브넷팅의 이해

nana·2025년 1월 19일
cidrclassfulip네트워크서브넷팅

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개요

  • IP 주소
    : 네트워크 상에서 장치를 식별하는 고유한 주소
  • 클래스 기반 및 클래스리스 네트워크
    : IP 주소 관리 방식 비교
  • 서브넷 마스크
    : 네트워크와 호스트를 구분하는 기준
  • 서브넷팅
    : 대규모 네트워크를 더 작은 단위로 나누는 기술
  • CIDR(Classless Inter-Domain Routing)
    : IP 주소 낭비를 줄이기 위한 클래스리스 방식

IP 주소_Internet Protocol Address

: 네트워크 상에서 장치를 식별하기 위한 고유한 주소

구성 요소

네트워크 부분 (Network ID)

: 네트워크 식별

호스트 부분 (Host ID)

: 네트워크 내 장치 식별

IPv4 vs IPv6

특징IPv4IPv6
주소 길이32비트128비트
표기 형식점(.)으로 구분된 십진수콜론(:)으로 구분된 16진수
주소 개수약 43억 개340 언디시젼 (사실상 무제한)
보안기본 제공 안 함 (IPSec은 옵션)기본 제공 (IPSec 내장)
주소 자동 설정수동 또는 DHCP 사용자동 설정 (Stateless Address Autoconf)

IPv4 (Internet Protocol version 4)

: 인터넷 프로토콜의 네 번째 버전, 현재 가장 널리 사용되고 있는 주소 체계

  • 주소 형식
    : 32비트로 구성 (4옥텟, 각 옥텟은 8비트)
    → ex) 192.168.0.1
  • 주소 개수
    : 약 43억 개 → 232
    → 인터넷 사용자 증가로 인해 점차 고갈
  • 특징
    • 단순한 구조로 인해 이해 및 구현 쉬움
    • 공인 IP와 사설 IP로 나뉨
    • 네트워크 주소 변환(NAT)을 통해 주소 공간 문제 일부 해결 가능

IPv6 (Internet Protocol version 6)

: IPv4의 한계를 극복하기 위해 개발된 챃세대 인터넷 프로토콜

  • 주소 형식
    : 128비트
    → ex) 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
             → 축약 : 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334
  • 특징
    • 효율적인 라우팅 및 보안 향상
    • NAT 없이도 고유 주소제공
    • 자동 구성 및 멀티 캐스트 지원
    • QoS(Quality of Service) 기능 내장

Classful Network

: IP 주소를 정해진 범위(class)로 나눠 사용하는 초기의 IP 주소관리 방식

Classful Network 구조

: 4개의 옥텟으로 구성된 32비트 형식의 IP 주소를 네 가지 주요 클래스(A, B, C, D)로 구분

클래스별 특징

클래스주소 범위네트워크 ID 비트 수호스트 ID 비트 수기본 서브넷 마스크네트워크 크기(호스트 수)
A0.0.0.0 ~
127.255.255.255		8비트24비트255.0.0.0약 1,670만 개
B128.0.0.0 ~
191.255.255.255		16비트16비트255.255.0.0약 65,000개
C192.0.0.0 ~
223.255.255.255		24비트8비트255.255.255.0254개
D224.0.0.0 ~
239.255.255.255		멀티캐스트 전용---

클래스별 세부 사항

Class A

  • 대규모 네트워크를 위한 설계
  • 1개의 네트워크 ID로 수백만 개의 호스트 지원
  • ex) 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255

Class B

  • 중규모 네트워크에 적합
  • 네트워크와 호스트 ID가 균형 잡힌 구조
  • ex) 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255

Class C

  • 소규모 네트워크를 위한 설계
  • 호스트 수는 적지만 더 많은 네트워크 생성 가능
  • ex) 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

Class D

  • 멀티캐스트 전송에 사용
  • 호스트가 특정 멀티캐스트 그룹으로 데이터 수신

Classful Network 단점

1. 주소 낭비

: Class A와 B는 너무 많은 주소를 제공하여 실제 필요보다 큰 네트워크를 할당받는 경우가 많음 => 과도한 낭비 발생
→ ex) 작은 네트워크에서도 Class B를 사용해야 할 수 있음

2. 유연성 부족

: 고정된 서브넷 마스크로 인해 다양한 크기의 네트워크 지원 어려움

3. 주소 고갈 문제

: 고정된 범위로 인해 인터넷 사용자 증가를 따라갈 수 없음 => 주소 고갈

CIDR_Classless Inter-Domain Routing

: 네트워크를 여러개의 서브넷으로 나누는 행위
     = 서브넷팅 → classless
→ 주소 낭비라는 Classful Network의 단점을 해결하기 위해 도입

특징

: ip 주소 뒤에 프리픽스(prefix)를 붙여 네트워크 크기 정의
→ ex) 192.168.1.0 /24는 256개의 IP 주소를 포함한 네트워크 의미

장점

  • 유연한 네트워크 크기 설정 가능
  • 네트워크를 더 작은 단위로 나눠 IP 주소 낭비를 줄임
  • 대규모 네트워크 환경에서도 효율적인 주소 관리 가능

서브넷팅

: 하나의 큰 네트워크를 더 작은 네트워크로 나누는 기술
→ 네트워크 관리 효율성을 높이고 보안 강화에 사용

서브넷 마스크

: IP 주소의 네트워크 부분과 호스트 부분을 구분하는 역할

  • ex)
    • /24 : 255.255.255.0 → 256개의 IP 주소
    • /26 → 255.255.255.192 → 64개의 IP 주소

프리픽스에 따른 네트워크 규모

프리픽스네트워크 크기(IP 수)서브넷 마스크
/24256255.255.255.0
/2664255.255.255.192
/2816255.255.255.240

계산 방법

방법 1)

  1. 나에게 주어진 네트워크를 그리고 규모를 표시 후 첫번째 주소와 마지막 주소 표시
    2.네트워크를 나눔
  2. 나눈 네트워크의 첫번째와 마지막 주소를 작성
  3. 각 네트워크의 대표주소(첫번째)를 적어준다.
  4. 네트워크의 규모에 맞는 서브넷마스크(프리픽스)를 각 네트워크의 대표주소에 적어준다.
    = 균등하게 나눈 네트워크들의 규모는 당연히 동일할 수 밖에 없다.(프리픽스, 서브넷 마스크 모두 동일)

방법 2)

  1. 두 개의 네트워크로 나눈다
    = 네트워크의 갯수를 늘리는데 1비트를 더 할애
    = 서브넷 마스크에서 1의 개수가 늘어남
    = 프리픽스가 커짐
  2. 네트워크의 개수를 늘리는데 1비트를 더 할애하면, 각 네트워크 규모는 1비트만큼 줄어듦
    `(원래 주어진 비트) = (네트워크 개수) X (네트워크 규모)
    • 한 옥텟에서 서브넷팅 결과를 검산하는 방법
      256 - 서브넷 마스크 = 네트워크 규모
    • 규모(비트) 확인
      규모(비트) = 32 - 프리픽스
      → ex) 프리픽스가 0인 상태에서 프리픽스가 26으로 변했다
               = 32 - 26 = 6비트의 규모가 됨

네트워크가 적절하게 구성됐다

  1. 적절한 대역을 사용해야 함
    → ex) 내가 4강의실에 속해 있다고 말 하려면,
            일단 그 강의실이 사용하는 대역을 사용해야 함
  2. 적절한 장비에 연결되어야 함
    → ex) 4강의실을 구성하는 WIFI 공유기에 무선으로 연결되어 있어야 함
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