[네트워크 기초 개념]IP주소, 사설IP, NAT, CIDR 개념 알아보기

IP주소

• IP주소 체계
  - IPv4(32bit) 기준으로 최대 43억개
  - IPv6(128bit) 최대 갯수 : 2^128
  - IPv4 주소는 아래 그림과 같이 8비트(0~255 사이의 값) * 4 Octet으로 표시된다.

출처 : https://medium.com/@su_bak/%EC%84%9C%EB%B8%8C%EB%84%B7-%EB%A7%88%EC%8A%A4%ED%81%AC-subnet-mask-%EB%9E%80-398ecdfd5c0d

• IP주소 구성
  - IP주소는 네트워크주소와 호스트주소 두 부분으로 구성된다.
  - 네트워크주소란 host들이 모여있는 네트워크를 식별하기 위한 주소
  - 호스트주소란 네트워크 내에서 특정 host를 식별하기 위한 주소
  - 네트워크주소는 집 주소, 호스트주소는 집 안에 방을 구분하기 위한 주소 정도로 이해하면 이해가 쉬울 것 같다.
  
  
• 클래스 개념
  - IP주소 내에서 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하는 경계점이 고정되어 있지 않기 때문에, 호스트 IP 갯수에 따라 네트워크 주소의 크기를 다르게 할당할 수 있도록 클래스 라는 개념이 도입됨
  - A, B, C, D, E 클래스가 존재하며, 각각의 클래스에 할당되는 IP 주소의 갯수와 역할이 다름

클래스	네트워크 주소 범위	네트워크주소 / 호스트주소 구분	호스트 범위
A	1.0.0.0 ~ 127.0.0.0 * 127.0.0.0 대역은 A 클래스에 속하지만 loopback 주소라고 불리며, 자신을 가리키는 localhost 용도로 사용됨(네트워크 통신에 사용되지 않음)	네트워크주소.호스트주소.호스트주소.호스트주소	최대 16,777,214개
B	128.0.0.0 ~ 191.0.0.0	네트워크주소.네트워크주소.호스트주소.호스트주소	최대 65,534개
C	192.0.0.0 ~ 223.0.0.0	네트워크주소.네트워크주소.네트워크주소.호스트주소	최대 254개
D	224.0.0.0 ~ 239.0.0.0	멀티캐스트를 위해 사용되는 주소 범위로 네트워크 주소와 호스트 주소 구분 없음
E	240.0.0.0 ~ 255.0.0.0	예약된 주소 범위로 네트워크 주소와 호스트 주소 구분 없음

 

- 클래스 기반의 IP 주소 체계를 Classful이라고 함. 위 표와 같이 클래스 기반으로 네트워크를 분할하는 기법은 현재 사용하지 않음.
- 현재는 네트워크 크기에 맞춰 1bit 단위로 네트워크를 상세히 분할하는 Classless 기반의 주소 체계를 사용함. -> subnet mask를 활용! 아래에서 classless 체계에 대해 알아보자

 

서브넷 마스크(Subnet Mask)

- Classless IP주소 표현 방식에서 네트워크주소와 호스트주소를 구분하기 위한 구분자
- 1은 네트워크 주소, 0은 호스트 주소를 표시함

출처 : https://medium.com/@su_bak/%EC%84%9C%EB%B8%8C%EB%84%B7-%EB%A7%88%EC%8A%A4%ED%81%AC-subnet-mask-%EB%9E%80-398ecdfd5c0d

출처 : https://nordvpn.com/ko/blog/what-is-subnet-mask/

- 예를들어 192.168.1.0/24 로 표시되어 있으면, 서브넷 마스크로 24bit를 사용하겠다는 의미이다.
즉, 서브넷마스크 255.255.255.0으로, 사용가능한 네트워크 주소의 갯수는 2^24-2, 호스트 주소의 갯수는 2^8-2가 된다. (2^n-2)

(이 CIDR 표기법에 대해서는 아래에 상세하게 기재되어 있다.)
- 위에서 [-2]를 해준 이유는, 1개는 네트워크 자체를 식별하는 네트워크 주소로 사용되기 때문에 호스트 주소로 사용할 수 없어 제외한 것이다. 또 다른 1개를 제외한 이유는 네트워크 내의 모든 호스트에게 데이터를 전송하는 Broadcast Address로 사용되기 때문에 제외한 것이다. 즉, 2^n-2(네트워크주소, 브로드캐스트주소)

 

사설IP(Private IP)

• IP 주소를 효율적으로 활용하기 위해 IP 주소를 분할하고자 만든 개념
• 사설망
  - 사설망 내부에서는 외부 인터넷 망으로 통신이 불가한 사설IP로 구성
  - 외부로 통신할 때는 통신 가능한 공인 IP로 나누어 사용
  - 보통 하나의 망에는 사설 IP를 부여받은 기기들과 NAT 기능을 갖춘 Gateway로 구성
• Class 기반 라우팅의 경우 사설IP 대역은 아래와 같음

Class	IP Address Range	IP 갯수	Subnet Mask
A	10.0.0.0 ~ 10.255.255.255	16,777,216	255.0.0.0
B	172.16.0.0 ~ 172.31.255.255	104,857	255.240.0.0
C	192.168.0.0 ~ 192.168.255.255	65,536	255.255.0.0

 

NAT(Network Address Translation)

• 사설IP가 공용IP로 통신 할 수 있도록 주소를 변환해 주는 방법
• NAT 동작 방식
  1. Dynamic NAT : 1개의 사설 IP를 가용 가능한 공인 IP로 연결
  - 사용 가능한 공인IP그룹(NAT Pool)에서 사용 가능한 IP를 가져와서 연결
  - 외부에서 봤을 때는 공인IP로 요청이 들어온 것 처럼 보임
  - 즉, 사설IP 하나를 사용 가능한 공인IP 하나와 연결하는 방식!
  2. Static NAT : 1개의 사설 IP를 고정된 하나의 공인 IP로 연결
  - AWS Internet Gateway가 사용하는 방식
  - 미리 1:1로 지정해서 매칭해 놓는 방식
  3. PAT(Port Address Translation) : 많은 사설 IP를 하나의 공인 IP로 연결. Port 기반으로 구분
  - 사설망 IP N개가 1개의 공인IP를 사용함. 동일 공인IP를 사용하나 Port를 각각 다르게 매핑해서 구분함
  - 외부에서 봤을 때는 동일한 IP에서 요청이 들어온 것 처럼 보임
  - 보통 회사에서 사용하는 방식임

 

CIDR(Classless Inter Domain Routing)

• 위에서 알아본 Classless IP주소 표현 개념과 동일하게 IP주소를 네트워크 영역과 호스트 영역으로 나누기 위해 IP를 묶는 방식이며, 여러개의 사설망을 구축하기 위해 망을 나누는 방법이다.
• CIDR Block : IP 주소의 집합
• CIDR Notation : CIDR Block을 표시하는 방법
  - 네트워크 주소(고정)와 호스트 주소(변동)로 구성됨
• A.B.C.D/E 형식으로 표시됨
  - (예) 10.0.1.0/24, 172.16.0.0/12에서 E(0~32범위까지 가능)에 해당하는 24, 12는 각각 네트워크 주소가 24bit, 12bit / 호스트주소가 8bit, 12bit 임을 의미함

 

서브넷

• 하나의 큰 네트워크를 작게 쪼갠 단위라고 생각하면 됨
• 큰 네트워크에 부여된 IP범위를 작은 단위로 나눈 후에 각 서브넷에 할당하여 네트워크를 논리적으로 분리 구성한다
• 이때, CIDR Notation 기법을 사용하여 서브넷을 할당한다.

출처 : https://www.youtube.com/watch?v=3VXLD0-Iq8A (14:32)

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참고자료〰️

 

 

서브넷 마스크(Subnet Mask)란?

 

IPv4 네트워크 주소와 호스트 주소 / 서브넷팅 / IP Class

 

AWS 네트워크 개념 참조

 

AWS 네트워크 기본