IP주소

 네트워크를 사용하는 터미널에는 식별자를 가진다. 식별자란 기기를 구분하기 위해 사용하는 번호로, 3계층에서 식별하는 IP주소와 2계층에서 식별하는 MAC주소가 있다.

•  MAC주소 : NIC카드에 할당되는 주소로, 2계층에서 해당 주소를 식별한다. 스위치허브가 MAC주소 테이블에 저장되어 있는 MAC주소를 통해 신호를 보낼 컴퓨터를 선택하는 기능을 가지고 있다.
• IP주소 : OS에 할당되는 주소로, 3계층에서 해당 주소를 식별한다. 라우터가 라우팅 테이블에 저장되어 있는 IP주소를 통해 신호를 보낼 컴퓨터의 경로를 선택하는 기능을 가지고 있다.

 

IP 주소

 IP주소란 통신을 위해 기기에게 할당하는 식별번호로, 기기를 식별하기 위해서 사용되는 10진수로 이루어진 4개의 옥텟이다. 이때, 옥텟이란 8개의 비트가 모인 것을 말하며, 0~255까지의 수를 저장 할 수 있다.

 위의 구조는 IP주소의 구조로, 32개의 bit를 10진수로 표현한 것하고 8bit마다 "." 을 통해 옥텟을 구분하고 있다.

 

 IP주소를 효과적으로 사용하기 위해서, 사용되는 IP주소의 용도 따라 계층으로 나눠놨는데, 이를 Classful방식(Class체계)이라고 한다. Class계층은 첫번째 옥텟에 따라 결정되며, 범위는 다음과 같이 설계되어 있다.

class	첫번째 옥텟 범위	첫번째 옥텟 범위 (2진수)	사용 용도
A	0~127	0000 0000 ~ 0111 1111	통신용 IP주소 (127은 루프백으로 사용)
B	128~191	1000 0000 ~ 1011 1111	통신용 IP주소
C	192~223	1100 0000 ~ 1101 1111	통신용 IP주소
D	224~239	1110 0000 ~ 1110 1111	멀티 캐스팅 용 IP주소 (IGMP에서 사용)
E	240~255	1111 0000 ~ 1111 1111	시험, 연구용 IP주소

 이때, 모든 Class에서 첫번째 옥텟을 보면 왼쪽에서 오른쪽으로 0과 1이 연속적으로 진행되어 있는 것을 확인 할 수 있다. 즉, 네트워크는 왼쪽에서 오른쪽으로 0과 1이 연속성을 갖으며, 초반의 0과 1의 연속성을 통해 쉽게 Class를 구분 할 수 있다.

loopback

loopback대역은 자기자신을 나타내는 IP주소로, 내부장치들이 이상이 없는지 확인하는데 사용하며, 127.0.0.0 대역을 루프백 대역으로 사용하며, 127.0.0.1을 시스템상에서 많이 사용한다.

 

Subnet mask

 IP주소는 네트워크를 하나로 묶기 위한 네트워크주소(subnet IP)와 자유롭게 변경이 가능한 호스트주소(host IP)로 구성되어있으며, 통신은 동일한 네트워크 주소를 가지는 터미널 사이에서만 진행된다. 그래서 IP 주소에서 네트워크주소와 호스트주소를 구분할 수 있는 개념이 필요하다.

 그리고 이 개념을 subnet mask라고 하는데, subnet mask란 네트워크주소(subnet IP)와 호스트 주소(host IP)를 구분할 수 있도록 제한하기위해 사용하는 기능으로, 라우터에 네트워크 주소와 subnet mask를 입력해서 네트워크 대역을 설정함으로써, 브로드캐스트의 범위를 제한(하나의 네트워크를 정의)하거나 네트워크를 구분하기 위해 사용된다.

Subnet

하나의 네트워크 대역으로 연결되는 네트워크로, Subnet이 다르다는 것을 서로 다른 네트워크 IP를 사용한다는 것이다. 즉, 같은  네트워크주소를 사용하는 네트워크을 subnet이라고 한다.

 라우터는 subnet mask를 통해 받은 IP주소와 and연산를 통해 네트워크주소를 확인한다. 그래서 IP주소처럼 10진수로 이루어진 4개의 옥텟으로 표현하며, Class계층이 존재한다. 

class	구성	구성(2진수)	사용 IP 클래스	네트워크 주소
A	255.0.0.0	1111 1111.0000 0000.0000 0000.0000 0000	Class A	첫번째 옥텟
B	255.255.0.0	1111 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000	Class B	두번째 옥텟
C	255.255.255.0	1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000	Class C	세번째 옥텟

 

Subnetting

 IP주소를 사용 용도에 따라 클래스를 정해놓으면, 실제로 사용할 수 있는 IP주소의 양이 급격하게 줄어들게 된다. 

 위의 사진처럼 게이트웨이에 subnet IP주소와 subnet mask를 할당하면, 게이트웨이에서는 IP 주소 516개(네트워크 주소와 브로드캐스트 IP주소를 제외하면 514개)가 생성된다. 그런데 만약 516개 중 10개만 사용한다면 506개는 다른 게이트웨이에게 네트워크 주소로 부여 할 수 없기 때문에, 사용하지 않는 IP주소가 된다.

 

 그래서 클래스가 나눠져 있는 subnet mask를 다른 클래스에도 적용해서 네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하는 Classless방식을 사용하게 된다.

 

 그럼에도 버려지는 IP주소가 많아지자, 네트워크주소를 추가적으로 나눠서 사용하게 된다. 이 기술을 Subnetting이라고 하는데, subnet mask의 비트수를 조절해서 네트워크 주소를 나눈다.

192.168.10.0을 subnetting 25로 나눈 형태	192.168.10.0을 subnetting 28로 나눈 형태
192.168.10.0을 subnetting 25로 나눈 형태	192.168.10.0을 subnetting 28로 나눈 형태

 

 그리고 subnetting으로 나누어 놓은 IP주소 영역을 상황에 따라 합쳐서 할당하는 경우가 있는데, 해당 기술을supernetting이라고 한다. supernetting란 subnetting한 IP주소 영역들을 합치는 기술로, 할당할 때의 supernetting할 때 사용되는 네트워크 주소의 갯수는 전에 할당한 네트워크 주소의 갯수보다 많아야 한다.

 

 만약 192.168.10.0을 255.255.255.224를 이용해서 subnet을 나눈다고 하면 8개의 subnet이 생성된다. 그리고 한 게이트웨이에 2개의 subnet을 묶어서 할당했으면, 다음 게이트웨이에는 2개 이상의 subnet을 묶어서 할당해야 한다.

supernetting 기술

 

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NAT

 이렇게 subnetting기술을 사용해서 IP주소를 나눠서 사용함에도 IP주소가 부족하다. 그래서 하나의 공인 IP주소를 게이트웨이에 할당하고,  사설 IP주소가 해당 공인 IP주소로 변환하는 기술을 사용하게 되는데, 이를 NAT이라고 한다.

 NAT이란 ISP에서 할당하는 공인 IP주소와 사설 IP주소(국제 번호부여단체에서 공인으로 부여하지 않은 대역의 IP주소)가 서로 변환하는 기술로, 라우터의 NAT기능을 저렴화한 기기(Address point = 공유기)를 만들어서 가정이나 일반 회사 내에서 사설 IP주소를 사용할 수 있게 된다.

 각 클래스에는 사설IP로 부여하는 사설 IP대역이 있으며, 해당 IP주소는 공인 IP주소로 지정할 수 없다. 사설 IP주소는 사설 IP대역이 아닌 IP주소를 부여할 수 있지만, 그럴경우 오류가 발생 할 수 있다.

Class	사설 IP영역
A	10.0.0.0~10.255.255.255
B	172.16.0.0~172.31.255.255
C	192.168.0.0~192.168.255.255

 사설 IP주소는 사설 네트워크에서만 사용되는 IP주소이기에,  portfoward기술을 사용하지 않으면 외부에 공개되지 않는다. 그래서 공인 네트워크에서 사용할 수 없다. 즉, 다른 공인 IP주소의 라우터에 묶여있는 컴퓨터에서 접근할 수 없다.