[컴퓨터네트워크] Chapter4.2 IP 주소: 구조와 할당

Chapter4.2 IP 주소: 구조와 할당

• 인터넷 구성과 주소 부여 체계
• IP 주소 구조
• 클래스 IP 주소(Classful IP Address)
• 비클래스 IP 주소(Classless IP Address)
• IP 주소 할당

 

인터넷 구성과 주소 부여 체계

- Network of Networks

• Internet: 이 기종 네트워크를 라우터로 연결
• Subnet: 라우터로 연결된 서브넷은 유일한 ID를 가짐
• Host: 호스트는 서브넷에서 유일한 ID를 가짐

*서브넷은 인터넷 차원에서 Unique한 ID를 가지고, 

호스트는 서브넷 내에서 Unique한 ID를 가지기 때문에

네트워크 ID + 호스트 ID 는 인터넷에 있는 모든 장치를 Unique하게 구분 가능함.

 

 

- 인터넷 차원의 주소: IP 주소

• 인터넷에서 통신 장치를 유일하게 식별
• Network ID + Host ID
• 네트워크 주소: Host ID = 0

*인터넷에 연결된 모든 장치들은 유니크한 IP 주소를 가지고,

모든 서브넷은 유니크한 Network 주소를 가진다!

 

 

- 네트워크 주소(Network ID) 기반 라우팅

• 라우팅 테이블 크기 축소
• 인터넷 성능 제고

* 왜 IP 주소를 Network ID + Host ID로 구조화 했을까?

: 편지 보낼 때 우편번호와 주소를 생각하면 된다.

  → 분류를 편리하게 위함!
  모든 개개인의 주소를 가지고 분류하려면 참조해야할 부분이 많아지므로,

  먼저 우편번호(Network ID)를 통해 분류하고, 라우터에 도착한 뒤에 개별 주소(Host ID)로 분류~

  이러면 라우팅 테이블도 사용자별이 아닌, 라우터별 하나만 있으면 되고, 

  따라서 인터넷 성능도 높일 수 있다.

 

 

 

- 라우터로 연결된 네트워크 식별

• 아래 그림의 네트워크 수?
  : 3개일까? (X), 6개! (O) 

*전용회선네트워크(Point to Point Network)
: 연결된 호스트가 2개밖에 없는 네트워크 (양쪽에 라우터로 연결)

 

 

IP 주소 구조

- 주소 구조: 32비트(2^32 또는 4,294,967,296)

DDN IP 주소

 

*차세대 IP 주소(IPv6): 128비트(2^128)

 현재 IP 주소(IPv4): 부족하지만, IP 주소 잘 재사용하여 인터넷 작동 

 

 

- 네트워크 ID와 호스트 ID 비트수

8비트(A), 9비트(B), 7비트(C) 필요 = 총 24비트

 

 

- 주소 구조 활용 방식

• 클래스 주소(Classful Addressing)
• 비클래스 주소(Classful Addressing)

 

- 클래스 주소

• 고정 길이 프리픽스(네트워크 ID)
• 초기의 주소 방식
• 주소 낭비 문제로 현재는 사용하지 않음

 

- 비클래스 주소

• 가변 길이 프리픽스(네트워크 ID)
• 현재 사용하고 있는 주소 방식

 

 

클래스 IP 주소(Classful IP Address)

- 클래스 주소 구분

 

 

- 클래스 주소의 주소 낭비 문제

→ 따라서, 비클래스 IP 주소를 사용

 

 

비클래스 IP 주소(Classless IP Address)

- CIDR(Classless InterDomain Routing)

• 임의의 길이의 프리픽스(Network ID) 할당
• 네트워크 크기(호스트 수)에 맞는 프리픽스(Network ID) 크기 설계 가능

 

- 서브넷마스크(subnetmask)

• IP 주소에서 네트워크 ID의 길이(프리픽스 크기) 표시
• 네트워크 크기(호스트 개수)를 결정

*반드시 서브넷마스크를 가지고 있어야 함 (네트워크 주소를 알 수 없기 때문에)

 

 

- 서브넷마스크 표기법

• 프리픽스 표기법: /prefix_size 표시
• 이진 표기법: 프리픽스 비트를 모두 1로 표시
• DDN 표기법: 이진 서브넷마스크를 DDN으로 표시
  *IP 주소중 서브넷 ID에 해당되는 것은 전부 1, 호스트 ID에 해당되는 것은 전부 0으로 표현

 

- 서브넷마스크 표기 예제

• 프리픽스(prefix) 서브넷 마스크: /24
• 이진 서브넷마스크: 11111111 11111111 11111111 00000000
• DDN 서브넷마스크: 225.225.225.0

 

- 특수 주소

• 브로드캐스트 주소: 호스트 ID의 모든 비트 1
• 네트워크 주소: 호스트 ID의 모든 비트 0

 

- IP 주소 분석: 200.100.11.1 / 24

• 네트워크 주소: 200.100.11.0/24
• 브로드캐스트 주소: 200.100.11.255/24
• 최대 호스트 개수: 254 (*특수 주소는 호스트에 할당할 수 없기 때문에, 256-2=254)

 

- 네트워크 주소 계산

• IP_주소 & 서브넷마스크 (AND 연산)
• 220.100.11.1 & 255.255.255.0 = 220.100.11. 0

 

[예제]

- IP 주소 분석: 200.100.11.1/23

• 네트워크 주소: 200.100.10.0/23
• 브로드캐스트 주소: 200.100.11.255/23
• 최대 호스트 개수: 510(200.100.10.1 ~ 200.10.11.254)

 

 

- IP 주소 분석: 200.100.11.1/30

*서브넷마스크가 30인 네트워크 에 연결할 수 있는 호스트 개수: 2개 (4-2=2)

• 네트워크 주소: 200.100.10.0/23
• 브로드캐스트 주소: 200.100.11.255/23
• 최대 호스트 개수: 510(200.100.10.1 ~ 200.10.11.254)

 

IP 주소 할당

- NIC(Network Interface Card) 단위의 IP 주소 할당

• 라우터: 3개의 NIC로 네트워크 연결
• 라우터의 IP 주소: NIC 개수만큼 IP 주소 할당

*IP주소를 할당하는 대상이 무엇인가?

: 호스트나 라우터의 장치가 아니라,

  네트워크에 연결하는 장치(네트워크 인터페이스)가 IP 주소의 할당 단위가 된다.

 

 

- IP 주소 중복 할당 예제

*다음 중 IP 주소 할당이 잘못된 곳? (중복할당)

: ※ IP 주소는 Unique 해야 함. 이것이 IP 주소의 정의!
  A의 가능 범위 → 172.16.2.1 ~ 172.16.3.225
  B의 가능 범위 → 172.16.4.1 ~ 172.16.5.225

  따라서, B의 가능 범위와 C의 주소(172.16.5.1)가 중복되었으므로 IP 주소 할당이 잘못되었다.