# 네트워크 (3) - IP 주소와 서브넷

## IPv4와 서브넷 마스크

- IPv4의 IP 주소는 32비트(bit), 즉 0 또는 1로 만으로 표기하는 이진(Binary)수 32자리로 구성되어 있다.


- IP주소의는 두 가지 요소로 구분된다
- 네트워크 부 : 호스트가 속한 네트워크 주소
- 호스트 부 : 호스트의 주소


## IP 주소와 클래스

- IP 주소의 클래스는 IP 주소 체계의 한 부분으로, IP 주소를 다양한 네트워크 크기에 맞게 분류하고, 특정 IP 주소 범위를 특정 조직에 할당하는 방법을 제공한다.
- 클래스는 A, B, C, D, E로 나뉘며, 이들은 IP 주소의 첫 번째 옥텟의 값에 따라 결정된다.
- 각 클래스는 특정 크기의 네트워크를 대상으로 하며, 이를 통해 대형, 중형, 소형 네트워크에 적합한 주소 공간을 제공한다.
- 클래스 A, B, C는 일반적인 네트워킹에 사용되며, 클래스 D는 멀티캐스트를 위해, 클래스 E는 실험적인 목적으로 예약되어 있다.


### A 클래스 IP 주소

- A 클래스 IP 주소는 매우 큰 네트워크를 대상으로 한다. 첫 번째 옥텟은 네트워크를, 나머지 세 옥텟은 호스트를 식별하는 데 사용된다.
- A 클래스 주소의 첫 번째 옥텟은 1~126의 범위에 있다. (예: 10.0.0.1)
- 각 A 클래스 네트워크는 최대 약 1600만 개의 호스트를 지원할 수 있다.

### B 클래스 IP 주소

- B 클래스 IP 주소는 중형 네트워크를 대상으로 한다. 처음 두 개의 옥텟은 네트워크를, 나머지 두 개의 옥텟은 호스트를 식별하는 데 사용된다.
- B 클래스 주소의 첫 번째 옥텟은 128~191의 범위에 있다. (예: 172.16.0.1)
- 각 B 클래스 네트워크는 최대 약 6만 5000개의 호스트를 지원할 수 있다.

### C 클래스 IP 주소

- C 클래스 IP 주소는 작은 네트워크를 대상으로 한다. 처음 세 개의 옥텟은 네트워크를, 마지막 옥텟은 호스트를 식별하는 데 사용된다.
- C 클래스 주소의 첫 번째 옥텟은 192~223의 범위에 있다. (예: 192.168.0.1)
- 각 C 클래스 네트워크는 최대 256개의 호스트를 지원할 수 있다.

### D 클래스 IP 주소

- D 클래스 IP 주소는 멀티캐스트를 위해 사용되는 IP 주소이다. 멀티캐스트는 네트워크 상의 여러 호스트로 동시에 패킷을 전달하는 통신 방식이다.
- D 클래스 주소의 첫 번째 옥텟은 224~239의 범위에 있다. (예: 225.0.0.1)
- D 클래스 주소는 네트워크나 호스트를 식별하지 않는다. 대신, D 클래스 주소에는 멀티캐스트 그룹이 포함되어 있다.

### E 클래스 IP 주소

- E 클래스 IP 주소는 실험적인 목적으로 예약된 IP 주소이다. 이 클래스의 주소는 공식적으로는 사용되지 않고, 보통 연구나 개발 목적으로 사용된다.
- E 클래스 주소의 첫 번째 옥텟은 240~255의 범위에 있다.
- E 클래스 주소는 인터넷에서 라우팅되지 않으며, 네트워크 표준에 따라 특정 기능을 수행하기 위해 예약되어 있다.

### 특수 목적을 위한 IP 주소

#### 네트워크 주소

- 네트워크 주소는 특정 네트워크를 식별하는 데 사용되는 IP 주소이다.
- 네트워크 주소에서는 호스트 부분이 모두 0으로 설정된다. 예를 들어, C 클래스 IP 주소인 192.168.1.0은 192.168.1.x 네트워크를 식별하는 주소로 사용된다.
- 네트워크 주소는 라우팅 테이블 등에서 네트워크의 경로를 정의하는 데 사용되며, 일반적으로 직접 통신에 사용되지는 않는다.

#### 브로드캐스트 주소

- 브로드캐스트 주소는 네트워크상의 모든 호스트에 패킷을 전송하는 데 사용되는 IP 주소이다.
- 브로드캐스트 주소에서는 호스트 부분이 모두 1로 설정된다. 예를 들어, C 클래스 IP 주소인 192.168.1.255는 192.168.1.x 네트워크의 모든 호스트에 패킷을 전송하는 데 사용된다.
- 브로드캐스트는 특정 네트워크 내의 모든 장치에 동시에 메시지를 전달할 때 사용되며, 이는 네트워크 관리 및 서비스 검색 등 다양한 목적으로 사용된다.

#### 로컬호스트 주소

- 로컬호스트 주소는 자기 자신을 참조하는 데 사용되는 IP 주소이다.
- 가장 흔히 사용되는 로컬호스트 IP 주소는 127.0.0.1이며, 이 주소를 사용하여 컴퓨터는 자신에게 패킷을 보낼 수 있다.
- 이 주소는 주로 네트워크 연결 없이 자체 시스템 내에서 네트워크 연결을 시뮬레이션하거나, 로컬호스트에서 실행되는 서버에 접근할 때 사용된다.

#### 사설 IP 주소

- 사설 IP 주소는 인터넷에서 직접 접근할 수 없는, 내부 네트워크에서만 사용되는 IP 주소이다.
- 사설 IP 주소는 일반적으로 집이나 사무실, 학교 등의 로컬 네트워크에서 사용되며, 인터넷에 연결하려면 네트워크 주소 변환(Network Address Translation, NAT)과 같은 메커니즘이 필요하다.
- 사설 IP 주소 범위는 A 클래스에서는 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255, B 클래스에서는 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255, C 클래스에서는 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255이다.
- 이런 방식의 주소는 IP 주소 고갈 문제를 완화하고, 내부 네트워크의 보안을 강화하는데 도움을 준다.


## 서브네팅 (Subnetting)

- 서브넷팅은 큰 네트워크를 작은 네트워크 단위로 분할하는 과정이다.
- 서브넷팅은 IP 주소 공간을 효율적으로 활용하며, 네트워크 관리를 쉽게하고, 네트워크 트래픽을 줄이는데 도움을 준다.
- 서브넷팅을 통해 생성된 각각의 네트워크는 '서브넷'이라고 불리며, 각 서브넷은 독립적으로 운영되지만, 물리적으로는 하나의 네트워크 안에 존재할 수 있다.

### 서브넷

- 클래스 방식의 비효율성과 한계에 의해 사용되는 방식.
- 서브넷은 서브넷팅을 통해 생성된 독립적인 네트워크를 의미한다.
- 각 서브넷은 고유한 서브넷 주소를 가지며, 이 주소는 네트워크 주소와 호스트 주소의 부분으로 나누어진 IP 주소를 기반으로 한다.
- 서브넷 주소는 '서브넷 마스크'라는 값을 사용하여 계산되며, 이는 네트워크와 호스트 부분을 구분하는 데 사용된다.
- 서브넷은 네트워크의 보안을 강화하고, 네트워크 성능을 향상시키며, IP 주소 공간을 효율적으로 사용하는 데 도움을 준다.



### 서브넷 마스크


- 서브넷 마스크는 IP 주소를 네트워크 주소와 호스트 주소 부분으로 나누는 데 사용되는 숫자이다.
- 서브넷 마스크는 IP 주소와 함께 'AND' 비트 연산을 수행하여 네트워크 주소를 구한다. 예를 들어, IP 주소가 192.168.1.1이고 서브넷 마스크가 255.255.255.0일 경우, 네트워크 주소는 192.168.1.0이 된다.
- 이를 통해 같은 서브넷에 속한 호스트들이 패킷을 서로 간에 직접 전송할 수 있도록 하며, 다른 서브넷으로의 패킷은 라우터를 통해 전송하게 된다.
- 이렇게 서브넷 마스크를 사용하는 것은 네트워크 관리를 용이하게 하고, IP 주소 공간을 효율적으로 사용하며, 네트워크 트래픽을 줄이는데 도움을 준다.
- 서브넷 마스크를 표현하는 두 가지 방식이 있다. 하나는 '10진수 표기법'이며, 다른 하나는'CIDR'이다.

### 서브넷 마스크의 두 가지 표기법


- 서브넷 마스크는 두 가지 주요한 표기법을 가지고 있으며, 각각 디시말 (Decimal) 표기법과 CIDR (Classless Inter-Domain Routing) 표기법이다.

1. 디시말 표기법 (10진수 표기법)

- 이 표기법은 일반적으로 가장 널리 사용되며, '255.255.255.0'과 같이 각 옥텟을 점으로 구분된 10진수로 표현한다.
- 이는 네트워크 부분과 호스트 부분을 구분하는데 사용된다. 255는 네트워크 주소 부분이며, 0은 호스트 주소 부분을 나타낸다.

2. CIDR 표기법 (프리픽스 표기법)
- CIDR 표기법은 서브넷 마스크를 '/숫자' 형태로 표현한다. 여기서 숫자는 1의 개수를 나타내며, 이는 서브넷 마스크를 2진수로 표현했을 때 1의 개수를 의미한다.
- 예를 들어, '192.168.1.1/24'라는 CIDR 표기법은 '192.168.1.1'이라는 IP 주소와 '255.255.255.0'이라는 서브넷 마스크를 함께 나타낸 것이다.
- 이 표기법은 IP 주소의 클래스 없는 지정을 가능하게 하며, IP 주소 할당을 더 유연하고 효율적으로 만든다.


### 서브네팅을 통해 얻는 장점과 단점

#### 장점

1. IP 주소 효율적 사용: 서브네팅은 큰 네트워크를 작은 단위로 분할함으로써 IP 주소 공간의 효율적인 활용을 가능하게 한다.
2. 네트워크 관리의 효율화: 네트워크를 여러 개의 작은 네트워크로 나누면 각각의 네트워크를 개별적으로 관리할 수 있어서, 전체 네트워크의 관리가 훨씬 쉬워진다.
3. 네트워크 성능 향상: 네트워크를 여러 서브넷으로 분할하면, 각 서브넷에서 발생하는 트래픽은 해당 서브넷 내에서 제한되므로, 네트워크의 성능이 향상된다.
4. 보안 향상: 서브네팅을 통해 개별 네트워크 단위로 보안 정책을 적용할 수 있어, 보안을 향상시킬 수 있다.

#### 단점

1. 복잡성: 서브네팅은 네트워크 설계 및 관리를 복잡하게 만들 수 있다. 이는 서브넷 마스크를 정확하게 계산하고 각 서브넷을 올바르게 구성하고 관리해야 하기 때문이다.
2. 에러 가능성 증가: 서브네팅을 잘못 구성하면 네트워크 문제를 일으킬 수 있다. 예를 들어, 서브넷 마스크를 잘못 설정하면 일부 호스트가 네트워크에 접속하지 못하게 될 수 있다.
3. 서브네팅 지식 필요: 서브네팅을 올바르게 수행하려면, 네트워크 관리자가 IP 주소, 서브넷 마스크, CIDR 등에 대한 충분한 지식을 갖추어야 한다.