Subnetting, Supernetting

Class A: 0.0.0.0 - 127.255.255.255

공인IP 범위: 1.0.0.0 - 126.255.255.255   ※0, 127번 대역 제외

• 네트워크 ID (공인): 8-bit   ※Prefix: /8

• 호스트ID (공인): 24-bit
  
  

사설IP 범위: 10.0.0.0 - 10.255.255.255

• 네트워크ID (사설): 8-bit   ※Prefix: /8

• 호스트ID (사설): 24-bit
  
  

Loopback: 127.0.0.0/8

• 루프백 호스트IP: 127.0.0.1 - 127.255.255.254

• 루프백 브로드캐스트: 127.255.255.255

Class B: 128.0.0.0 - 191.255.255.255

공인IP 범위: 128.0.0.0 - 191.255.255.255   ※0, 127번 대역 제외

• 네트워크 ID: 16-bit   ※Prefix: /16

• 호스트ID: 16-bit
  
  

사설IP 범위: 172.16.0.0 - 172.31.255.255

• Classful 네트워크ID: 16-bit

• Classful 호스트ID: 16-bit

• Classless 네트워크ID: 12-bit

• Classless 호스트ID: 20-bit
  
  

Classful, Classless

• Classful: 클래스 규칙만 따랐을 때를 의미하며, 전통적인 클래스풀 관점에서는, 첫 번째 octet이 128-191 사이면 B클래스로 규정한다.

• Classless CIDR: 실제 사설IP 범위를 의미하며, 현대 인터넷 표준(RFC 1918)에서 정의한 B클래스 사설IP 범위는 172.16.0.0 - 172.31.255.255이다.

Class C: 192.0.0.0 - 223.255.255.255

공인IP 범위: 192.0.0.0 - 223.255.255.255   ※사설대역 제외

• 네트워크 ID: 24-bit   ※Prefix: /24

• 호스트ID: 8-bit
  
  

사설IP 범위: 192.168.0.0 - 192.168.255.255

• Classful 네트워크ID: 24-bit

• Classful 호스트ID: 8-bit

• Classless 네트워크ID: 16-bit

• Classless 호스트ID: 16-bit

Class D: 224.0.0.0 - 239.255.255.255

공인IP 범위: 224.0.0.0 - 239.255.255.255   ※멀티캐스트 그룹 통신 전용

• 네트워크 ID: 해당 없음   ※클래스 구분 없음

• 호스트ID: 해당 없음   ※호스트 할당 불가
  
  

사설IP 범위: 해당 없음   ※사설IP 구분 없음

• 네트워크ID: 해당 없음

• 호스트ID: 해당 없음

Class E: 240.0.0.0 - 255.255.255.255

공인IP 범위: 240.0.0.0 - 255.255.255.255   ※연구 및 실험 예약용

• 네트워크 ID: 해당 없음   ※클래스 구분 없음

• 호스트ID: 해당 없음   ※호스트 할당 불가
  
  

사설IP 범위: 해당 없음   ※사설IP 구분 없음

• 네트워크ID: 해당 없음

• 호스트ID: 해당 없음

연습문제-1: Subnetting

192.168.100.0/24 네트워크 대역을 동일한 IP 개수를 가진 4개의 서브넷으로 분할하시오.

1. 필요 네트워크 조사: 4개 네트워크 구성하려면, 2-bit 필요   ※2^2 = 4
   
   

2. 서브넷 bit 결정: 호스트ID를 이용해서, 네트워크를 만들기 위한 bit 수를 결정한다.

   • 192.168.100.0:   1100 0000.   1010 1000.   0110 0100.   0000 0000

     • 네트워크ID: 192.168.100   ※1100 0000.   1010 1000.   0110 0100

     • 호스트ID: 0   ※0000 0000
       
       

3. 네트워크ID 결정: 각각의 서브넷ID를 제외한 호스트ID를 모두 0으로 변경하면, 서브넷ID(네트워크ID) 도출이 가능하다.

   • 192.168.100.0:   1100 0000.   1010 1000.   0110 0100.   0000 0000

     • 서브넷ID(네트워크ID): 192.168.100.00

     • 호스트ID: 00 0000

   • 192.168.100.64:   1100 0000.   1010 1000.   0110 0100.   0100 0000

     • 서브넷ID(네트워크ID): 192.168.100.01

     • 호스트ID: 00 0000

   • 192.168.100.128:   1100 0000.   1010 1000.   0110 0100.   1000 0000

     • 서브넷ID(네트워크ID): 192.168.100.10

     • 호스트ID: 00 0000

   • 192.168.100.192:   1100 0000.   1010 1000.   0110 0100.   1100 0000

     • 서브넷ID(네트워크ID): 192.168.100.11

     • 호스트ID: 00 0000
       
       

4. 서브넷마스크 계산: 네트워크ID의 모든 bit를 1로 변경하면, 서브넷마스크 도출이 가능하다.

   • 255.255.255.192:   1111 1111.   1111 1111.   1111 1111.   1100 0000

     • 서브넷ID(네트워크ID): 255.255.255.11   ※1111 1111.   1111 1111.   1111 1111.   11

     • 호스트ID: 00 0000

     • CIDR 표기법: 255.255.255.192/26   ※/(slash)에 서브넷마스크 bit 수를 기재
       
       

5. 사용가능 호스트 수 계산: 호스트ID bit 수가 6-bit이므로, 2^6 - 2 = 62개의 호스트 사용 가능   ※네트워크ID 및 브로드캐스트 주소 제외
   
   

6. 브로드캐스트 주소 계산: 호스트ID의 bit를 모두 1로 변경하면, 브로드캐스트 주소 도출이 가능하다.

   • 192.168.100.63:   1100 0000.   1010 1000.   0110 0100.   0011 1111

     • 서브넷ID(네트워크ID): 192.168.100.00

     • 호스트ID: 11 1111

   • 192.168.100.127:   1100 0000.   1010 1000.   0110 0100.   0111 1111

     • 서브넷ID(네트워크ID): 192.168.100.01

     • 호스트ID: 11 1111

   • 192.168.100.191:   1100 0000.   1010 1000.   0110 0100.   1011 1111

     • 서브넷ID(네트워크ID): 192.168.100.10

     • 호스트ID: 11 1111

   • 192.168.100.255:   1100 0000.   1010 1000.   0110 0100.   1111 1111

     • 서브넷ID(네트워크ID): 192.168.100.11

     • 호스트ID: 11 1111
       
       

서브네팅에서 필요한 네트워크 수에 맞게 기존의 호스트ID에서 필요한 bit 수를 도출하고, 도출된 bit로 네트워크ID를 구한다.

연습문제-2: Supernetting

192.168.4.0 - 192.168.7.0/24 네트워크 대역을 슈퍼네팅하여 네트워크ID, 서브넷마스크, 브로드캐스트 주소, 유효 IP 호스트 수를 산출하시오.

1. 각 주소의 공통된 bit 수 찾기: 총 22-bit(prefix)가 공통된다.   ※새로운 CIDR 표기법: /22

   • 192.168.4.0/24:   1100 0000.   1010 1000.   0000 0100.   0000 0000

   • 192.168.5.0/24:   1100 0000.   1010 1000.   0000 0101.   0000 0000

   • 192.168.6.0/24:   1100 0000.   1010 1000.   0000 0110.   0000 0000

   • 192.168.7.0/24:   1100 0000.   1010 1000.   0000 0111.   0000 0000
     
     

2. 네트워크ID: 슈퍼네팅의 대표주소는 prefix를 제외한 모든 뒷자리를 0으로 채운 첫 주소가 된다.

   • 192.168.4.0:   192.168.   0000 0100.   0000 0000   ※CIDR 표기시, 192.168.4.0/22
     
     

3. 서브넷마스크: prefix 만큼 1을 채우고, 나머지는 0을 채운다.

   •  255.255.252.0:   1111 1111.   1111 1111.   1111 1100. 0000 0000
     
     

4. 브로드캐스트 주소: prefix를 제외한 나머지 하위 10-bit 호스트 영역을 1로 채운다.

   • 192.168.7.255:   192.168.   0000 0111.   1111 1111
     
     

5. 유효 IP 호스트 수: 네트워크ID로 사용되는 22-bit를 제외하면, 호스트 주소로 사용할 수 있는 bit는 총 10-bit이다.

   • 전체 확보된 IP 개수: 2^10 = 1024개

   • 유효 호스트 수: 2^10 - 2 = 1022개   ※네트워크 주소(192.168.4.0), 전체 브로드캐스트 주소(192.168.7.255) 제외

연습문제-3: Subnetting

192.168.10.0/24 네트워크 대역을 서브네팅하여, 각 부서(서브넷)마다 최소 30대 이상의 호스트를 연결할 수 있도록, 가장 효율적으로 분할하고자 한다. 분할된 첫 번째 서브넷의 네트워크ID, 브로드캐스트 주소, 가용IP 범위, 서브넷마스크를 구하라.

1. 가용 호스트 수 산출 공식: 2^host - 2 >= 30

1. • -2: 네트워크ID, 브로드캐스트 주소 제외를 의미

   • I.e., 호스트는 총 5-bit 사용 가능하다.
     
     

2. 서브넷 bit 변환 원리

   • IPv4는 총 32-bit이다. 기존 주소가 /24였으므로, 마스크의 마지막 4번째 octet인 8-bit 공간을 활용하여 분할을 진행하여야 한다.

   • 호스트 전용으로 5-bit를 남기기로 하였으므로, 네트워크ID가 새로 빌릴 수 있는 bit는 앞의 3-bit가 된다.   ※8-5 = 3

   • 따라서, 새로운 prefix는 기존 24-bit에 빌려온 3-bit를 더한 24+3 = /27이 된다.
     
     

3. 각 서브넷 추정하기

   • 서브넷-1: 192.168.10.0 - 192.168.10.31

   • 서브넷-2: 192.168.10.32 - 192.168.10.63

   • 서브넷-3: 192.168.10.64 - 192.168.10.95 ...
     
     

4. 네트워크ID: 각 서브넷의 가장 첫 번째 주소로, 해당 서브넷 전체를 대표하는 이름

   • 서브넷-1: 192.168.10.0
     
     

5. 브로드캐스트 주소: 각 서브넷의 가장 마지막 주소

   • 서브넷-1: 192.168.10.31
     
     

6. 가용IP 범위: 호스트 연결 가능한 IP   ※네트워크ID, 브로드캐스트 제외

   • 서브넷-1:   192.168.10.1 - 192.168.10.30   ※정확히 30대 연결 가능
     
     

7. 서브넷마스크: 총 몇 개의 서브넷이 존재하는지를 라우터에게 알려준다.

   • /27을 2진수로 전개:   1111 1111.   1111 1111.   1111 1111.   1110 0000   ※255.255.255.224

   • 빠른 계산식: 256(전체크기) - 32(각 서브넷 크기) = 224

여기서 잠깐!

/22, /28은 몇 클래스일까? Classless(CIDR) 표기법 이므로, 클래스 지정을 할 수 없다.

클래스로 나눌 수 없다?

• 클래스(classful) 체계는 prefix(mask)가 단 3개로만 고정되어 있다.

  • 클래스-A: /8 (255.0.0.0)

  • 클래스-B: /16 (255.255.0.0)

  • 클래스-C: /24 (255.255.255.0)
    
    

• 하지만, /22, /28은 Classful과 달리, bit 단위로 서브네팅 또는 슈퍼네팅 한 결과물이다.

• 따라서, 출신성분(원래 어떤 클래스 대역을 분할한 것인가)을 따질 수는 있지만, 그 자체를 특정 클래스라고 부르지는 않는다.
  
  

(예시) /22 마스크의 경우

• 192.168.4.0/22의 경우: 맨 앞이 192이므로 원래는 클래스-C 대역이었는데(/24), 4개의 서브넷을 하나로 합치느라 prefix가 2-bit 당겨져서 /22(슈퍼네팅) 되었다.
  
  

• 172.16.0.0/22의 경우: 맨 앞이 172이므로 원래는 클래스-B 대역이었는데(/16), 서브넷을 잘게 분할하다 보니 prefix가 뒤로 밀려나서 /22(서브네팅) 되었다.
  
  

(예시) /28 마스크의 경우

• 192.168.1.0/28의 경우: 맨 앞이 192이므로 원래는 클래스-C 대역이었는데(/24), 서브넷을 잘게 분할하다 보니 prefix가 4-bit 뒤로 밀려나서 /28(서브네팅) 되었다.
  
  

I.e., Classless 방식은 그 자체로는 클래스가 없다. 다만, IP주소의 첫 자릿수를 보아야, 해당 주소가 원래 어느 클래스 소속이었는지를 알 수 있다.

참고자료

• https://www.firewallflow.com/ipv4-address-classes/

• https://blog.naver.com/kangyh5/223181631494

• (유튜브) 그리타GRITA: https://www.youtube.com/watch?v=iCH_ALOyoYE

• (유튜브) VeTeach: https://www.youtube.com/watch?v=4WRYHg2cERI