IP 주소와 서브넷 구조 (Logical Networking)

요약

• IP 주소는 네트워크 상의 논리적 주소(주소 체계) 로, 장치 식별과 데이터 경로 설정의 기반이 된다.
• IPv4는 32비트, IPv6는 128비트로 구성되어 네트워크 확장성과 보안성을 개선했다.
• 서브넷(Subnet) 은 네트워크를 작게 쪼개어 효율적인 IP 관리와 트래픽 제어를 가능하게 한다.

IP와 서브넷은 단순한 숫자가 아니라 네트워크의 논리적 지도다. 주소 구조를 이해하면,

• NAT 변환이 어떻게 동작하는지,
• 라우터가 경로를 어떻게 선택하는지,
• 가상 네트워크가 어떻게 격리되는지를 한눈에 파악할 수 있다.

IP는 결국 네트워크 전체의 “좌표계”이며, 이를 정확히 설계하는 것이 안정적인 통신의 출발점이다.

핵심 요약

1. IP = 네트워크 식별자(Network ID) + 호스트 식별자(Host ID)
2. 서브넷 마스크는 네트워크의 경계선을 표시한다.
3. CIDR(Classless Inter-Domain Routing)은 유연한 주소 관리 기법이다.
4. IP는 NAT, 라우팅, 방화벽, 가상 네트워크의 기반이 된다.

1. IP 주소 체계

💡 옥텟(Octet) : 8비트(1바이트)를 의미. IPv4는 4옥텟으로 32비트를 구성한다.
💡 프리픽스(Prefix) : 네트워크 비트 길이를 의미. 예: /24 = 상위 24비트는 네트워크 영역.

2. IP 구성 구조

• Network ID : 동일 네트워크 세그먼트 내 장치들을 그룹화함.
• Host ID : 그 네트워크 안의 개별 장치 식별자.

예를 들어,

• 192.168.0.0/24 네트워크 안에는 192.168.0.1 ~ 192.168.0.254 까지 장치가 존재 가능하다.
• 192.168.0.0은 네트워크 주소, 192.168.0.255는 브로드캐스트 주소로 예약되어 사용 불가.

3. 서브넷 마스크 & CIDR

계산식 총 IP = 2^(32 - prefix) 사용 가능한 호스트 수 = 총 IP - 2 (네트워크 주소와 브로드캐스트 주소는 사용 불가)

4. 공인 IP vs 사설 IP (RFC 1918 표준)

루프백(Loopback) : 127.0.0.1 — 자기 자신 테스트용 링크 로컬(Link-local) : 169.254.x.x — DHCP 실패 시 자동 할당 멀티캐스트(Multicast) : 224.0.0.0/4 — 여러 장치에 동시에 전송

5. CIDR과 서브넷 분할 예시

• CIDR(Classless Inter-Domain Routing): 클래스(A/B/C) 구분 대신 / 프리픽스로 범위 정의.
• VLSM(Variable Length Subnet Mask): 필요한 크기만큼 다르게 나누는 유연한 방식.

6. 바이너리 예시 (비트 단위 분석)

192.168.0.10/26

IP(10진) : 192.168.0.10  
IP(2진) : 11000000.10101000.00000000.00001010  
MASK(/26): 11111111.11111111.11111111.11000000  

Network  : 192.168.0.0  
Broadcast: 192.168.0.63  
Usable   : 192.168.0.1 ~ 192.168.0.62

/26 → 64개 주소(62 usable) /30 → 4개 주소(2 usable, 보통 라우터 간 연결용)

7. 실제 예시① — 가정용 네트워크

• DHCP로 자동 IP 할당 (192.168.0.x)
• NAT 변환으로 외부망 연결
• 공유기는 192.168.0.1 → 기본 게이트웨이로 작동

실제 할당 예시

• PC: 192.168.0.10
• 노트북: 192.168.0.11
• 스마트폰: 192.168.0.12
• NAS: 192.168.0.20 (고정 IP)

8. 실제 예시② — 사무실 VLAN / 서브넷 구조

VLAN 별로 분리된 IP 대역을 통해 트래픽 간섭 최소화 보안 정책(ACL)으로 부서 간 접근 통제 가능

9. 실제 예시③ — 클라우드 VPC 구조

10. IPv6 예시