네트워크/네트워크 이론

9. IPv4 주소 체계

zhsus 2023. 1. 17. 22:42
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☞ 이 글은 Private 클라우드를 활용한 네트워크 & 서버 보안운영 관리 교육을 받으면서 정리한 내용입니다.

#1 IPv4의 주소 개념

>> 주소 개요

  • 주소 개념
    • 인터넷의 모든 장비를 각각 인식하는 고유의 번호
    • 네트워크는 주소를 가지고 목적지까지 경로를 설정함
    • 주소를 이용하여 데이터 출입경로를 통제(보안 기능)

>> 주소 개념의 이해

일반 우편 주소 데이터 패킷 주소
우편번호 MAC 주소(2계층)
집 주소 IP 주소(3계층)
00 아파트 TCP(4계층)
이름 Port 번호

>> IPv4의 주소 개념

  • 32비트로 구성
    • IPv4 주소의 총 개수 : 2^32으로 약 43억 개
    • 32비트를 8비트씩 끊어서 4개 부분으로 나누고 각각을 10진수로 표현
    • 32비트를 네트워크 주소 부분과 호스트 주소 부분으로 구분
  • 전세계에서 유일한 주소
  • 공인 IP 주소와 사설IP 주소로 구분

#2 이진법 계산

  • IPv4 주소 표현을 위한 2진수의 10진수 변환
비트위치 7 6 5 4 3 2 1 0
가중치 128 64 32 16 8 4 2 1
2^7 2^6 2^5 2^4 2^3 2^2 2^1 2^0
  • 예) 10000101(이진수) => 128 + 0 + 0 + 0 + 0 + 4 + 0 + 1 = 133(십진수)

#3 IP 주소 지정

>> 클래스(Class) 기반 주소 지정

  • A, B, C, D, E 클래스(Class) 각각의 IP 주소 범위
Class A 첫 8비트에 대한 십진수 표현
(1~127).(0~255).(0~255).(0~255)		 0xxx xxxx.xxxx xxxx.xxxx xxxx.xxxx xxxx
Class B  첫 8비트에 대한 십진수 표현
(128~191).(0~255).(0~255).(0~255)		 10xx xxxx.xxxx xxxx.xxxx xxxx.xxxx xxxx
Class C 첫 8비트에 대한 십진수 표현
(192~223).(0~255).(0~255).(0~255)		 110x xxxx.xxxx xxxx.xxxx xxxx.xxxx xxxx
Class D 첫 8비트에 대한 십진수 표현
(224~239).(0~255).(0~255).(0~255)		 1110 xxxx.xxxx xxxx.xxxx xxxx.xxxx xxxx
Class E 첫 8비트에 대한 십진수 표현
(240~255).(0~255).(0~255).(0~255)		 1111 xxxx.xxxx xxxx.xxxx xxxx.xxxx xxxx
  • 네트워크 주소와 호스트 주소의 의미
    • IPv4 주소의 각 클래스 별 네트워크와 호스트 주소
    • Class A : 255(Network).0(Host).0(Host).0(Host)
    • Class B : 255(Network).255(Network).0(Host).0(Host)
    • Class C : 255(Network).255(Network).255(Network).0(Host)
  • Class D : 멀티캐스트 주소로 사용
  • Class E : 미래를 위한 예비로 미사용
  • IPv4 주소의 네트워크 주소 및 호스트 주소의 개수
  Network # 개수 1개의 Network # 내의 이용 가능한 Host Number 수 첫 1바이트의 십진수 범위
Class A 1~126(126개) 16777214개(2^24-2) 1~126
Class B 128~191(32766개) 65534개(2^16-2) 128~191
Class C 192.0.0.1 ~ 223.255.254.0 254개(2^8-2) 192~223

>> 특수 주소 지정

  • 32비트 모두 0인 주소
    • 0.0.0.0/32(default) : IPv4 패킷을 전송하고자 하는 호스트가 자신의 IP 주소를 모르는 경우, 통신에 사용
    • 목적지 주소를 제한된 브로드캐스트 주소로 설정 (DHCP에서 사용)
  • 32비트 모두 1인 주소(제한적 브로드캐스트)
    • 255.255.255.255/32 : 현재 네트워크 내의 제한된 브로드캐스트로 예약
    • 네트워크 내의 모든 다른 호스트들에게 메시지를 전송할 때 이 주소를 목적지 주소로 설정
    • 제한적 브로드캐스트는 라우터 밖으로는 전달되지 않음
  • 네트워크 자체 주소
    • 호스트 부분이 모두 0인 주소
  • 직접적 브로드캐스트 주소
    • 호스트 부분이 모두 1인 주소
    • 라우터가 네트워크의 모든 호스트로 패킷을 보낼 때 사용
  • 루프백 주소(Loopback Address)
    • 127.0.0.1, 127.0.0.0/8
  • 멀티캐스트 주소
224.0.0.1 로컬 서브넷 안에 있는 모든 시스템
224.0.0.2 로컬 서브넷 안에 있는 모든 라우터
224.0.0.5 OSPF(Open Shortest Path First)를 지원하는 모든 라우터
224.0.0.9 모든 RIPv2 라우터
  • IPv4 주소의 사설 IP
A Class 10.0.0.0/8 16,772,216 개
B Class 172.16.0.0/12 1,047,584 개
C Class 192.168.0.0/16 65,536 개

>> 클래스리스(Classless) 기반 주소

  • IP 주소 낭비와 부족현상 심화
  • 등급화 되지 않는 방식 도입
    • A, B, C 클래스 별로 IP 주소를 구분하지 않고 네트워크 식별자 범위를 자유롭게 지정할 수 있도록 하여 IP 주소 사용을 융토성 있게 함.
    • CIDR(Classless Inter Domain Routing)
    • VLSM(Variable Length Subnet Mask)
  • ---,---,---/xx로 표현
  • / 다음의 xx 숫자까지를 네트워크 주소로 사용
  • 예) 클래스리스(Classless) 기반 주소 예 : 203.211.231.46/25 => 처음부터 25비트까지를 네트워크 주소로 사용

>> 서브넷 마스크 값

  200 193 130 200
IP 주소 1100 1000 1100 0001 1000 0010 1100 1000
MASK 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 0000 
(/26, 26비트까지 마스크)
십진수 255 255 255 192

>> 서브넷팅

  • 하나의 등급의 네트워크를 몇 개의 작은 논리적인 서브 네트워크로 분할하는 방식
  • 서브넷팅에서는 호스트 식별자를 다시 서브넷 식별자와 호스트 식별자로 세분화
  • 서브넷 마스킹
    • IP 주소로부터 서브넷 주소만을 식별할 수 있는 방법

Subnetting

>> 슈퍼넷팅

  • 특정 클래스에서 사용할 수 있는 호스트의 수가 정해지고 제한됨.
  • 특정 클래스의 주소 여러 개를 묶어 좀 더 큰 하나의 네트워크로 구성하는 것
  • 네트워크 식별자 중 일부를 호스트 식별자로 사용

Supernetting

#4 IP 주소의 전달방식

>> IP주소 전달방식

전달방식 설명
유니캐스트(Unicast) - 하나의 송신자가 하나의 수신자에게 패킷을 전송
멀티캐스트(Multicast) - 하나의 송신자가 다수의 특정 수신자에게 패킷을 전송
- 사전에 멀티캐스트 그룹에 가입되어 있어야 함
브로드캐스트(Broadcast) - 송신자가 네트워크의 모든 불특정 호스트에게 패킷을 보내는 방식
- 호스트 식별자 필드를 모드 1로 설정

 

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