[🌐CN] Internet Protocol(2) - IP Addressing

Posted Sep 15, 2025 Updated Sep 15, 2025

By xmoonanx

28 min read

🌐 Internet Protocol 전공 수업 정리

IP 주소는 인터넷에서 호스트를 식별하는 핵심 요소다. 단순해 보이는 32비트 주소 체계 뒤에는 네트워크 효율성, 확장성, 그리고 라우팅 최적화를 위한 정교한 설계 철학이 숨어있다. Classful에서 CIDR로, 그리고 Subnetting까지 - IP 주소 체계의 진화를 살펴보자.

IP Address 설계 철학

Designing IP’s Addresses의 핵심 질문들

Question #1: What should an address be associated with?

전화번호는 “사람”이 아닌 “handset(단말기)”과 연결됨
IP 주소는 “호스트”가 아닌 “네트워크 인터페이스”와 연결됨

Question #2: What structure should addresses have?

주소 구조가 라우팅 효율성에 미치는 영향
계층적 구조 vs 평면 구조의 장단점

Question #3: Who determines the particular addresses?

전 세계 IP 주소 관리 체계
중앙 집중식 할당의 필요성

Connectivity의 3요소

Addressing  → IP (어디로 보낼 것인가?)
Forwarding  → IP (어떻게 보낼 것인가?)
Routing     → Routing Protocol (최적 경로는?)

IP Address 기본 구조

What is an IP Address?

📚IP Address: 네트워크 인터페이스를 식별하는 32bit 길이의 고유한 글로벌 주소

핵심 특징:

32 bit 길이의 식별자
Network prefix (네트워크 번호) + Host number (호스트 번호)로 구성
기본적으로 네트워크 인터페이스마다 고유함

예외 사항:

DHCP: 동적으로 할당되는 IP 주소
NAT: Private 네트워크 내부 IP 주소

IP Address 구조

┌─────────────────┬──────────────────┐
│ Network Prefix  │  Host Number     │
└─────────────────┴──────────────────┘
      32 bits 중 일부      나머지

IP Header 내의 위치:

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
├───┼───┼───────────┼───────────────────────────────────────────┤
│Ver│IHL│    ToS    │          Total Length                     │
├───────────────────┼───────┬───┬───────────────────────────────┤
│   Identification  │ Flags │   Fragment Offset                 │
├───────────────────┼───────┴───────────────────────────────────┤
│   TTL             │Protocol│      Header Checksum             │
├───────────────────┴────────┴───────────────────────────────────┤
│                    Source IP address (32 bits)                │
├───────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                 Destination IP address (32 bits)              │
└───────────────────────────────────────────────────────────────┘

Dotted Decimal Notation

표기 방식

📚Dotted Decimal Notation: 각 바이트(8bit)를 십진수로 표현하고 점(.)으로 구분하는 표기법

각 바이트를 0~255 범위의 십진수로 표현
총 4개의 8비트 필드

변환 예시

Binary:  10100110 01101000 11101111 01100000
         ────┬──── ────┬─── ────┬─── ────┬────
            166      104      239       96

Dotted Decimal: 166.104.239.96

실제 IP 헤더 예시:

0x4 0x5  0x00      4410
9d08     0102      00000000000002
128.143.137.144              ← Source IP
128.143.71.21                ← Destination IP
12810    0x06      8bff

IP Address의 용도

What Are Addresses Used For?

라우팅의 핵심:

네트워크는 주소를 보고 패킷을 어디로 전달할지 결정
Router: IP 주소 기반으로 패킷을 포워딩하는 네트워크 장치
Switch: Layer-2 주소(MAC 주소) 기반으로 동작

Router vs Switch:

구분	Layer	주소 타입	역할
Router	Layer 3	IP Address	네트워크 간 패킷 전달
Switch	Layer 2	MAC Address	동일 네트워크 내 전달

IP Address 소유권 및 관리

Who owns the IP addresses?

📚ICANN: Internet Corporation for Assigned Names and Numbers - IP 주소 관리 및 배분을 담당하는 비영리 법인

글로벌 IP 주소 관리 계층 구조:

                    ┌──────────┐
                    │  ICANN   │
                    │(Root 관리)│
                    └────┬─────┘
                         │
               ┌─────────┴──────────┐
               │       IANA          │
               │  (실제 주소 할당)    │
               └─────────┬──────────┘
                         │
         ┌───────┬───────┼───────┬──────┬────────┐
         │       │       │       │      │        │
      ┌──▼──┐ ┌─▼───┐ ┌─▼────┐ ┌▼───┐ ┌▼────┐  │
      │ARIN │ │RIPE │ │APNIC │ │... │ │ ... │  │
      │(북미)│ │(유럽)││(아태)│ │    │ │     │  │
      └──┬──┘ └──┬──┘ └──┬───┘ └────┘ └─────┘  │
         │       │       │                       │
         │       │     ┌─▼────┬──────────┬─────┐│
         │       │     │JPNIC │  KRNIC   │ ... ││
         │       │     └──────┤ (한국)   ├─────┘│
         │       │            └────┬─────┘       │
         │       │                 │             │
         │       │        ┌────┬───▼──┬─────┬───▼────┐
         │       │        │ KT │  SK  │Korea│  ...   │
         │       │        │    │Broad │Univ.│        │
         │       │        └────┴──┬───┴─────┴────────┘
         │       │                │
         │       │           ┌────▼────┬─────┐
         │       │           │  Alice  │ Bob │
         │       │           └─────────┴─────┘

지역별 관리 기관:

ARIN: 북미 (American Registry for Internet Numbers)
RIPE NCC: 유럽 (Réseaux IP Européens Network Coordination Centre)
APNIC: 아시아태평양 (Asia-Pacific Network Information Centre)
KRNIC: 한국 (Korea Network Information Center)

실제 배분:

ISP: KT, SK Broadband 등 인터넷 서비스 제공자
일반 사용자는 ISP로부터 IP 주소 할당받음

Network Prefix와 Host Number

주소의 2계층 구조

┌─────────────────┬──────────────────┐
│ Network Prefix  │  Host Number     │
│ (네트워크 식별) │  (호스트 식별)   │
└─────────────────┴──────────────────┘

Network prefix의 길이 결정:

1993년 이전: Classful Addressing (암묵적으로 정의됨)
1993년 이후: Netmask로 명시 (CIDR)

실제 예시: sw.hanyang.ac.kr

IP Address:   166.104.239.96
              ────┬──── ───┬───
              166.104   239.96
Network Address: 166.104.0.0 (or 166.104)
Host Number:     239.96
Netmask:         255.255.0.0 (or ffff0000)

CIDR Notation:   166.104.239.96/16
                 ─────────────┬─ ─┬
                      주소     │  │
                              └──┴─ 16비트가 network prefix

CIDR 표기법: /16은 왼쪽에서부터 16비트가 네트워크 프리픽스라는 의미

Classful IP Addresses (1980s~1993)

클래스 기반 주소 체계

📚Classful Addressing: 초기 인터넷 주소를 Class A/B/C로 구분하여 암묵적으로 네트워크 크기를 결정하는 방식

클래스 구분:

Class A: Network prefix는 8 bits (0으로 시작)
Class B: Network prefix는 16 bits (10으로 시작)
Class C: Network prefix는 24 bits (110으로 시작)
Class D: Multicast (1110으로 시작)
Class E: 예비용 (1111로 시작)

Class별 구조

Class A:

 0   7 8                                               31
├─┬───┴──────────────────────────────────────────────────┤
│0│  Network (7 bits)  │      Host (24 bits)            │
└─┴────────────────────┴────────────────────────────────┘
Networks: 128 (2^7)
Hosts/Network: 16,777,216 (2^24)

Class B:

 0 1   15 16                                            31
├─┬─┬───┴──────────────────┬────────────────────────────┤
│1│0│ Network (14 bits)    │   Host (16 bits)           │
└─┴─┴──────────────────────┴────────────────────────────┘
Networks: 16,384 (2^14)
Hosts/Network: 65,536 (2^16)

Class C:

 0 1 2   23 24                                          31
├─┬─┬─┬───┴──────────────────────────┬───────────────────┤
│1│1│0│  Network (21 bits)           │ Host (8 bits)     │
└─┴─┴─┴──────────────────────────────┴───────────────────┘
Networks: 2,097,152 (2^21)
Hosts/Network: 256 (2^8)

Class별 주소 범위

클래스	주소 범위	상위 비트	용도	전체 비율	네트워크 수	호스트 수
A	0.0.0.0~127.255.255.255	0	유니캐스트/특별한 용도	1/2	128	16,777,216
B	128.0.0.0~191.255.255.255	10	유니캐스트/특별한 용도	1/4	16,384	65,536
C	192.0.0.0~223.255.255.255	110	유니캐스트/특별한 용도	1/8	2,097,152	256
D	224.0.0.0~239.255.255.255	1110	멀티캐스트	1/16	해당 없음	해당 없음
E	240.0.0.0~255.255.255.255	1111	예비용	1/16	해당 없음	해당 없음

IP Address Space 분포

  0.0.0.0         128.0.0.0      192.0.0.0   224.0.0.0  240.0.0.0
     │                │               │           │         │
┌────▼────────────────▼───────────────▼───────┬───▼───┬─────▼──┐
│         A          │       B       │   C    │   D   │   E    │
└────────────────────┴───────────────┴────────┴───────┴────────┘
     50%                25%            12.5%    6.25%   6.25%

Classful Addressing의 문제점

3 Big Problems (1990년대 초)

❌ Problem 1: 주소 고갈

1994년까지 Class B 주소의 50% 이상이 이미 할당됨
1995년쯤 Class B 주소가 완전히 고갈될 것으로 예상
Class A, Class B 주소가 모두 소진됨

❌ Problem 2: Flat Address Space

백본 라우터의 라우팅 테이블에 모든 네트워크 주소마다 엔트리 필요
Class C 네트워크가 널리 사용되면서 라우팅 테이블 크기 폭발
1993년 기준 라우팅 테이블이 65,000개 엔트리로 성장
라우터 성능 저하 우려

❌ Problem 3: 유연성 부족

Class A/B는 너무 큼 (>64,000 호스트)
Class C는 너무 작음 (254 호스트)
예: 10,000개 호스트가 필요한 조직
- Class B는 과도함 (54,000개 낭비)
- Class C는 부족함 (40개 필요 → 라우팅 테이블 40개 엔트리)

Classful Address 할당 추이

네트워크 할당 증가 그래프 (1983-1995):

Networks
(thousands)
    70│                                            ⬛
    60│                                    ⬛
    50│                              ⬛
    40│                         ⬛
    30│
    20│                   ⬛                        ⬜ Class A
    10│             ⬛                              🟥 Class B
     0│⬛ ⬛ ⬛ ⬛ ⬛═══🟥═══🟥═══🟥═══🟥══🟥       ⬛ Class C
      └─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─
      1983  1985  1987  1989  1991  1993  1995

“The End of the World? Not quite yet” (1990년 기사) Class B 주소 풀이 고갈되면서 인터넷 종말론이 제기되었으나, CIDR의 도입으로 위기를 극복

CIDR: Classless Inter-Domain Routing

CIDR의 등장 (1993년)

📚CIDR (Classless Inter-Domain Routing): Class 개념을 없애고 가변 길이 네트워크 프리픽스를 사용하는 주소 체계

Goals:

IP 주소 공간의 새로운 해석
IP 주소 할당 효율성 증대
Route aggregation을 통한 라우팅 테이블 최소화

Features:

❌ No classes! 클래스 개념 완전 폐기
✅ Network prefix 길이를 자유롭게 지정
✅ /x 표기법으로 prefix 길이 명시

CIDR Addressing 구조

Network number = IP address + Mask

IP Address:  12.4.0.0
IP Mask:     255.254.0.0

Binary 표현:
Address:  00001100 00000100 00000000 00000000
Mask:     11111111 11111110 00000000 00000000
          ───────────────┬──────────┴──────────
          Network Prefix (15 bits)  | Hosts

CIDR Notation: 12.4.0.0/15 또는 12.4/15

CIDR Address Blocks

일반적인 CIDR 블록 크기:

CIDR Prefix	호스트 수	비트 계산	용도 예시
/27	32	2^5	소규모 사무실
/26	64	2^6	작은 건물
/25	128	2^7	중소 기업
/24	256	2^8	일반 서브넷
/23	512	2^9	중간 규모 네트워크
/22	1,024	2^10	대학 건물
/21	2,048	2^11	캠퍼스 네트워크
/20	4,096	2^12	작은 ISP
/19	8,192	2^13	중간 ISP
/18	16,384	2^14	대형 기업
/17	32,768	2^15	큰 ISP
/16	65,536	2^16	대형 네트워크

주소 범위 예시:

Prefix	Binary (일부)	Address Range
0.0.0.0/0	00000000 00000000 00000000 00000000	0.0.0.0~255.255.255.255
128.0.0.0/1	10000000 00000000 00000000 00000000	128.0.0.0~255.255.255.255
128.0.0.0/24	10000000 00000000 00000000 00000000	128.0.0.0~128.0.0.255
198.128.128.192/27	11000110 10000000 10000000 11000000	198.128.128.192~223
165.195.130.107/32	10100101 11000011 10000010 01101011	165.195.130.107

CIDR와 Address Assignments

ISP 기반 계층적 할당

배경:

Backbone ISP가 큰 IP 주소 블록을 할당받음
그 블록을 고객들에게 재할당

예시 시나리오:

ISP가 소유: 206.0.64.0/18 (16,384개 주소)
고객이 필요: 800개 호스트

Classful 방식:
  ❌ Class B 할당 → 64,700개 낭비
  ❌ Class C 4개 할당 → 라우팅 테이블 4개 엔트리

CIDR 방식:
  ✅ /22 블록 할당 (206.0.68.0/22)
  ✅ 1,024개 주소 할당
  ✅ 라우팅 테이블 1개 엔트리만 필요!

Hierarchical Address Allocation

                    12.0.0.0/8
                        │
          ┌─────────────┼─────────────┐
          │             │             │
     12.0.0.0/15   12.2.0.0/16   12.253.0.0/16
          │             │             │
      ┌───┴───┐     ┌───┴───┐     ┌───┴────┐
  12.3.0.0/22 ...  12.3.4.0/24   12.253.0.0/19  ...
      │                 │             │
  12.3.4.0/24      12.3.254.0/23  12.253.64.0/19
      │                             ├── 12.253.64.108/30
      :                             ├── 12.253.96.0/18
                                    └── 12.253.128.0/17

Prefix 기반 라우팅의 장점:

인터넷 확장성 향상
연속적인 청크(prefix) 단위로 주소 할당
Prefix 기반 라우팅으로 테이블 크기 최소화

Route Aggregation (경로 집약)

Scalability: Address Aggregation

📚Route Aggregation: 여러 개의 작은 네트워크를 하나의 큰 prefix로 통합하여 라우팅 테이블 크기를 줄이는 기법

예시:

Provider: 201.10.0.0/21 할당받음 (201.10.0.x ~ 201.10.7.x)

        ┌─────────────────┐
        │    Provider     │
        └────────┬────────┘
          201.10.0.0/21   ← 외부 라우터는 이것만 알면 됨!
                 │
    ┌────────────┼────────────┬──────────┐
    │            │            │          │
201.10.0.0/22 201.10.4.0/24 201.10.5.0/24 201.10.6.0/23
 (Customer 1)  (Customer 2)  (Customer 3)  (Customer 4)

핵심 장점:

외부 인터넷 라우터는 201.10.0.0/21 하나만 알면 됨
Provider가 내부적으로 적절한 고객에게 전달
라우팅 테이블 크기 획기적 감소

CIDR and Routing Information

복잡한 계층 구조 예시:

                    ┌─────────────┐
                    │  Internet   │
                    │  Backbone   │
                    └──────┬──────┘
                           │
                    ┌──────▼──────┐
                    │   ISP X     │
                    │  owns:      │
                    │ 206.0.64/18 │
                    │ 204.188.0/15│
                    │ 209.88.232/21│
                    └──┬────────┬─┘
                       │        │
          ┌────────────┘        └────────────┐
          │                                  │
    ┌─────▼─────┐                    ┌──────▼──────┐
    │Company X  │                    │   ISP y     │
    │206.0.68/22│                    │209.88.237/24│
    └───────────┘                    └──┬──────┬───┘
                                        │      │
                             ┌──────────┘      └──────────┐
                             │                            │
                       ┌─────▼─────┐              ┌───────▼──────┐
                       │  Org z1   │              │   Org z2     │
                       │209.88.237 │              │ 209.88.237   │
                       │   .192/26 │              │    .0/26     │
                       └───────────┘              └──────────────┘

라우팅 정보 전파:

Backbone → ISP X: “206.0.64/18, 204.188.0/15, 209.88.232/21로 가는 트래픽 모두 ISP X로”
ISP X → Company X: “206.0.68/22”
ISP X → ISP y: “209.88.237/24”
ISP y → Organizations: “209.88.237.192/26” vs “209.88.237.0/26”

계층적 라우팅의 핵심: Backbone은 Company X, ISP y, Organizations를 전혀 몰라도 됨!

SUBNET (서브넷팅)

Subnetting의 필요성

Problem:

조직 내부에 여러 독립적으로 관리되는 네트워크가 존재
각각에 별도의 네트워크 주소를 할당하면 관리가 어려움

         ┌───────────────────────────┐
         │   University Network      │
         │                           │
         │   ┌──────────┐            │
         │   │Engineering│            │
         │   │  School   │            │
         │   └──────────┘             │
         │                           │
         │  ┌──────┐   ┌─────────┐  │
         │  │Medical│   │ Library │  │
         │  │School │   └─────────┘  │
         │  └──────┘                 │
         └───────────────────────────┘

Solution 1: 각 네트워크에 별도 주소 할당

❌ 관리 어려움
❌ 외부에서 각각 addressable해야 함

Solution 2: Subnetting

✅ IP 주소 구조에 한 단계 계층 추가
✅ 내부적으로만 서브넷 구조 사용
✅ 외부에서는 단일 네트워크로 보임

Basic Idea of Subnetting

개념:

Host number 부분을 Subnet number와 (더 작은) Host number로 분할
3계층 구조 형성

구조 변화:

Before:
┌─────────────────┬──────────────────────────┐
│ Network Prefix  │     Host Number          │
└─────────────────┴──────────────────────────┘

After:
┌─────────────────┬──────────────┬───────────┐
│ Network Prefix  │Subnet Number │Host Number│
└─────────────────┴──────────────┴───────────┘
                 Extended Network Prefix

장점:

✅ 서브넷을 조직 내에서 자유롭게 할당
✅ 내부적으로 분리된 네트워크로 취급
✅ 외부에서는 서브넷 구조 불가시

Subnetmask

Subnet Mask의 역할

📚Subnetmask: Extended network prefix(서브넷까지 포함한 네트워크 부분)의 길이를 나타내는 비트 마스크

예시:

IP Address:    128.143.137.144
Subnetmask:    255.255.255.0

Binary:
Address:  10000000 10001111 10001001 10010000
Mask:     11111111 11111111 11111111 00000000
          ─────────────────────────┬─ ────┬───
          Extended Network Prefix    Host Number
          (Network + Subnet)

주소 구조 해석:

부분	값	설명
Network	128.143	네트워크 주소
Subnet	137	서브넷 번호
Host	144	호스트 번호
Network Address	128.143.0.0/16	전체 네트워크
Subnet Address	128.143.137.0/24	서브넷 주소
Host Address	128.143.137.144	호스트 주소

Subnet 예시

Hanyang University (166.104.0.0/16):

              ┌───────────────────────┐
              │  166.104.0.0/16       │
              │  University Network   │
              └───────┬───────────────┘
                      │
      ┌───────────────┼───────────────┬───────────┐
      │               │               │           │
 166.104.239.0/24 166.104.231.0/24  166.104.102.0/24  166.104.45.0/24
 Engineering       Medical          Library          Admin

각 서브넷은 독립적으로 관리:

sw.hanyang.ac.kr: 166.104.239.96
- Network: 166.104
- Subnet: 239
- Host: 96
- Subnetmask: 255.255.255.0 (/24)

Subnetting 동작 원리

No Subnetting

문제 상황:

┌──────────┐   ┌──────────┐   ┌──────────┐   ┌──────────┐
│  .137.32 │   │ .137.144 │   │  .71.21  │   │ .71.201  │
│  /16     │   │   /16    │   │   /16    │   │  /16     │
└────┬─────┘   └────┬─────┘   └────┬─────┘   └────┬─────┘
     └──────────────┴──────────────┴──────────────┘
                    128.143.70.0/16
              (모두 같은 네트워크로 인식)

Subnetmask: 255.255.0.0 (/16)
모든 호스트가 서로를 같은 네트워크에 있다고 생각
실제로는 물리적으로 분리되어 있어도!

With Subnetting

올바른 구성:

┌──────────┐   ┌──────────┐         ┌──────────┐   ┌──────────┐
│  .137.32 │   │ .137.144 │         │  .71.21  │   │ .71.201  │
│  /24     │   │   /24    │         │   /24    │   │  /24     │
└────┬─────┘   └────┬─────┘         └────┬─────┘   └────┬─────┘
     └──────────────┘                     └──────────────┘
    128.143.137.0/24                     128.143.71.0/24
       Subnet 1                              Subnet 2
     ─────────────────────┬───────────────────────────
                    128.143.0.0/16

Subnetmask: 255.255.255.0 (/24)
Extended network prefix가 같은 호스트들만 같은 네트워크
서브넷 간에는 라우터 필요

서브넷 예시 (한양대학교)

                       ┌──────────┐
                       │ Internet │
                       └─────┬────┘
                             │ 128.32.x.x를 오가는
                             │ 모든 트래픽
                    ┌────────▼────────┐
                    │   사이트 경계    │
                    │     라우터      │
                    └────┬─────────┬──┘
                         │         │
            128.32.1.1   │         │  128.32.2.9
                         │         │
            ┌────────────▼──┐   ┌──▼────────────┐
            │ 128.32.1.x    │   │ 128.32.2.x    │
            └───┬───────┬───┘   └───┬───────┬───┘
                │       │           │       │
           128.32.1.14  ...    128.32.2.122 ...

사이트 전체에 대한 서브넷 마스크: 255.255.255.0

VLSM (Variable Length Subnet Mask)

VLSM 개념

📚VLSM: 하나의 네트워크 내에서 서브넷마다 다른 길이의 서브넷 마스크를 사용하는 기법

특징:

모든 서브넷이 동일한 크기일 필요 없음
필요에 따라 서브넷을 더 작은 서브넷으로 분할 가능
주소 공간 효율적 사용

VLSM 예시: 계층적 분할

Original Network: 201.45.222.0/24 (254 hosts)

Step 1: /24를 /25 두 개로 분할
┌────────────────────────────────────────────────┐
│  201  │  45  │  222  │ 0  │  126 Hosts         │ 201.45.222.0/25
├────────────────────────────────────────────────┤
│  201  │  45  │  222  │ 1  │  126 Hosts         │ 201.45.222.128/25
└────────────────────────────────────────────────┘

Step 2: 201.45.222.128/25를 /26 두 개로 분할
┌────────────────────────────────────────────────┐
│  201  │  45  │  222  │ 1 │ 0 │  62 Hosts       │ 201.45.222.128/26
├────────────────────────────────────────────────┤
│  201  │  45  │  222  │ 1 │ 1 │  62 Hosts       │ 201.45.222.192/26
└────────────────────────────────────────────────┘

Step 3: 201.45.222.192/26을 /28 네 개로 분할
┌────────────────────────────────────────────────┐
│  201  │  45  │  222  │ 1 │ 1 │ 0 │ 0 │ 14 Hosts│ 201.45.222.192/28
├────────────────────────────────────────────────┤
│  201  │  45  │  222  │ 1 │ 1 │ 0 │ 1 │ 14 Hosts│ 201.45.222.208/28
├────────────────────────────────────────────────┤
│  201  │  45  │  222  │ 1 │ 1 │ 1 │ 0 │ 14 Hosts│ 201.45.222.224/28
├────────────────────────────────────────────────┤
│  201  │  45  │  222  │ 1 │ 1 │ 1 │ 1 │ 14 Hosts│ 201.45.222.240/28
└────────────────────────────────────────────────┘

VLSM 실제 네트워크 예시

                          128.32.0.0/16
                    ┌──────────┴──────────┐
                    │   Site Border       │
                    │     Router          │
                    └──┬───────────────┬──┘
         128.32.1.1/24│               │128.32.2.9/24
                      │               │
         ┌────────────▼┐             ┌▼─────────────┐
         │128.32.1.0/24│             │Internal      │
         │(256 hosts)  │             │Router        │
         └─────────────┘             └┬──────┬──────┘
         128.32.1.14                  │      │
                          128.32.230.129/26  │128.32.2.126/24
                             (64 hosts)      │
                                 128.32.230.{128-191}/26
                                             │128.32.2.130/25
                                             │
                                    128.32.2.{128-255}/25
                                       (128 hosts)

호스트 수 계산:

/24: 2^8 = 256 hosts
/25: 2^7 = 128 hosts
/26: 2^6 = 64 hosts

Scalability Improved with CIDR

예시 네트워크:

LAN 1: 1.2.3.0/24                     LAN 2: 5.6.7.0/24
┌──────┬──────┬────────┐         ┌──────┬──────┬────────┐
│1.2.3.│1.2.3.│1.2.3.  │         │5.6.7.│5.6.7.│5.6.7.  │
│  .4  │  .7  │  .156  │   ...   │  .8  │  .9  │  .212  │
└──┬───┴──┬───┴───┬────┘         └──┬───┴──┬───┴───┬────┘
   │      │       │                 │      │       │
   └──────┴───────┴─────┬───────────┴──────┴───────┘
                        │
                    ┌───▼───┐    WAN    ┌────────┐    WAN
                    │Router │─────────○─│ Router │─────────
                    └───────┘            └────────┘

Forwarding Table:
┌──────────────┬─────────┐
│ 1.2.3.0/24   │ → LAN 1 │
│ 5.6.7.0/24   │ → LAN 2 │
└──────────────┴─────────┘

Easy to Add New Hosts

새로운 호스트 추가 (5.6.7.213):

LAN 2에 새로운 호스트 5.6.7.213 추가
         ↓
라우터 업데이트 필요 없음!
         ↓
5.6.7.0/24 prefix에 이미 매치됨 ✅

장점:

라우터의 포워딩 테이블 업데이트 불필요
prefix 기반 매칭으로 자동으로 처리됨
확장성 극대화

Subnetting의 장점

Advantages of Subnetting

3계층 구조:

Network: 전체 조직 네트워크
Subnet: 부서/건물별 네트워크
Host: 개별 호스트

핵심 장점:

✅ 1. 라우터 복잡도 감소

외부 라우터는 서브넷 구조를 알 필요 없음
라우팅 테이블 크기 감소

✅ 2. 유연한 관리

각 서브넷을 독립적으로 관리
VLSM으로 효율적 주소 할당

✅ 3. 보안 및 성능

브로드캐스트 도메인 분리
네트워크 트래픽 격리

Note: 서브넷 마스크 길이는 모든 서브넷에서 동일할 필요 없음 → VLSM 가능!

Special IP Addresses

1. Multicast Address (Class D)

📚Multicast Address: 하나의 패킷을 여러 인터페이스에 전송하는 1:many 통신

특징:

Source IP: 전송자의 IP 주소 사용하지 않음
해당 multicast group 주소 사용

주요 Multicast 주소:

224.0.0.1: All hosts (모든 인터페이스)
224.0.0.2: All routers (모든 라우터)

범위:

Range Start	Range End	Description
224.0.0.0	224.0.0.255	Well-known multicast addresses
224.0.1.0	238.255.255.255	Globally-scoped (Internet-wide)
239.0.0.0	239.255.255.255	Administratively-scoped (local)

2. Broadcast Address

📚Broadcast Address: 네트워크의 모든 호스트에게 전달되는 주소

계산 방법:

Network/Subnetwork 부분 → 해당 값
Host 필드의 모든 비트 → 1

예시: 128.32.1.0/24
Address:       10000000 00100000 00000001 00001110
Complement     00000000 00000000 00000000 11111111
of Mask:
OR Result:     10000000 00100000 00000001 11111111
               → 128.32.1.255 (Broadcast Address)

두 가지 유형:

1. Limited Broadcast: 255.255.255.255

✅ Subnet 안에서만 전달
❌ 외부로 나가지 않음
사용 예: ping -b 255.255.255.255

2. Directed Broadcast

Net-directed: 166.63.255.255
Subnet-directed: 166.63.160.255

Smurf Attack (보안 이슈):

공격자의 악의적 행동:
  1. Ping request 생성 (Src_IP: 피해자 IP)
  2. 네트워크의 모든 호스트에게 broadcast
  3. 모든 호스트가 피해자에게 reply
  → 피해자 DDoS 공격 당함!

방어:
  → 대부분의 라우터는 directed broadcast를 discard함

보안: 현대 라우터는 directed broadcast를 기본적으로 차단하여 Smurf attack을 방지함

3. Private Addresses (RFC 1918)

📚Private Address: 외부 인터넷에서 라우팅되지 않는 내부 전용 IP 주소

용도:

🔒 “실험적 용도”로 예약됨
외부 인터넷으로 패킷이 나가면 drop됨
NAT와 함께 사용