클라우드/AWS 개념 정리 EP 4 VPC 배우기 전 사전지식: IP, 서브넷, CIDR

사전지식: IP/Public IP/Private IP

네트워크 정리에서 나온 내용이겠지만 IP(Internet Protocol)은 네트워크 상 통신을 위해 부여되는 주소임.

원래 컴퓨터(정확히는 NIC=Network Interface Card)에 MAC 주소라는 고정된 주소가 박혀있는데, 얘만 써선 정확히 찾기가 힘듬.

그래서 IP 주소를 써서(네트워크 계층) 라우팅하는 것. IPv4 IPv6가 있지만 이건 따로 알아보도록하고..

Public IP는 말 그대로 공개된 IP라는 것. 즉 인터넷(네트워크)에서 공개적으로 엑세스가 가능하도록 한 IP 주소임. 즉 모든 인터넷 사용자가 접근이 가능하는 것.

반면 Private IP는 로컬 네트워크(라우터나 스위치 등 내부)에서 사용되는 IP임. 얘네는 인터넷 세상 밖으로 나가진 못하지만, 그 안에 내부 네트워크 내에선 라우터 등의 장비를 거치지 않기 때문에 내부적으로 통신할땐 빠르게 통신이 가능함.

IP는 네트워크 ID + 호스트 ID 구성으로 생겼음.

예를 들어 192.168.0.1 이라면 192.168.0이 네트워크 주소, 1이 호스트 ID를 의미함.

그래서 만약 192.168.0.10과 192.168.20이 있다면 두 IP는 같은 네트워크에 속한 IP임.

그리고 IPv4 기준으로 8비트(1바이트)씩 . 으로 4등분이 구분되어 있는데, 각각을 옥텟(Octet)이라 부름.

각 옥텟의 범위는 8비트니 0~255 범위를 가짐. 대충 총 42억개 정도를 가질 수 있는데, 이게 부족해짐에 따라 IPv6가 나온거임. (심지어 사용할 수 없거나 실험용 주소도 있어서 실제론 좀 더 적음)

이건 따로 공부하시고..

사전지식: IP 클래스

그럼 왜 굳이 옥텟을 나눴을까? 물론 보기 쉬우라고 나눈것도 있겠다만 이러한 옥텟 별로 클래스를 나누기 위함임.

클래스가 뭐냐.. 아까 IP는 네트워크 ID + 호스트 ID로 구성되어있다고 했는데, 그걸 구분하는 기준이 클래스임.

어디까지가 네트워크 ID고 어디까지가 호스트 ID인지를 나타내는게 클래스라는거.

나누는 이유는 네트워크의 규모와 사용 용도에 따라 호스트의 수를 정하는 것.

클래스에 대해 쉽게 이해하기 위해선 2진법에 대해 살짝이나마 아는게 편함.

Class A

대규모 네트워크에서 사용되는 클래스. 첫번째 옥텟이 2진수에서 0xxx xxxx로 시작함(시작 비트).

즉 맨 앞의 0이 고정되면서, 첫번째 옥텟의 범위가 0(0000 0000b) ~ 127(0111 1111)로 제한됨.

또한 호스트 ID는 첫번째 옥텟을 제외한 3개의 옥텟으로 표현할 수 있음.

0000 0000 . [ 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 ] (0.[0.0.0])
~
0111 1111 . [ 1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 ] (127.[255.255.255])

// [ ]는 호스트 ID를 의미함

그래서 네트워크 주소의 범위의 수는 7비트(2^7개, 첫번째 옥텟에서 1비트 제외), 호스트의 개수는 (2^24 - 2개, 3개의 옥텟)를 가짐.

왜 2개가 빠지는지에 대해선 잠시 후에 설명 할 예정. 미리 설명하자면 2개가 빠지는건 모든 클래스에서도 동일함.

만약 115.138.71.185 라는 IP가 있다면, 115는 0~127 사이의 범위이므로 클래스 A, 때문에 115는 네트워크 ID를 의미하며 138.71.185는 호스트 ID를 의미함.

0.x.x.x와 127.x.x.x는 일반적인 IP로 쓰지 않는다.

0.x.x.x(첫번째 옥텟 0)은 컴퓨터가 자신의 IP를 모르는 경우, 통신 시 사용되는 IP임.

예를 들어 IP를 할당 받기 전, 자신의 IP를 모를 때 DHCP에 0.0.0.0 IP 주소와 MAC 주소로 보내고, 받아온 IP를 자신의 IP로 설정함.

127.x.x.x(첫번째 옥텟 127)은 루프백(데이터를 보내면 다시 자신에게 돌아오는 것) 용도로 쓰이는 IP 주소로, 예를 들어 127.0.0.1은 자신을 가리키는 IP 주소임.

쉽게 말해 자신의 컴퓨터를 스스로 서버로 만들고, 그렇게 네트워크 구축 없이 네트워크 처럼 응답을 주고받을 수 있게 하는 것.

참고로 localhost는 127.0.0.1의 도메인 이름으로, 이건 변경이 가능하지만 대부분 같은 주소를 가리킨다고 보면 됨.

시작 비트를 제외한 나머지 비트가 전부 0이거나 255면 일반적인 IP로 사용할 수 없다.

아까 클래스 A의 호스트는 2^24 - 2로 제한된다고 하였는데, 여기서 2가 바로 시작 비트를 제외란 나머지 비트가 전부 0이거나 255일때를 의미함.

나머지 비트가 전부 0이라면 해당 네트워크 ID 자체를 가리키고, 전부 255라면 브로드캐스트 주소임.

만약 IP가 10.0.0.0 이라면 네트워크 ID 10 그 자체를 의미, IP가 10.255.255.255를 의미하면 해당 네트워크 ID(10)에 속한 모든 네트워크 호스트와 통신하라는 의미임.

(물론 실제로 그렇게 많은 호스트에게 보내지도 못할 뿐더러 후술할 서브넷 단위로 브로드캐스팅함)

Class B

중간 규모 정도의 네트워크에서 사용되는 클래스임.

첫 옥텟은 2진수에서 10xx xxx 이며, 네트워크 ID는 시작 옥텟 2개, 호스트 ID는 나머지 2개임.

범위는 아래와 같으며 마찬가지로 네트워크의 개수는 두 비트를 제외한 2^14개, 호스트의 개수는 2^16 - 2개임.

1000 0000 . 0000 0000 . [ 0000 0000 . 0000 0000 ] (128.0.[0.0])
~
1011 1111 . 1111 1111 . [ 1111 1111 . 1111 1111 ] (191.255.[255.255])

// [ ]는 호스트 ID를 의미함

Class C

소규모 정도의 네트워크에서 할당해서 씀.

첫 옥텟은 2진수에서 110x xxxx 이며, 네트워크 ID는 시작 옥텟 3개, 호스트 ID는 나머지 1개임.

범위는 아래와 같으며 마찬가지로 네트워크의 개수는 세 비트를 제외한 2^21개, 호스트의 개수는 2^8 - 2개임.

1100 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 . [ 0000 0000 ] (192.0.0.[0])
~
1101 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . [ 1111 1111 ] (223.255.255.[255])

// [ ]는 호스트 ID를 의미함

Class D, E

첫 옥텟의 범위가 224(1110 0000)~239(1110 1111), 240(1111 0000)~255(1111 1111)으로 제한되어 있고, 일반적인 용도가 아니기 때문에 호스트 이런거 없이 미리 정해진 IP가 있음.

몰라도 됨.

근데 사실 요즘엔 클래스는 안씀..

생각을 해보자. 예를 들어 어느 기업에서 필요로 하는 호스트의 개수는 1000개인데, 그럼 어느 클래스에 해당되는게 좋을까? A클래스에선 약 1670만개, B클래스에선 약 6만 5천개, C클래스에선 256개의 호스트를 가짐.

그럼 그 기업에선 B 클래스를 선택해야할텐데, 그럼 남는 6만 4천개 가량의 IP가 그대로 낭비됨.

즉 오히려 비효율적이게 된다는 것. 근데 왜 쓰지도 않는 클래스를 배웠냐? ⇒ 그걸 알아야 아래의 개념들을 이해할 수 있음.

아무튼 그래서 서브넷(Subnet)이란 개념이 등장함. 요즘엔 이걸 씀.

사전지식: 서브넷/서브넷 마스크

서브넷(Subnet)은 Sub + Network의 뜻을 가짐. 즉 네트워크가 분할되어 작은 네트워크로 나눠진 것.

이렇게 작게 분할하는걸 서브네팅(Subnetting)이라 함.

그래서 만약 아까 어느 기업에서 1000개의 호스트가 필요하다면, B클래스로 나누지 않고 서브네팅으로 1024개 정도의 IP만 나누는 것.

이렇게 서브네팅을 위해 IP를 계산하기 위해선 서브넷 마스크(Subnet Mask)라는게 필요함.

서브넷 마스크(Subnet Mask)

클래스 방식에선 클래스라는 개념으로 네트워크를 나누고 특정 범위를 네트워크 ID, 남는 뒷 부분을 호스트 ID로 지정했다면, 서브넷에선 서브넷 마스크로 네트워크 ID와 호스트 ID를 구분함.

서브넷 마스크도 IP와 같은 형식을 가지며, 즉 32비트로 나태냄.

그런데 서브넷 마스크는 형식이 2진수에서 연속된 1과 연속된 0이 이어져야함. 즉 아래처럼.

255 . 255 . 255 . 0
=>
1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1111 . 0000 0000

위와 같은 서브넷 마스크는 IP 뒤에 /24로 붙게 되는데, 눈치 빠르면 알거임. 슬래시(/) 뒤 숫자는 1이 몇개인지를 나타냄.

즉 192.168.0.1/24 라는 IP와 서브넷 마스크가 있다면 192.168.0이 네트워크 ID 부분이고, 호스트 ID 부분의 범위는 1~254(0과 255 제외)라는 것.

그래서 연속된 1과 연속된 0이 이어져야 했다는 거임.

(그게 아니라면 어디가 네트워크 부분인지, 호스트 부분인지 구분이 불가능함)

실제 장비나 컴퓨터에서도 AND 연산으로 계산하면 쉽게 네트워크 부분과 호스트 부분을 계산할 수 있음.

그럼 아까 배웠던 클래스에서 떠오르는게 있어야함. 클래스에선 클래스별로 호스트의 범위가 정해져 있다고 했는데, 이것도 당연히 서브넷 마스크로 나타낼 수 있음.

A 클래스는 네트워크 부분이 8비트니 /8, B 클래스는 /16, C 클래스는 /24가 되고, 얘네를 기본 서브넷 마스크라 부름.

사전지식: CIDR

클래스에서 서브넷 마스크라는게 있다고 배웠다. 그런데 전에 배웠지만 클래스는 남는 IP가 있어서 비효율적이라 했음. 그래서 클래스 개념 없이(Classless) IP의 호스트와 네트워크 부분을 나눌 수 있는게 CIDR임.

(Classless Inter Domain Routing)

사실 아까 서브넷 마스크에서 다 배운 내용임. 예를 들어서 A 클래스에선 서브넷 마스크가 /8, 즉 255.0.0.0 이라고 배웠는데 슬래시 다음 숫자를 적는게 CIDR 표기법임.

그리고 여기선 /9 같이 기본 클래스가 아닌 애들도 올 수 있는데, 이게 CIDR이고.

/9를 서브넷 마스크로 나타내면 255.128.0.0이 되겠지?

만약 193.213.53.2/9 라는 IP와 CIDR이 있다면, 아래와 같이 해석할 수 있음.

• 193.213.53.2 ⇒ 현재 IP 주소
• CIDR /9 ⇒ 서브넷 마스크 255.128.0.0
• 네트워크 주소 ⇒ 193.128.0.0
• 유효한 IP 범위 ⇒ 193.128.0.1 ~ 193.255.255.254

현재 IP 주소 => 193.213.53.2 (1100 0001 . 1101 0101 . 0011 0101 . 0000 0010)
서브넷 마스크 => 255.128.0.0  (1111 1111 . 1000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000)
네트워크 주소 => 193.128.0.0  (1100 0001 . 1000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000)
유효한 IP 범위:
193.128.0.1 (1100 0001 . 1000 0000 . 0000 0000 . 0000 0001)
~
193.255.255.254 (1100 0001. 1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1110)

추가) 만약 193.12.53.2/9 라는 IP와 CIDR이 있다면, 아래와 같이 해석할 수 있음.

• 193.12.53.2 ⇒ 현재 IP 주소
• CIDR /9 ⇒ 서브넷 마스크 255.128.0.0
• 네트워크 주소 ⇒ 193.0.0.0
• 유효한 IP 범위 ⇒ 193.0.0.1 ~ 193.127.255.254

현재 IP 주소 => 193.12.53.2 (1100 0001 . 0000 1100 . 0011 0101 . 0000 0010)
서브넷 마스크 => 255.128.0.0 (1111 1111 . 1000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000)
네트워크 주소 => 193.0.0.0   (1100 0001 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000)
유효한 IP 범위:
193.0.0.1 (1100 0001 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0001)
~
193.127.255.254 (1100 0001 . 0111 1111 . 1111 1111 . 1111 1110)

서브넷 마스크/CIDR 쉽게 계산하기

10진법으로 계산하면 헷갈리 아주 쉬움. 그래서 무조건 2진법으로 변환해서 계산하는게 편하고, 서브넷 마스크 계산할땐 AND 연산을 하면 됨.

방금 예제는 아래와 같이 계산됨.

IP            => 1100 0001 . 0000 1100 . 0011 0101 . 0000 0010
Subnet Mask   => 1111 1111 . 1000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 (/9)
Network Addr  => 1100 0001 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 (AND 연산)

Usable IP Min => 1100 0001 . 0000 0000 . 0000 0000 . 0000 0001
Usable IP Max => 1100 0001 . 0111 1111 . 1111 1111 . 1111 1110

그럼 아까 193.213.53.2/9도 쉽게 계산할 수 있겠지?

IP            => 1100 0001 . 1101 0101 . 0011 0101 . 0000 0010
Subnet Mask   => 1111 1111 . 1000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 (/9)
Network Addr  => 1100 0001 . 1000 0000 . 0000 0000 . 0000 0000 (AND 연산)

Usable IP Min => 1100 0001 . 1000 0000 . 0000 0000 . 0000 0001
Usable IP Max => 1100 0001 . 1111 1111 . 1111 1111 . 1111 1110

솔직히 이거 암산으론 우리 짬엔 어렵고(=못함) 틀리기도 쉬워서 그냥 계산기 쓰면 됨.

구글에 서브넷 마스크 계산기 검색 ㄱㄱ