[Network] 서브넷 마스크와 서브네팅 (feat. FLSM, VLSM)

들어가며

이번 글에서는 서브네팅의 기본 개념부터 시작해서, FLSM(Fixed Length Subnet Mask)과 VLSM(Variable Length Subnet Mask) 기법의 개념에 대해 상세히 다룰 예정입니다. 또한 CIDR 표기법과 서브넷 마스크의 원리를 이해할 수 있도록 다양한 예시를 들어 정리해보도록 하겠습니다.

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1. 서브네팅 개요

서브네팅이란?

서브네팅(Subnetting)은 하나의 큰 네트워크를 여러 개의 작은 네트워크로 분할하는 기술입니다. 이를 통해 IP 주소를 효율적으로 관리하고, 네트워크 성능을 최적화하며, 보안을 강화할 수 있습니다.

왜 서브네팅이 필요한가?

초기 IP 주소 체계에서는 클래스 단위로만 네트워크를 할당했습니다. 예를 들어 Class C 네트워크를 할당받으면 254개의 호스트 주소를 모두 사용해야 했습니다. 하지만 실제로 50대의 장비만 필요한 경우에도 나머지 200개 이상의 IP 주소가 낭비되는 문제가 발생했습니다.

서브네팅을 사용하면 다음과 같은 이점이 있습니다.

• IP 주소 효율성 향상: 필요한 만큼만 IP 주소를 할당하여 낭비를 최소화
• 브로드캐스트 도메인 축소: 네트워크를 분할하여 브로드캐스트 트래픽 감소
• 보안 강화: 부서별, 용도별로 네트워크를 분리하여 접근 제어 용이
• 네트워크 관리 효율화: 논리적으로 구조화된 네트워크 설계 가능
• 라우팅 최적화: 네트워크 계층 구조를 명확히 하여 라우팅 효율 증대

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2. 서브넷 마스크 개념

서브넷 마스크의 역할

서브넷 마스크는 IP 주소에서 네트워크 부분과 호스트 부분을 구분하는 역할을 합니다. 32비트로 구성되며, 네트워크 부분은 1로, 호스트 부분은 0으로 표시됩니다.

예를 들어, 192.168.1.10/24라는 IP 주소가 있을 때:

• IP 주소: 192.168.1.10
• 서브넷 마스크: 255.255.255.0 (24비트가 네트워크 부분)
• 네트워크 주소: 192.168.1.0
• 호스트 부분: 10

서브넷 마스크 표기법

서브넷 마스크는 두 가지 방식으로 표기할 수 있습니다.

 

십진 표기법 (Decimal Notation)

255.255.255.0
255.255.255.128
255.255.255.192

 

CIDR 표기법 (Prefix Length)

/24 → 255.255.255.0
/25 → 255.255.255.128
/26 → 255.255.255.192

주요 서브넷 마스크와 호스트 수

CIDR	서브넷 마스크	사용 가능한 호스트 수	총 IP 수
/24	255.255.255.0	254	256
/25	255.255.255.128	126	128
/26	255.255.255.192	62	64
/27	255.255.255.224	30	32
/28	255.255.255.240	14	16
/29	255.255.255.248	6	8
/30	255.255.255.252	2	4

사용 가능한 호스트 수는 총 IP 수에서 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소를 제외한 값입니다.

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3. CIDR (Classless Inter-Domain Routing)

CIDR의 등장 배경

1990년대 초반, 인터넷의 급속한 성장으로 IP 주소 고갈 문제가 심각해졌습니다. 기존의 클래스 기반 주소 체계는 유연성이 부족했고, 라우팅 테이블의 크기도 폭발적으로 증가했습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 CIDR이 도입되었습니다.

CIDR의 특징

CIDR은 클래스 개념을 없애고, 프리픽스 길이를 자유롭게 설정할 수 있도록 했습니다. 이를 통해 네트워크 크기를 필요에 맞게 조절할 수 있게 되었습니다.

 

CIDR 표기 예시

192.168.1.0/24 → Class C 크기 네트워크
10.0.0.0/8 → Class A 크기 네트워크
172.16.0.0/12 → 여러 Class B 네트워크를 묶은 슈퍼넷

슈퍼네팅 (Supernetting)

CIDR의 또 다른 활용은 여러 개의 작은 네트워크를 하나의 큰 네트워크로 통합하는 슈퍼네팅입니다. 이는 라우팅 테이블의 크기를 줄이는 데 효과적입니다.

 

슈퍼네팅 예시

192.168.0.0/24
192.168.1.0/24
192.168.2.0/24
192.168.3.0/24
→ 192.168.0.0/22로 통합 가능

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4. FLSM (Fixed Length Subnet Mask)

FLSM이란?

FLSM은 모든 서브넷에 동일한 크기의 서브넷 마스크를 적용하는 방식입니다. 서브넷 설계가 단순하고 구현이 쉽지만, IP 주소 낭비가 발생할 수 있습니다.

FLSM 서브넷 계산 실습

시나리오: 192.168.10.0/24 네트워크를 4개의 서브넷으로 분할

1단계: 필요한 서브넷 비트 계산

2^n ≥ 4 (필요한 서브넷 수)
n = 2 (2비트 필요)

 

2단계: 새로운 서브넷 마스크 결정

원래: /24
추가 비트: 2
새로운 마스크: /26 (255.255.255.192)

 

3단계: 각 서브넷 범위 계산

서브넷 1: 192.168.10.0/26 (192.168.10.0 ~ 192.168.10.63)
  - 네트워크 주소: 192.168.10.0
  - 사용 가능 범위: 192.168.10.1 ~ 192.168.10.62
  - 브로드캐스트: 192.168.10.63

서브넷 2: 192.168.10.64/26 (192.168.10.64 ~ 192.168.10.127)
  - 네트워크 주소: 192.168.10.64
  - 사용 가능 범위: 192.168.10.65 ~ 192.168.10.126
  - 브로드캐스트: 192.168.10.127

서브넷 3: 192.168.10.128/26 (192.168.10.128 ~ 192.168.10.191)
  - 네트워크 주소: 192.168.10.128
  - 사용 가능 범위: 192.168.10.129 ~ 192.168.10.190
  - 브로드캐스트: 192.168.10.191

서브넷 4: 192.168.10.192/26 (192.168.10.192 ~ 192.168.10.255)
  - 네트워크 주소: 192.168.10.192
  - 사용 가능 범위: 192.168.10.193 ~ 192.168.10.254
  - 브로드캐스트: 192.168.10.255

FLSM의 장단점

장점

• 설계 및 관리가 단순함
• 계산이 쉽고 직관적
• 문서화가 용이함

단점

• IP 주소 낭비 가능성
• 다양한 크기의 네트워크 요구사항을 충족하기 어려움

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5. VLSM (Variable Length Subnet Mask)

VLSM이란?

VLSM은 각 서브넷마다 다른 크기의 서브넷 마스크를 적용할 수 있는 방식입니다. 이를 통해 IP 주소를 더욱 효율적으로 활용할 수 있습니다.

VLSM 서브넷 계산 실습

시나리오: 192.168.20.0/24 네트워크를 다음과 같이 분할

• 영업부: 100대
• 개발부: 50대
• 관리부: 20대
• 라우터 간 연결: 2개 링크

1단계: 요구사항을 큰 순서대로 정렬

1. 영업부: 100대
2. 개발부: 50대
3. 관리부: 20대
4. 라우터 링크 1: 2대
5. 라우터 링크 2: 2대

 

2단계: 각 네트워크에 적절한 서브넷 할당

영업부 (100대 필요)

필요한 호스트: 100
2^7 = 128 > 100 (7비트 호스트 비트 필요)
서브넷 마스크: /25 (255.255.255.128)

서브넷: 192.168.20.0/25
네트워크 주소: 192.168.20.0
사용 가능 범위: 192.168.20.1 ~ 192.168.20.126
브로드캐스트: 192.168.20.127

 

개발부 (50대 필요)

필요한 호스트: 50
2^6 = 64 > 50 (6비트 호스트 비트 필요)
서브넷 마스크: /26 (255.255.255.192)

서브넷: 192.168.20.128/26
네트워크 주소: 192.168.20.128
사용 가능 범위: 192.168.20.129 ~ 192.168.20.190
브로드캐스트: 192.168.20.191

 

관리부 (20대 필요)

필요한 호스트: 20
2^5 = 32 > 20 (5비트 호스트 비트 필요)
서브넷 마스크: /27 (255.255.255.224)

서브넷: 192.168.20.192/27
네트워크 주소: 192.168.20.192
사용 가능 범위: 192.168.20.193 ~ 192.168.20.222
브로드캐스트: 192.168.20.223

 

라우터 링크 1 (2대 필요)

필요한 호스트: 2
2^2 = 4 > 2 (2비트 호스트 비트 필요)
서브넷 마스크: /30 (255.255.255.252)

서브넷: 192.168.20.224/30
네트워크 주소: 192.168.20.224
사용 가능 범위: 192.168.20.225 ~ 192.168.20.226
브로드캐스트: 192.168.20.227

 

라우터 링크 2 (2대 필요)

서브넷: 192.168.20.228/30
네트워크 주소: 192.168.20.228
사용 가능 범위: 192.168.20.229 ~ 192.168.20.230
브로드캐스트: 192.168.20.231

VLSM의 장단점

장점

• IP 주소 효율성 극대화
• 다양한 크기의 네트워크 요구사항 충족
• 네트워크 확장성 향상

단점

• 설계가 복잡함
• 관리 및 문서화에 주의 필요
• 계산 오류 가능성 증가

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마무리 및 정리

서브네팅은 네트워크 설계의 핵심 기술입니다. IP 주소를 효율적으로 관리하고, 네트워크 성능을 최적화하며, 보안을 강화하는 데 필수적인 개념입니다.

 

FLSM은 단순하고 관리하기 쉽지만 IP 주소 낭비가 발생할 수 있습니다. 반면 VLSM은 복잡하지만 IP 주소를 최대한 효율적으로 사용할 수 있습니다. FLSM과 VLSM 두 기법은 네트워크 규모와 요구사항에 따라 적절한 방식을 선택하여 사용해야 합니다.

 

다음 글에서는 ARP 프로토콜과 데이터 링크 계층의 주요 프로토콜에 대해 다뤄보겠습니다!