IP의 정의와 역할

1. IP의 정의와 역할

IP(Internet Protocol)

IP는 네트워크 계층에서 데이터를 라우팅하는 기본 프로토콜이다.
인터넷에 연결되어 있는 모든 장치들을 식별할 수 있도록 각각의 장비에게 부여되는 고유 주소로 데이터 패킷이 출발지에서 목적지까지 올바르게 전달되도록 네트워크에서 호스트를 고유하게 식별한다.

역할

패킷 주소 지정
네트워크 간 데이터 전달 경로 결정

특징

사용자가 변경 가능한 논리 주소이다.
그룹을 의미하는 네트워크 주소와 호스트 주소로 나뉜다.
IP 주소는 32비트로 구성되며, 각 8비트 단위를 옥텟이라고 한다.

2. IP 주소 체계

	IPv4	IPv6
비트 수	32비트	128비트
주소 형식	4개의 십진수(0~255)	8개의 16진수 블록
주소 공간	약 43억 개	3.4×10³⁸개
예시	192.168.0.1	2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

3. IP 주소의 구성

IP = 네트워크 주소 + 호스트 주소

네트워크 주소
- 네트워크를 구분하는 주소로, 같은 네트워크 안에 있는 장치들은 동일한 네트워크 주소를 가진다.
- 네트워크 주소가 같으면 로컬 네트워크로 간주한다.
- 주소(서울 서초구 내곡동)
호스트 주소
- 네트워크 내 개별 장치를 식별하는 주소이다.
- 하나의 네트워크 안에서 각 호스트를 고유하게 구분한다.
- 상세주소 (1-749)

IP 주소: 192.168.64.112

네트워크 부분: 192.168.0 (2진수: 11000000.10101000.0000000)
호스트 부분: 112 (2진수: 01110000)

나눠지는 이유

네트워크가 효율적으로 작동할 수 있도록 라우터는 정보 패킷이 대상으로 하는 호스트의 네트워크만 알고있다. 라우팅 테이블에 저장된 정보를 사용하여 패킷을 대상 호스트의 네트워크로 전달한 후 호스트로 전달된다. 이 프로세스가 작동하기 위해 IP는 네트워크가 호스트 두 부분으로 구성된다.

4. IP 주소 클래스

네트워크와 호스트 주소를 구분하는 부분은 고정되어 있지 않다. 필요한 호스트 IP 개수에 따라 네트워크의 크기를 다르게 할당할 수 있는 클래스 개념을 도입했다.

클래스 기반 주소 체계 (Classful Addressing)

필요에 따라 네트워크를 크게 혹은 작게 나누어 IP를 할당한다.
주소의 맨 앞 숫자를 보고 해당 주소가 어떤 클래스에 속했는지 알 수 있다.

클래스	시작 주소	끝 주소	특성
A	1.0.0.0	126.255.255.255	대규모 네트워크	약 1,600만 개
B	128.0.0.0	191.255.255.255	중규모 네트워크	약 6만 5천 개
C	192.0.0.0	223.255.255.255	소규모 네트워크	약 250개

클래스풀에서는 한 개의 클래스 네트워크가 한 조직에 할당되면 비어 있는 주소라도 IP를 분할해 다른 기관이 사용할 수 없다. 상위 클래스를 할당받은 조직이 이 주소들을 제대로 사용하지 못하면 주소 낭비가 발생할 수 있다.

👉 클래스리스 주소 체계 (CIDR, Classless Inter-Domain Routing) 등장

클래스리스 주소 체계 (CIDR, Classless Inter-Domain Routing)

현대 인터넷의 주소 체계
클래스가 존재하지 않는 도메인간 라우팅 기법
네트워크 주소와 호스트 주소를 1비트 단위로 세밀하게 구분해 필요한 만큼 할당할 수 있다.
서브넷 마스크를 네트워크와 호스트 주소를 나누는 구분자로 사용한다.

구분	클래스풀(Classful)	클래스리스(CIDR)
유연성	고정된 네트워크/호스트 비율	가변적인 네트워크 크기
주소 낭비 문제	발생	최소화
서브넷 지원	제한적	서브네팅 필수 요소

5. 서브넷 마스크

서브넷을 구분하는 방법 중 하나
네트워크 주소와 호스트 주소를 구분하는 데 사용되는 32비트 숫자
- 1이 연속된 부분 = 네트워크 주소
- 0이 있는 자리 = 호스트 주소
주소에서 서브넷 마스크 값을 가지고 비트 and 연산을 해서 네트워크 아이디가 나와 일치 한다면 우리 네트워크로 유입되는 것으로 확인

네트워크 주소 계산법

IP 주소: 192.168.64.112
서브넷 마스크: 255.255.255.0
- 네트워크 주소: 192.168.64.0
- 호스트 주소: 0.0.0.112

프리픽스(prefix)

서브넷마스크를 표기하는 방법으로 네트워크 ID의 개수를 표기한다.
192.168.64.112/24
- 서브넷 마스크: 255.255.255.0
- 프리픽스 표기법: /24
  - 처음 24비트가 네트워크 주소를 나타낸다.

6. 서브네팅

IP주소를 효율적으로 나누어 사용하기 위해 네트워크-호스트 구분 기준을 사용자가 정해 원래 클래스 단위보다 잘게 쪼개는 것을 서브네팅이라고 한다.

기본 네트워크: 192.168.64.112/24

256개의 호스트 주소 지원.

서브네팅 후 (/25로 분할 시)

총 서브넷 수: 2개
서브넷 마스크 = 255.255.255.128

서브넷 범위

서브넷 번호	네트워크 주소
서브넷 1	`192.168.64.0`
192.168.64. 0 0000000 ~ 0 1111111	`192.168.64.1 ~ 192.168.64.126`
서브넷 2	`192.168.64.128`
192.168.64. 1 0000000 ~ 1 1111111	`192.168.64.129 ~ 192.168.64.254`

7. IP 주소 할당 방식

고정 IP

사용자가 수동으로 설정한 변하지 않는 IP 주소
항상 동일한 주소를 사용하기 때문에 외부에서 접근이 필요한 경우 적합하다.
예: 서버, 네트워크 장비(라우터, 프린터)

동적 IP

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 서버에 의해 자동 할당되는 IP 주소
일정 시간이 지나면 IP 주소가 변경될 수 있다.
사용하지 않는 IP는 재활용하여 낭비를 방지할 수 있다.
예: 일반 사용자 장치(PC, 스마트폰, 태블릿), 공공 네트워크

DHCP 서버가 없는 경우의 문제점
- 모든 장치에 수동으로 고정 IP를 설정해야 한다.
- 설정 오류 발생 가능성이 높고, 관리가 복잡해진다.
동적 IP의 장점은 효율성과 관리 용이성에 있으며, 고정 IP는 안정성과 외부 접근성이 좋다.

공인 IP

전 세계에서 유일한 IP
- 내/외부 상관없이 해당 IP에 접속할 수 있다.
CANN에서 국가별로 사용할 IP 대역을 관리한다. 우리나라는 한국인터넷진흥원(KISA)에서 국내 IP 주소들을 관리하고 있다.
통신업체(ISP, Internet Service Provider)가 IP를 부여받고 사람들은 가입을 통해 통신업체로부터 IP제공받아 인터넷을 사용한다. 이렇게 발급받은 IP가 공인 IP 이다.

사설 IP

하나의 네트워크 안에서 유일한 IP
- 내부에서만 접근할 수 있다.
내부 네트워크에서 사용되는 주소로, 인터넷에 직접 연결되지 않는다.
- 공유기까지 → 공인 IP
- 공유기에 연결되어 있는 기기 → 사설 IP 할당

구분	공인 IP	사설 IP
범위	인터넷 전체에서 고유	로컬 네트워크 내에서 고유
접속 가능성	외부 네트워크에서 접근 가능	외부에서 직접 접근 불가

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참고

https://docs.tosspayments.com/resources/glossary/ip

https://learn.microsoft.com/ko-kr/troubleshoot/windows-client/networking/tcpip-addressing-and-subnetting

https://www.cloudflare.com/ko-kr/learning/network-layer/what-is-a-subnet/

https://www.youtube.com/watch?v=b7Wk-6w5vgg

https://www.youtube.com/watch?v=-iMFsDdfoeI

IT 엔지니어를 위한 네트워크 입문