[Network] IPv4 서브넷 마스크와 CIDR 표기법 계산 정리

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네트워크를 설계하거나 호스트 IP를 할당할 때 기본이 되는 서브넷 마스크(Subnet Mask)의 동작 원리와 CIDR 표기법 기반의 대역 분할(Subnetting) 계산 과정을 알아보자. 1. 서브넷 마스크의 역할 IPv4 주소는 32비트 체계이며, 하나의 IP는 네트워크 ID(Network ID) 와 호스트 ID(Host ID) 두 부분으로 구성된다. 네트워크 ID : 특정 네트워크 브로드캐스트 도메인을 식별하는 영역 호스트 ID : 해당 네트워크 내부에서 개별 단말(인터페이스)을 식별하는 영역 서브넷 마스크는 32비트 IP 주소에서 어디까지가 네트워크 영역이고, 어디서부터가 호스트 영역인지를 구분하는 기준값 이다. 비트가 1 인 부분은 네트워크 ID, 0 인 부분은 호스트 ID로 매핑된다. 2. 2진수 AND 연산을 통한 네트워크 주소 도출 호스트는 목적지 IP로 패킷을 전송하기 전, 대상이 나와 동일한 로컬 네트워크에 있는지 라우터를 거쳐야 하는 외부 네트워크인지 판단해야 한다. 이때 자신의 IP와 서브넷 마스크를 2진수 AND 연산 하여 네트워크 주소를 추출한다. IP 주소 : 192.168.10.35 서브넷 마스크 : 255.255.255.0 구분 10진수 표기 2진수 표기 (32비트) IP 주소 192.168.10.35 11000000.10101000.00001010.00100011 서브넷 마스크 255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000 AND 연산 결과 192.168.10.0 11000000.10101000.00001010.00000000 비트 AND 연산 특성상 둘 다 1 인 자리만 1 이 되므로, 호스트 비트 자리는 모두 0 으로 소거되어 소속 네트워크 주소인 192.168.10.0 이 도출된다. 3. CIDR(Classless Inter-Domain Routing) 표기법 과거 클래스풀(Class A, B, C) 방식의 고정 길이 할당으로 인한 IP 낭비를 방지하기 위해, 서브넷 마스크의 1 비트 개수를 접두사(Prefix) 길이로 표기하는 방식이다. 255.255.255.0 $\rightarrow$ 1비트 24개 $\rightarrow$ /24 255.255.255.192 $\rightarrow$ 1비트 26개 $\rightarrow$ /26 255.255.255.240 $\rightarrow$ 1비트 28개 $\rightarrow$ /28 255.255.255.252 $\rightarrow$ 1비트 30개 $\rightarrow$ /30 4. 실무 빈출 서브넷 프리픽스 계산 예제 각 서브넷에서 첫 번째 주소(호스트 비트 전부 0) 는 네트워크 식별 주소, 마지막 주소(호스트 비트 전부 1) 는 브로드캐스트 주소로 예약된다. 따라서 실제 호스트에 할당 가능한 유효 IP 수는 다음과 같다. $$\text{가용 IP 수} = 2^{(\text{호스트 비트 수})} - 2$$ 예제 1. /26 대역 분할 (소규모 팀/VPC 서브넷) 호스트 비트 : $32 - 26 = 6$비트 전체 IP 수 : $2^6 = 64$개 실제 가용 IP 수 : $64 - 2 = 62$개 서브넷 마스크 : 255.255.255.192 192.168.1.0/24 를 /26 으로 분할할 경우: 서브넷 네트워크 주소 실제 할당 가능한 IP 범위 (Usable IP) 브로드캐스트 주소 1번 192.168.1.0 192.168.1.1 ~ 192.168.1.62 192.168.1.63 2번 192.168.1.64 192.168.1.65 ~ 192.168.1.126 192.168.1.127 3번 192.168.1.128 192.168.1.129 ~ 192.168.1.190 192.168.1.191 4번 192.168.1.192 192.168.1.193 ~ 192.168.1.254 192.168.1.255 예제 2. /28 대역 분할 (서버 팜/특정 서비스 그룹) 호스트 비트 : $32 - 28 = 4$비트 전체 IP 수 : $2^4 = 16$개 실제 가용 IP 수 : $16 - 2 = 14$개 서브넷 마스크 : 255.255.255.240 192.168.10.0/28 대역을 사용할 경우: 네트워크 주소 : 192.168.10.0 가용 IP 범위 : 192.168.10.1 ~ 192.168.10.14 브로드캐스트 주소 : 192.168.10.15 다음 서브넷 시작 주소: 192.168.10.16 예제 3. /30 대역 분할 (라우터 간 Point-to-Point 통신) 라우터와 라우터 사이 1:1 직결 구간처럼 단 2개의 인터페이스 IP만 필요할 때 IP 낭비를 최소화하기 위해 사용한다. 호스트 비트 : $32 - 30 = 2$비트 전체 IP 수 : $2^2 = 4$개 실제 가용 IP 수 : $4 - 2 = 2$개 서브넷 마스크 : 255.255.255.252 10.0.0.0/30 대역을 사용할 경우: 네트워크 주소 : 10.0.0.0 라우터 A IP : 10.0.0.1 라우터 B IP : 10.0.0.2 브로드캐스트 주소 : 10.0.0.3 5. 핵심 요약 및 빠른 참조표 CIDR Prefix 서브넷 마스크 호스트 비트 전체 IP 가용 IP 주 용도 /24 255.255.255.0 8 256 254 표준 로컬 네트워크(C클래스 기본) /26 255.255.255.192 6 64 62 클라우드 서브넷 분할 /28 255.255.255.240 4 16 14 소규모 격리망, DMZ /30 255.255.255.252 2 4 2 라우터 간 1:1 P2P 링크