subnetting & CIDR

어떤 패킷을 다른 호스트로 송신하기 위해 인터넷에 산재해있는 라우터들은 각각의 서브네트워크를 담당하고 있다. 인터넷은 무수히 많은 서브네트워크의 총집합이라고 볼 수 있으며, 어떤 호스트가 소속되어 있는 서브네트워크를 알기 위해 IP주소를 네트워크ID와 호스트ID로 구분한다.

IP주소 = 네트워크ID + 호스트ID

Classful Subnetting

서브넷팅(subnetting)이란 어떤 네트워크의 규모(네트워크에 소속된 호스트의 수)를 정하는 것이다. classful subnetting은 서브네트워크의 규모를 클래스 단위로 정하여 구분한다.

A클래스를 예로 들어보자. 32비트의 IP주소에서 네트워크ID는 첫번째 8비트를 차지하고, 나머지 24비트는 호스트ID이다. 네트워크ID는 0000 0000 ~ 0111 1111 이므로 어떤 IP의 첫번째 옥텟이 0 이상 127 이하라면 그 IP주소는 A클래스 서브넷에 소속한 IP주소다.

CIDR(Class-less Inter Domain Routing)

만약 어떤 서브네트워크를 구축하는 데 총 257개의 IP주소가 필요하다고 하자. classful subnetting을 적용한다면 B클래스로 서브넷팅해야할 것이고 65, 536 - 257 = 65, 279개의 IP주소가 낭비될 것이다.

또한 어떤 라우터가 A클래스 규모의 서브네트워크를 가지고 있다면 라우팅 테이블에서 16,777,216개 만큼의 IP주소를 검색해야하므로 네트워크 속도 저하로 이어질 것이다. 이런 소모를 방지하기 위해 착안된 개념이 CIDR(Class-less Inter Domain Routing)이다.

CIDR에서는 IP주소에서 네트워크ID와 호스트ID를 구분해내기 위해 서브넷 마스크(subnet mask)를 IP주소와 AND연산 한다. IP주소 122.8.104.93 의 네트워크ID는 27비트만큼 차지한다고 할 때 122.8.104.93의 서브넷마스크는

1111 1111. 1111 1111. 11111111. 11100000 또는 255. 255. 255. 224 로 나타낼 수 있으며,

IP주소와 함께 122.8.104.93/27으로 표현한다. 122.8.104.93 와 서브넷마스크를 AND 연산하면 아래와 같다.

    01111010. 00001000. 01101000. 01011101
AND 11111111. 11111111. 11111111. 11100000
---------------------------------------------
    01111010. 00001000. 01101000. 01000000 

위 결과는 122.8.104.128인데, 27비트를 제외한 나머지 5비트가 호스트ID를 나타낸다. 호스트ID에는 몇 가지 예외가 있다.

• 호스트ID 비트가 모두 0인 경우는 호스트ID로 사용하지 않고 CIDR 블록으로 쓰인다.

• 호스트ID 비트가 모두 1인 경우는 Network계층에서 브로드캐스트를 할 때 쓰인다.

• 호스트ID가 1인 경우는 라우터의 IP주소로 쓰인다.

따라서 이 서브네트워크에 있는 실제 호스트의 개수는 2^(32-27) - 3 = 29가 된다.

• 122.8.104.93의 CIDR 블록 = 122.8.104.128/27

• 라우터의 IP =01111010. 00001000. 01101000. 01000001 = 122.8.104.129

• 브로드캐스트할 때 지정하는 IP = 01111010. 00001000. 01101000. 01011111 = 122.8.104.159

• 호스트의 IP대역 = 122.8.104.130 ~ 122.8.104.158

CIDR의 장점은 classful subnetting과 달리 서브넷의 크기를 유연하게 늘리고 줄일 수 있다는 것이다. 만약 CIDR 블록 122.8.104.128/27의 서브넷 크기를 늘리고 싶다면 필요한 만큼 서브넷마스크를 27보다 작게 변경하면 된다.