[데이터통신 - 9] 네트워크 계층 (2)

서브넷

네트워크를 클래스로 구분하다보니 아래의 문제들이 발생했다.

• A라는 회사에서는 만개의 호스트 ID가 필요하다. C클래스의 호스트 ID개수는 254개라 어쩔 수 없이 B클래스를 할당받았지만 B클래스의 호스트 ID개수는 약 6만개로 5만개의 ip 주소가 사용되지 않는다. 즉 ip 주소 낭비가 발생한다.
• A 또는 B클래스를 할당받은 대규모 네트워크에서는 브로드캐스트 전송 시 많은 트래픽이 발생한다.

이런 문제들로 클래스로 구분해놓은 네트워크를 다시 여러 네트워크로 구분하는 기술인 서브넷팅이 나왔고 서브넷팅으로 분할된 네트워크를 서브넷이라 한다. 네트워크를 여러 서브넷으로 분할해 네트워크 마다 원하는 만큼의 ip 주소를 할당받을 수 있어 ip 주소 낭비를 막으며 브로드캐스트 전송 시 트래픽을 줄인다.

서브넷 마스크

서브넷팅을 하게 되면 앞의 호스트 ID 비트 일부가 네트워크 ID 비트가 된다. 즉 호스트 ID 비트를 줄여 네트워크 ID 비트를 늘리고 그만큼의 서브넷을 만든다. 클래스로 구분해 놓은 네트워크는 네트워크 ID 필드가 정해져 있기에 네트워크 ID를 바로 알 수 있지만 여기서 서브넷팅을 하니 ip 주소에서 앞의 몇비트가 네트워크 ID인지 알 수 없게 되었다. 그래서 서브넷 마스크라는 값을 사용한다. ip의 네트워크 ID와 호스트 ID를 구분하는 32비트 값을 서브넷 마스크라 한다. 네트워크 ID에 해당하는 비트는 1이고 호스트 ID에 해당하는 비트는 0값을 가진다. ip 주소에 서브넷 마스크를 마스킹하면 즉 비트 AND 연산을 하게 되면 네트워크 주소를 얻을 수 있다.

 

A클래스의 서브넷 마스크는 255.0.0.0이다. 프리픽스 표기법으로도 나타내는데 슬래시(/비트수)로 나타내는 것을 말한다. 255.0.0.0은 /8로 표기할 수 있다. 마찬가지로 B클래스의 서브넷 마스크는 255.255.0.0(/16)이 되고 C클래스의 서브넷 마스크는 255.255.255.0(/24)가 된다. C클래스 네트워크 192.168.1.0 (/24)를 2개의 서브넷으로 서브넷팅 해보자. 호스트 ID 필드에서 앞의 1비트가 네트워크 ID비트가 된다. 만약 4개로 서브넷팅하면 호스트 ID 필드에서 앞의 2비트가 네트워크 ID 비트가 된다.

서브넷팅

EX) 다음의 호스트 ip주소와 서브넷 마스크가 주어졌다. 서브넷 마스크를 사용해 네트워크 주소와 브로드캐스트 주소, 네트워크의 최대 호스트 수를 구해보자.

서브넷 마스크 사용 예

라우터의 구조

라우터는 서로 다른 네트워크와 통신할 수 있게 해줄 뿐 아니라 네트워크를 분리할 수 있게 해준다. 스위치(또는 허브)는 네트워크를 분리하지 못하며 모든 컴퓨터가 스위치와 동일한 네트워크에 속하게 된다.

라우터를 통한 네트워크 분리

호스트에서 다른 네트워크에 있는 호스트로 데이터를 보내려면 기본 게이트웨이 주소를 설정해야한다. 게이트웨이란 패킷이 네트워크 밖으로 나가기 위한 출입구를 말한다. 위 그림에서는 라우터를 뜻한다. 라우터가 패킷을 다른 네트워크로 보내기 때문에 라우터는 패킷이 밖으로 나가기 위한 출입구(게이트웨이)가 된다. 라우터, 공유기, L3 스위치 등 다양한 장비가 게이트웨이가 될 수 있다. 기본 게이트웨이 주소를 라우터의 ip 주소로 설정한다.

기본 게이트웨이 설정

위 그림을 보면 라우터의 포트마다 ip 주소가 등록되어 있다. 기본적으로 컴퓨터는 ip 주소를 여러개 가질 수 있다. 한 개의 랜카드에 여러 ip 주소를 등록할 수 있으며 여러 랜 카드를 장착해 각각 랜카드에 ip 주소를 등록할 수 있다. 라우터도 마찬가지이다. 각 포트마다 ip 주소를 등록할 수 있으며 한 네트워크 포트에 여러 ip 주소를 등록해 사용 가능하다.

라우팅

라우터가 패킷을 받으면 최적의 경로로 패킷을 전달하는 라우팅을 한다. 라우팅은 경로 정보가 등록되어 있는 테이블인 라우팅 테이블을 기반으로 하기에 라우팅 테이블에 먼저 경로 정보를 등록해야한다.