◈ TCP/IP 어드레싱(Addressing) 및 서브넷팅(Subnetting) 기본의 이해
(적용범위 : Microsoft Windows 95 / 98, Microsoft Windows NT 운영체제 v3.1, NT Advanced Server v3.1 , NT Workstation v3.5 / 3.51 / 4.0, NT Server v3.5 / 3.51 / 4.0, Workgroup을 위한 Windows用 Microsoft TCP/IP-32 v3.11 / 3.11a / 3.11b, MS-DOS用 Microsoft Network Client v3.0)


▶ 개 요

Microsoft Windows를 사용하는 컴퓨터에서 TCP/IP 프로토콜 환경설정을 할 때에는, IP 주소, 서브넷 마스크(Subnet Mask), 표준 게이트웨이(Default Gateway) 등이 요구됩니다.
TCP/IP 환경설정을 제대로 하려면, TCP/IP 네트워크가 네트워크나 서브네트워크로 지정되고 분할되는 방식에 대해 이해하고 넘어갈 필요가 있습니다. 여기서는 IP 네트워크와 서브네팅에 대한 일반적인 개념을 소개하고자 합니다.

인터넷의 네트워크 프로토콜로서 TCP/IP가 성공할 수 있었던 주된 원인은, 그것이 상이한 크기의 네트워크와 상이한 유형의 시스템들을 서로 연결시켜 줄 수 있는 능력을 갖추고 있기 때문입니다. 이 네트워크들은 크게 세 가지로 분류되는데, 크기가 사전에 지정되어 있으며, 각각의 것은 ‘시스템 관리자’에 의해 보다 작은 서브네트워크들로 나누어 질 수 있습니다. 서브넷 마스크는 IP 주소를 두 부분으로 나누는데 이용됩니다. 한 부분은 호스트(컴퓨터 기타 프린터나 라우터 등의 장치)를 인식하고, 다른 부분은 그것이 속하게 될 네트워크를 인식하게 됩니다. IP 주소와 서브넷 마스크가 담당하는 작업을 보다 잘 이해하려면, IP 주소가 어떻게 구성되는가를 살펴봐야 합니다.

▶ IP 주소 : 네트워크와 호스트

IP 주소는 TCP/IP 네트워크 상의 호스트를 식별해 내는 각기 다른 32비트 숫자입니다.

IP 주소는 보통 ‘###.###.###.###’처럼 10진 소수 형식의 네 부분의 숫자로 표현됩니다. 서브넷 마스크가 호스트, 네트워크, 서브네트워크를 구별하는 방식을 이해하려면, 2진수로 된 IP 주소를 검사해 봅니다.
예를 들어, IP 주소 192.168.123.132는 2진수 32비트 숫자로는 11000000101010000111101110000100이 됩니다. 이 숫자는 일견하기에 개념을 잡기가 힘들 수 있으므로, 8개 씩 묶어서 점을 찍어 네 부분으로 나눕니다(이 8비트의 각 부분을 옥텥(octet)이라고 합니다.). 그러면, 위의 IP 주소는 11000000.10101000.01111011.10000100이 됩니다.

TCP/IP 광역 네트워크(WAN : Wide Area Network)가 네트워크 집합체로서 효율적인 작업을 수행하게 하기 위해, 라우터(router)가 네트워크(정보 패킷(packet)이 전송되도록 하기 위해 지정된 호스트의 정확한 위치를 모르는) 간의 데이터 패킷을 전송해 주게 됩니다. 라우터들은, 단지 그 호스트가 네트워크 구성의 일부인지만을 알고 있으며, 목적지가 되는 호스트의 네트워크에 패킷을 전달하기 위한 방식을 결정하기 위해 루트 테이블에 저장된 정보만을 이용합니다.
정보 패킷은 목적지의 네트워크에 전송된 후, 적절한 호스트로 전송됩니다.

IP 주소는 이러한 절차가 제대로 작동하도록 하기 위해 두 부분으로 나뉩니다.
앞부분은 네트워크 주소로 이용되며, 뒷부분은 호스트 주소로 이용됩니다.
예를 들면, 위의 예에서 본 192.168.123.132라는 IP 주소는 다음과 같이 두 부분으로 나뉘게 됩니다.
192.168.123. → 네트워크, .132 → 호스트
또는,
192.168.123.0 → 네트워크 주소, 0.0.0.132 → 호스트 주소

▶ 서브넷 마스크(Subnet Mask)

TCP/IP의 작동에 요구되는 두 번째 아이템인 서브넷 마스크는, TCP/IP 프로토콜에 의해 사용되는데 호스트가 로컬 서브넷에 있는지 원격 네트워크에 있는지를 결정하는 데 이용됩니다.

TCP/IP에서는 IP 주소의 네트워크 및 호스트 주소로 이용되는 부분들이 고정되어 있지 않기 때문에, 위에 나와 있는 네트워크 및 호스트 주소들이 결정되려면 더 많은 정보가 필요합니다. 그 정보는 ‘서브넷 마스크’라고 부르는 또 다른 32비트 숫자에 의해 제공됩니다. 이 경우, 서브넷 마스크는 255.255.255.0이 됩니다. 개념을 보다 명확히 하기 위해 2진수로 표현하게 되면, 서브넷 마스크는 11111111.11111111.11111111.0000000이 됩니다.

IP 주소와 서브넷 마스크를 같이 정렬시켜 보면, 네트워크 및 호스트의 몫이 다음과 같이 분리될 수 있습니다.
11000000.10101000.01111011.10000100 → IP 주소(192.168.123.132)
11111111.11111111.11111111.00000000 → 서브넷 마스크(255.255.255.0)

서브넷 마스크의 네 부분 중 ‘1’로 되어 있는 앞의 24비트는 네트워크 주소로 인식되며, ‘0’으로 되어 있는 뒤의 8비트는 호스트 주소로 인식되게 되어 다음과 같은 결과를 보입니다.
11000000.10101000.01111011.00000000 → 네트워크 주소(192.168.123.0)
00000000.00000000.00000000.10000100 → 호스트 주소(000.000.000.132)

위의 경우, 255.255.255.0 서브넷 마스크를 이용하면, 네트워크 ID가 192.168.123.0이고 호스트 주소가 0.0.0.132이라는 것을 알 수 있습니다. 정보 패킷이 192.168.123.0 서브넷(로컬 서브넷이건 리모트 네트워크이건)에 도달하고 그 목적 주소가 192.168.123.132이라면, 컴퓨터는 네트워크로부터 이를 받아서 처리하게 됩니다.
10진수 서브넷 마스크들을 2진수로 바꾸게 되면, 거의 모든 경우 왼쪽에 ‘1’, 오른쪽에 ‘0’이 편중하게 됩니다.

· 기타 서브넷 마스크
10진수 2진수
255.255.255.192 1111111.11111111.1111111.11000000
255.255.255.224 1111111.11111111.1111111.11100000

▶ 네트워크 등급(Network Classes)

IP 주소들은 몇 가지 종류로 나뉘어집니다. 일반적인 것들은 A, B, C 등급인데 D, E 등급도 있기는 하지만 일반적으로 최종 사용자들이 이용하지는 않습니다. 각 주소는 등급별로 서로 다른 표준 서브넷 마스크를 갖고 있습니다.
IP 주소의 첫번째 옥텥을 살펴보면 그 주소의 등급을 구별할 수 있습니다.

A 등급 네트워크들은 255.0.0.0을 표준 서브넷 마스크로 사용하며, 첫번째 옥텥에 0에서 126까지의 숫자를 지니고 있습니다. 예를 들어, 10.52.36.11이라는 주소는 첫번째 옥텥 10이 0에서 126 사이가 되므로, 이 주소는 A 등급의 주소가 됩니다.
B 등급 네트워크들은 255.255.0.0을 표준 서브넷 마스크로 사용하며, 첫번째 옥텥에 128에서 191까지의 숫자를 지니고 있습니다.
C 등급 네트워크들은 255.255.255.0을 표준 서브넷 마스크로 사용하며, 첫번째 옥텥에 192에서 223까지의 숫자를 지니고 있습니다.

표준 서브넷 마스크가 조직의 요구를 충족시키지 못하는 경우도 있는데, 이는 네트워크의 물리적 위상(位相) 때문일 수도 있고, 네트워크 또는 호스트의 숫자들이 표준 서브넷 마스크의 한도를 넘기 때문일 수도 있습니다.

다음에서는 네트워크들이 서브넷 마스크를 사용하면서 어떤 식으로 나뉘어지는지 설명합니다.

▶ 서브네팅(Subnetting)

A, B 또는 C 등급의 TCP/IP 네트워크는 ‘시스템 관리자’에 의해 보다 미세한 서브넷으로 나뉘어질 수 있습니다. 이것은, 실재(實在)적으로 사용되는 물리적 네트워크와 더불어, IP 주소 및 서브넷 등 추상적 개념의 공간인 인터넷의 논리적 주소망을 조정할 때 필요하게 됩니다.

IP 주소 블록(block)을 할당받은 ‘시스템 관리자’는, 이 주소에 쉽게 조화하도록 조직되어지지 않은 네트워크를 관리하게 될 겁니다. 예를 들어, TCP/IP 라우터로 연결된 3개 네트워크 상에 150개의 호스트를 갖춘 광역 네트워크를 보유하고 있다면, 각 네트워크는 50개의 호스트를 갖고 있습니다.
C 등급의 네트워크 192.168.123.0을 할당받았다는 것은, 그 150개의 호스트용으로 192.168.123.1에서 192.168.123.254까지의 주소를 사용할 수 있다는 뜻이 됩니다.

위의 예에서 192.168.123.0과 192.168.123.255는 사용할 수 없는데, 그 이유는 호스트 주소 영역인 네 번째 옥텥의 값이 모두 ‘1’이 되거나 모두 ‘0’이 될 수 없기 때문입니다. ‘0’의 주소는 호스트를 특정하지 않은 채 네트워크를 특정하여 사용했기 때문에 쓸모가 없고, ‘255(2진수로는 11111111)’의 주소는 네트워크 상의 모든 호스트에 메시지를 전달하는 브로드캐스트 주소(Broadcast address)입니다.
모든 네트워크나 서브넷에 있어서 첫번째 및 마지막 주소는 개인적인 호스트 주소로 할당될 수 없다는 것을 알고 있어야겠습니다.

이제 254개의 호스트에 IP 주소를 줄 수 있어야 합니다. 만일 150개의 컴퓨터가 단일 네트워크 상에 존재한다면 정말 작동이 잘 될 겁니다. 하지만, 지금 150개의 컴퓨터는 물리적으로 분리된 3개의 네트워크에 분산되어 있습니다. 각각의 네트워크를 위한 더 많은 주소 구획(block)을 요청하는 대신에 네트워크를 서브넷으로 나누어 다수의 물리적 네트워크에 있는 한 주소 블록을 사용할 수 있게 합니다.

이 경우, 서브넷 마스크를 이용하여 네트워크를 4개의 서브넷으로 나누게 되면, 네트워크 주소의 크기는 커지고 호스트 주소의 허용 범위는 축소됩니다. 다시 말해서, 평소에 호스트 주소를 위해 사용되던 몇 비트를 빌어와서 네트워크 주소 영역에 사용하는 것입니다.
서브넷 마스크 255.255.255.192는 각각 62개의 호스트를 갖춘 4개의 네트워크를 제공합니다. 2진수로 표현하면 11111111.11111111.11111111.11000000이 되겠죠. 마지막 옥텥의 앞쪽 두 자리는 네트워크 주소가 되므로, 다음과 같은 추가 네트워크를 얻게 됩니다.
00000000 (0), 01000000 (64), 10000000 (128), 11000000 (192)

서브넷 마스크 255.255.255.192를 사용하면, 192.168.123.0 네트워크는 192.168.123.0, 192.168.123.64, 192.168.123.128 및 192.168.123.192 등 네 개의 네트워크로 나뉩니다.
사용 가능한 호스트 주소는 다음과 같습니다.
192.168.123.1~62
192.168.123.65~126
192.168.123.129~190
192.168.123.193~254
앞에서도 설명한 바와 같이, 2진수의 호스트 주소에서 모두 ‘1’로 되거나 모두 ‘0’으로 된 주소는 소용이 없고, 첫번째 및 마지막 숫자도 사용할 수 없으므로, 0, 63, 64, 127, 128, 191, 192, 255 등의 주소는 쓸 수 없습니다.

이 운용 방식을 이해하기 위해, 192.168.123.71 및 192.168.123.133 두 가지 주소의 예를 들어 살펴 보도록 하겠습니다.
만일, 표준 C 등급 서브넷 마스크인 255.255.255.0을 사용하고 있다면, 위의 두 주소는 192.168.123.0이라는 동일한 네트워크 상에 존재합니다.
하지만, 255.255.255.192라는 서브넷 마스크를 이용하고 있다면, 192.168.123.71은 192.168.123.64 네트워크에, 192.168.123.133은 192.168.123.128 네트워크에 분리되어 존재하게 됩니다.

▶ 표준 게이트웨이(Default Gateways)

TCP/IP 컴퓨터가 다른 네트워크에 있는 호스트와 접속할 필요가 있다면, 보통 ‘라우터(Router)’라고 하는 장치를 통해 접속하게 됩니다.
TCP/IP에 있어서, 호스트에 특정된 라우터는 호스트의 서브넷을 다른 네트워크에 링크시켜 주며, 이는 ‘표준 게이트웨이’라고 불리게 됩니다.
여기서는 TCP/IP가 네트워크 상에서 다른 호스트에 도달하게 해주는 표준 게이트웨이에 정보 패킷을 전송할지 안할지를 결정하는 방법을 설명합니다.

TCP/IP를 이용하여 다른 장치에 접속하려 할 때, 호스트는 한정된 서브넷 마스크 및 목적지인 IP 주소 그리고, 서브넷 마스크 및 그 고유 IP 주소 이 두 가지를 비교하는 절차를 수행하게 됩니다.
비교의 결과는 컴퓨터로 하여금 목적지가 로컬 호스트인지 리모트 호스트인지를 파악할 수 있게 합니다.

만일, 이 비교 절차의 결과로 목적지가 로컬 호스트로 결정된다면, 컴퓨터는 간단히 로컬 서브넷에 정보 패킷을 전달하게 될 것이고, 리모트 호스트로 결정된다면, 컴퓨터는 TCP/IP 등록정보에 정해진대로 표준 게이트웨이로 패킷을 보낼 것입니다.
그러면, 그 패킷을 해당 서브넷에 정확히 전달하는 것은 라우터의 책임이 됩니다.

▶ 문제 해결

TCP/IP 네트워크 문제들은 컴퓨터의 TCP/IP 등록정보에 있는 세 가지 주요 목록의 환경설정이 제대로 이루어지지 않은 경우에 종종 발생합니다.
TCP/IP 환경설정의 에러들이 네트워크 운용에 어떤 영향을 미치는 지를 이해하게 된다면, 일상적인 TCP/IP 문제들은 해결할 수 있을 것입니다.

▷ 부정확한 서브넷 마스크

네트워크가 표준 마스크 대신 서브넷 마스크를 주소 등급으로 사용하는데 클라이언트에는 아직 표준 서브넷 마스크가 주소 등급으로 설정되어 있다면, 원거리의 네트워크는 상관 없겠지만 근거리의 네트워크에 접속하는 것은 실패하게 될 것입니다.
일례로, 위의 ‘서브네팅’ 항목에서 예시한 것처럼 네 개의 서브넷을 만들어 놓고, TCP/IP 환경설정에서는 255.255.255.0이라는 잘못된 서브넷 마스크를 사용하게 되면, 호스트들은 몇몇 컴퓨터가 다른 서브넷에 존재한다는 것을 결정할 수 없게 됩니다.
이렇게 되면, 패킷들은 동일한 C 등급 주소의 일부분인 다른 네트워크에 있는 호스트를 목적지로 삼게 되어 표준 게이트웨이로 보내지지 않게 됩니다.
보편적인 증상은, 컴퓨터가 자신의 로컬 네트워크에 있는 호스트들과 접속할 수 있고, 또 근거리에 있으면서 동일한 등급(A, B 또는 C)의 주소를 갖고 있는 것들을 제외한 모든 리모트 네트워크들과 접속을 할 수 있습니다.
이 문제를 해결하려면, 그 호스트를 위한 TCP/IP 환경설정에 있는 정확한 서브넷 마스크로 들어가야 합니다.

▷ 잘못된 IP 주소

만일, 분리된 서브넷에 있어야 하는 IP 주소를 로컬 네트워크에서 컴퓨터들에 부여한다면, 교신이 되지 않을 것입니다. 라우터를 통해 서로 패킷들은 보내려고 할 테지만 제대로 보낼 수는 없을 것입니다.
이 문제의 증상은 컴퓨터가 리모트 네트워크에 있는 호스트와는 교신을 할 수 있으나, 로컬 네트워크에 있는 몇몇 또는 모든 컴퓨터들과 접속할 수 없게 됩니다.
이 문제를 해결하려면, 물리적으로 동일한 네트워크에 있는 컴퓨터들은 모두 동일한 IP 서브넷에 있는 IP 주소를 갖도록 해야 합니다.

▷ 잘못된 표준 게이트웨이

잘못된 표준 게이트웨이로 설정된 컴퓨터는 자체 네트워크 구획에 있는 호스트들과는 접속할 수 있겠지만, 몇몇 또는 모든 리모트 네트워크에 있는 호스트들과의 접속은 실패하게 될 것입니다. 만일, 단일 네트워크가 하나 이상의 라우터를 지니고 있고, 잘못된 라우터가 표준 게이트웨이로 설정되어 있다면, 호스트는 일부 리모트 네트워크 외에는 교신할 수 없게 될 것입니다.
이러한 문제는, 통상 한 조직이 내부 TCP/IP 네트워크에 라우터를 갖추고 있는데 다른 라우터가 인터넷이 연결된 경우에 발생합니다.

▶ 용어 정리

⊙ 브로드캐스트 주소(Broadcast address)
호스트 주소 영역이 ‘11111111’인 IP 주소

⊙ 호스트(Host)
TCP/IP 네트워크 상의 컴퓨터 또는 기타 장치

⊙ 인터넷(Internet)
서로 연결되어 있고 IP 주소들의 공통 범위를 공유하는 전 세계적인
네트워크들의 집합체

⊙ IP
TCP/IP 네트워크나 인터넷을 통해 정보 패킷을 전송하는 데 사용되는
네트워크 프로토콜

⊙ IP 주소(IP Address)
TCP/IP 네트워크 또는 인터넷 상의 호스트를 위한 각기 다른 32비트 숫자

⊙ 네트워크(Network)
두 가지 의미로 사용되는데, 하나는 단일한 물리적 네트워크 구획 상에 있는
컴퓨터들을 의미하고, 다른 하나는 ‘시스템 관리자’에 의해 할당된 IP 네트워크
주소 범위를 의미

⊙ 네트워크 주소(Network address)
호스트 주소 영역이 ‘00000000’인 IP 주소

⊙ 옥텥(Octet)
32비트 IP 주소의 네 부분을 이루는 8비트의 숫자로서, 범위는 10진수로
0 ~ 255에 해당하는 00000000 ~ 11111111 까지.

⊙ 패킷(Packet)
TCP/IP 네트워크 또는 광역 네트워크에 의해 전송되는 data의 단위

⊙ 라우터(Router)
서로 다른 IP 네트워크 사이의 정보를 소통하게 해 주는 장치

⊙ 서브넷 마스크(Subnet Mask)
IP 주소에서 네트워크 및 호스트 영역을 구별하는 데 사용되는 32비트 숫자

⊙ 서브넷, 서브네트워크(Subnet or Subnetwork)
큰 네트워크를 동일한 크기로 나누어 만든 보다 작은 네트워크

⊙ TCP/IP
인터넷 및 대형 네트워크에서 일반적으로 폭넓게 사용되는 프로토콜,
표준,유틸리티 등의 세트.

⊙ 광역 네트워크(WAN : Wide area network)
라우터에 의해 분리된 작은 네트워크들의 집합체로서의 대형 네트워크.
인터넷이 초대형 광역 네트워크의 例.