Part 10. CIDR 및 네트워크 트래픽/대역폭 개념

참고자료

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IP 표현법

흔히 익숙한 표현 형태인 172.16.254.1 이라는 IP는 어떻게 이런 숫자로 표현되는걸까?

위 그림을 보면 각 숫자별로 8비트로 쪼개진 2진법 표기로 표현하면 저러한 숫자가 나오게된다.

예를 들어, 172는 10101100이고 이는 2^2, 2^3, 2^5, 2^7이 합해진 결과이다.

 

그리고 이러한 모든 숫자 조합의 개수는 2^32가 된다. 

그리고 이 모든 IP를 3개의 클래스로 구분지을 수 있다.

A 클래스는 맨 앞이 0인 클래스, B는 10, C는 110으로 구분짓는다.

 

각 클래스가 가지는 네트워크와 호스트(IP 주소)는 몇개가 될까?

A 클래스

A클래스는 앞이 0인 클래스를 의미하고 위 그림처럼 나머지를 Network bit와 Host bit로 나눈다.

그래서 총 네트워크 개수는 2^7개 만큼 존재하고 그 네트워크 각각에는 2^24개의 호스트(IP 주소)를 가진다.

 

B 클래스

B클래스는 앞이 10인 클래스를 의미하고 위 그림처럼 나머지를 Network bit와 Host bit로 나눈다.

그래서 총 네트워크 개수는 2^14개가 존재하고 그 네트워크 각각에는 2^16개의 호스트(IP 주소)를 가진다.

C 클래스

C클래스는 앞이 110인 클래스를 의미하고 위 그림처럼 나머지를 Network bit와 Host bit로 나눈다.

그래서 총 네트워크 개수는 2^21개가 존재하고 그 네트워크 각각에는 2^8개의 호스트(IP 주소)를 가진다. 

A에서 C 클래스로 갈수록 하나의 네트워크에 가질 수 있는 호스트 수가 줄어듬을 알수있다.

 

 

 

그렇다면 211.11.124.2라는 IP를 가지는 네트워크의 총 IP 개수는 몇개가 될까?

우선, 211이라는 의미는 C클래스를 가르킨다. 211(11010011).

 

C클래스의 Host bit는 마지막 4번째 자리의 8비트의 조합으로 이루어진 수이므로 255개의 IP를 가질 수 있다.

 

근데 생각해보자. 내가 집 공유기를 하나 샀는데 식구가 5명이면 한명당 2개씩 전자기기를 가진다고 해도 10개의 IP만 필요한데 255개를 다 가지는게 합리적일까? 너무 비효율적이다. 이러한 비효율적인 문제를 해결하기 위해 나타난게 '서브넷'이다.

 

서브넷

위 설명처럼 10개의 IP 주소만 필요한데 255개를 다 가지는 비효율적인 문제를 해결하기 위해 네트워크에서도 또 작은 네트워크로 나누자! 라는 취지로 만들어진 게 서브넷(서브 네트워크)이다. 그래서 위 예시를 두고 두개의 서브넷으로 네트워크 하나를 분리할 수 있다.

이렇게 0 - 127까지의 한 개의 서브넷과 128 - 255까지의 한 개의 서브넷. 총 두개의 서브넷으로 네트워크를 나눠쓴다면 아까보다는 훨씬 효율적으로 네트워크를 점유할 수 있다. 그러니까 한 집이 한 네트워크로 255개를 다 가져가고 10개만 사용할 것을 한 네트워크로 두 집이 나눠쓸 수 있게 된 것.

 

근데 이렇게 서브넷을 나누고 나니 아이피를 눈으로 외우고 저렇게 표현하는 방법이 여간 답답하다. 211.11.124.0 - 211.11.124.127 사이의 서브넷을 간단하게 표현하는 방법이 없을까? 'CIDR' 표기법이다. 

 

 

CIDR

CIDR(Classless Inter-Domain Routing)는 클래스 없는 도메인 간 라우팅 기법으로 인터넷상의 데이터 라우팅 효율성을 향상시키는 IP 주소 할당 방법이다. 표기법은 192.168.1.0/22 이런식으로 '/' 뒤에 숫자가 붙는 형태이다. 이 의미는 192.168.1.0을 22비트 네트워크 식별자를 사용한다고 해서 저렇게 표현한다. CIDR를 사용하면 기존 클래스 기반 주소를 사용하는 것에 다음과 같은 이점이 있다.

 

• IP 주소 낭비 감소
• 데이터를 빠르게 전송
• Virtual Private Cloud 생성
• 슈퍼넷을 유연하게 생성

위 그림을 보자. 211.11.124.0/25라고 표현하면 이는 211.11.124.0 - 211.11.124.127까지의 IP 범위를 말하는것이다. 이건 어떻게 표현한걸까? 우선 앞 211.11.124까지는 이해할 수 있다. 그 다음 0/25에서 0은 00000000을 2진법으로 나타낸 0을 의미하고 /25는 앞에서부터 8비트 + 8비트 + 8비트 + 0을 나타내는 1개의 비트를 합한것이다. 즉, /25라고 하면 8 + 8 + 8에 마지막 8개의 비트 중 하나를 뺀 7개의 비트의 시작(0000000)과 끝(1111111)으로 IP를 할당할 수 있게 된다.

 

그럼 211.11.124.128/25는 10000000을 2진법으로 나타낸 128부터 8비트 + 8비트 + 8비트 + 1개의 비트인 25를 표현한것이다.

 

또 다른 예시를 보자.

이것은 4개의 서브넷으로 구분한 것이고 0/26은 00000000을 의미하는 0부터 26은 마지막 앞에 2개의 비트까지 합한 26을 의미한다. 그럼 211.11.124.0/26은 마지막 8개의 비트 범위가 00000000 - 00111111인것을 의미한다.

 

 

그럼 한번 예시를 들어보자. 10.0.1.0/16은 IP 대역폭이 어떻게 될까?

10.0.0.0 - 10.0.255.255가 된다.

 

왜 그러냐면, /16이 의미하는건 고정 비트는 앞에 두개 8비트다. IP로 따지면 10.0까지가 고정 비트가 되고 그 이후 나머지 두 개의 8비트는 시작부터 끝까지를 의미하니까 10.0.0.0  - 10.0.255.255가 된다.

네트워크 트래픽과 대역폭

트래픽이란, 서버를 통해 최종 사용자에게 전달된 데이터의 총량이다. 일반적으로 바이트 단위를 사용한다.

트래픽 계산식: 용량 * 사용자 수 * 개수 
(ex: 4GB 영화 * 10명 * 10개 = 400GB)

 

네트워크 대역폭이란, 초당 처리할 수 있는 데이터의 양을 말한다. 예를 들면 1차선 도로보다 4차선 도로가 더 많은 차가 다닐 수 있는 것처럼 대역폭이 크면 클수록 초당 처리할 수 있는 데이터의 양이 늘어난다. 

대역폭 = (용량 * 사용자 수 * 8bit) / 처리 시간 = bps