1 Chapter 5 IPv4 주소 Objectives IPv4 주소공간의개념 클래스기반주소구조에대한이해 클래스기반주소구조에서의서브넷팅과슈퍼넷팅 클래스없는주소구조의개념 특수블록과특수주소 NAT 기술
2 목차 개요 클래스기반주소지정 틀래스없는주소지정 특수주소 NAT
3 5.1 개요
4 5.1 개요 Note: An IP address is a 32-bit address. The IP addresses are unique.
5 5.1 개요 ( 계속 ) 표기법 2 진표기법 (Binary Notation) 01110101 10010101 00011101 11101010 10 진표기법 (Dotted-decimal notation)
6 5.1 개요 ( 계속 ) Example 다음 2 진표기법 IP 주소를 10 진표기법으로변환하라. 10000001 00001011 00001011 11101111 Solution 129.11.11.239
7 5.1 개요 ( 계속 ) Example 다음 10 진표기법 IP 주소를 2 진표기법으로변환하라. 111.56.45.78 Solution 01101111 00111000 00101101 01001110
8 5.1 개요 ( 계속 ) Example 다음의 IP 주소표기법에서잘못된점을찾아보라. 111.56.045.78 Solution 10 진표기법에서 0 이맨앞에나와서는안된다. (045).
9 5.1 개요 ( 계속 ) Example ( 계속 ) 다음의 IP 주소표기법에서잘못된점을찾아보라. 75.45.301.14 Solution 10 진표기법에서각숫자는 255 보다작거나같아야한다. 따라서 301 은범위를벗어난값이다.
10 5.1 개요 ( 계속 ) Example 다음 2 진표기법 IP 주소를 16 진표기법으로변환하라. 10000001 00001011 00001011 11101111 Solution 0X810B0BEF or 810B0BEF
11 5.1 개요 ( 계속 ) Example 처음주소가 146.102.29.0 이고마지막주소가 146.102.32.255 인경우이범위내의주소의갯수는? Solution 기수 256 으로마지막주소에서시작주소를빼면결과는 0.0.3.255 이다. 주소의수를알기위해기수 10 으로변환하고결과에 1 을더한다.
12 5.1 개요 ( 계속 ) Example 주소범위에서첫주소가 14.11.45.96 이다. 범위내의주소의개수가 32 라면, 마지막주소는무엇인가? Solution 주소의수에 1 을뺀다음그결과를기수 256 의수로변환하면 0.0.0.31 이다. 이값을처음주소에더하면된다. 덧셈은기수 256 으로수행한다.
13 5.2 클래스기반주소지정
14 5.2 클래스기반주소지정 Note: In classful addressing, the address space is divided into five classes: A, B, C, D, and E.
15 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 주소공간할당의점유 클래스주소개수
16 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 2 진표기법의클래스인식
17 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) Example 다음주소의클래스는? 00000001 00001011 00001011 11101111 Solution - 첫비트가 0 이므로클래스 A 이다.
18 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) Example ( 계속 ) 다음주소의클래스는? 11000001 10000011 00011011 11111111 Solution - 첫 3 비트가 110 이므로클래스 C 이다.
19 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 10 진표기법으로클래스인식
20 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) Example 다음주소의클래스는? 227.12.14.87 Solution - 첫바이트가 227 (224 와 239 사이 ) 이므로클래스 D 이다.
21 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) Netid 와 Hostid 주소
22 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 클래스 A 의블록
23 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) Note: Millions of class A addresses are wasted.
24 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 클래스 B 의블록
25 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) Note: Many class B addresses are wasted.
26 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 클래스 C 의블록
27 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 클래스 D 의블록 Class D addresses are used for multicasting; there is only one block in this class.
28 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 클래스 E 의블록 Class E addresses are reserved for special purposes; most of the block is wasted.
29 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 블록에서정보추출하기 주소의수 첫번째주소 마지막주소 netid First address 000... 0
5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) Example 블록내의주소가 73.22.17.25 이다. 첫번째주소와마지막주소를구하라. Solution - 주소의수 : N = 2 32 n = 16,777,216 ( 클래스 A) - 첫번째주소 : 73.0.0.0 - 마지막주소 : 73.255.255.255 30
5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) Example 블록의주소가 180.8.17.9 이다. 블록의주소의수와첫번째주소그리고마지막주소를찾아라. Solution - 주소의수 : N = 2 32 n = 65,536 ( 클래스 B) - 첫번째주소 : 180.8.0.0 - 마지막주소 : 180.8.255.255 31
5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) Example 블록의주소가 200.11.8.45 이다. 블록의주소의수와첫번째주소그리고마지막주소를찾아라. Solution - 주소의수 : N = 2 32 n = 256 ( 클래스 C) - 첫번째주소 : 200.11.8.0 - 마지막주소 : 200.11.8.255 32
33 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 간단한인터넷
34 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 네트워크주소 블록의첫번째주소는네트워크주소 목적지로패킷을전송하는데사용
35 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 마스크 목적지주소를이용하여네트워크주소를찾아내는데사용 디폴트마스크 (default mask)
36 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 마스킹개념
37 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) Example 주소가 23.56.7.91 인경우, 네트워크주소를찾아라. Solution - 클래스 A 의디폴트마스크 : 255.0.0.0 - 네트워크주소 : 23.0.0.0
38 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) Example 주소가 132.6.17.85 인경우, 네트워크주소를찾아라. Solution - 클래스 B 의디폴트마스크 : 255.255.0.0 - 네트워크주소 : 132.6.0.0
39 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) Example 주소가 201.180.56.5 인경우, 네트워크주소를찾아라. Solution - 클래스 C 의디폴트마스크 : 255.255.255.0 - 네트워크주소 : 201.180.56.0
40 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 서브넷팅 : 3 단계주소지정 하나의네트워크를여러개의서브넷 (Subnet) 으로나눌수있다. 각서브넷은자신의서브네트워크주소를가진다.
41 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 2 단계계층구조
42 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 3 단계계층구조
43 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 네트워크마스크와서브넷마스크
44 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 슈퍼넷팅 여러개의 C 클래스결합 1,000개의주소가필요한기관 4개의 C 클래스신청 슈퍼넷마스크는서브넷마스크의반대
45 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 슈퍼넷팅 ( 계속 )
46 5.2 클래스기반주소지정 ( 계속 ) 서브넷, 디폴트마스크, 슈퍼넷마스크비교
47 5.3 클래스없는주소지정
48 5.3 클래스없는주소지정 가변길이블록 각기관은가변길이블록으로 21,22,23,24,25 232 개의주소를갖는블록을지정가능
49 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) 블록에서주소의수 한블록에서주소의수는 2 의거듭제곱이되어야한다. 시작주소 시작주소는주소의수로나눌수있어야한다. 256(=2 8 ) 보다적으면맨오른쪽바이트만검사 65,536 (=2 16 ) 보다적으면오른쪽두바이트만검사 즉, 주소의수가 2 N 보다적으면가장오른쪽부터 N 비트만검사한다.
50 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) 프리픽스와서픽스 프리픽스 (Prefix): netid 와동일기능 서픽스 (suffix): hostid 와동일기능
51 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) / 표기법 n 은블록의모든주소에서왼쪽부터동일한비트의수를나타낸다 ( 마스크비트의수 ). x.y.z.t 는시작주소를나타낸다. Prefix : 주소범위의공통부분으로, netid 와유사함 (n) Suffix : 주소범위의변하는부분으로, hostid 와유사함 (32-n)
52 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Example 클래스기반이아닌주소지정에서, 주소정보만을이용하여주소가속한블록을알수없다. 예를들어, 주소 230.8.24.56 는아래와같이여러개의블록에속할수있다.
5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Example 1. 주소 12.23.24.78/8인경우, - 네트워크마스크 : 255.0.0.0 - 프리픽스길이 : 8, 서픽스길이 : 24 2. 주소 167.199.170.82/27 인경우 - 네트워크마스크 : 255.255.255.224 - 프리픽스길이 :27, 서픽스길이 : 5 53
54 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) 시작주소찾기 임의의주소 AND 마스크 블록에서주소의수찾기 주소의수 = 2 32-n 마지막주소 임의의주소 OR 마스크의보수
5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Example 주소들중하나가 167.199.170.82/27일때 (n=27), a. 주소의개수 : 2 32 n = 32 b. 시작주소 55
56 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Example ( 계속 ) c. 마지막주소 = 주소 OR 마스크의보수
57 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) 블록할당 국제관리기구인 ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Address) 담당 ISP(Internet Service Provider) 에할당 블록할당제약조건 (CIDR) 요구주소 N 은 2 의거듭제곱이어야한다 블록에속한주소의수로프리픽스길이를알수있다. 할당하는블록에속한주소는연속적이어야한다.
5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Example ISP 가 1,000 개의주소를갖는블록을요청한경우, 1,000 은 2 의누승이아니기때문에, 1,024 개의주소가할당된다 (1,024 = 2 10 ). 블록에대한프리픽스길이 : n = 32 10 = 22 시작주소 : 18.14.12.0 (1,024 로나누어짐 ) 가선택 할당된블록 : 18.14.12.0/22 첫번째주소 : 18.14.12.0/22 마지막주소 : 18.14.15.255/22 58
59 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Example 기관이블록 130.34.12.64/26 을할당받았다. 기관은호스트의개수가같은 4 개의서브넷이필요하다. 서브넷을설계하고각네트워크에대한정보를찾으시오. Solution - 4 개의서브넷필요하므로블록주소프리픽스에 2(=log 2 4) 개의 subnet ID 가필요하다. - 각서브넷의프리픽스길이 = 26 + 2 = 28 - 할당된주소의개수 : 2 32-26 =64
60 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Solution ( 계속 )
5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Example 시작주소가 14.24.74.0/24 인주소블록이기관에할당되었다. 기관은다음과같이주소가필요한 3 개의서브넷을필요로한다. 120 개의주소를갖는블록. 60 개의주소를갖는블록. 10 개의주소를갖는블록 주소의수 : 2 32 24 = 256 첫번째주소 : 14.24.74.0/24 마지막주소 : 14.24.74.255/24 61
5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Solution a. 첫번째블록 : 128 개의주소를할당서픽스 : 7비트 => 프리픽스는 25비트 14.24.74.0/25 ~ 14.24.74.127/25 할당 b. 두번째블록 : 64개의주소를할당서픽스 : 6비트 => 프리픽스는 26비트 14.24.74.128/26 ~ 14.24.74.191/26 할당 c. 세번째블록 : 16개의주소를할당서픽스 : 4비트 => 프리픽스는 28비트 14.24.74.192/28 ~ 14.24.74.207/28 62
63 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Solution ( 계속 )
64 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Example 15 70.12.100.128/26 을시작주소로하는 64 개의주소블록을할당받았다. 중앙, 동쪽, 서쪽건물에서브넷을구성한다. 중앙건물은 32 개의주소가필요하다.
5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Solution 1. 중앙건물 - 32개주소가필요하므로프리픽스길이 : 32-5=27비트 - 70.12.100.128/27 ~ 70.12.100.159/27를할당 2. 서쪽건물 - 16개주소를사용하여서브넷구성하면프리픽스길이 : 32-4=28비트 - 70.12.100.160/28 ~ 70.12.100.175/28를할당 3. 동쪽건물 - 16개주소를사용하여서브넷구성하면프리픽스길이 : 32-4=28비트 - 70.12.100.176/28 ~ 70.12.100.191/28를할당 65
66 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Solution ( 계속 )
67 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Example 190.100.0.0/16 (65,536 개 ) 로시작하는주소블록을할당받은 ISP 가다음과같이세그룹의고객에게주소를분배하고자하는경우, 1. 첫번째그룹 : 64 명고객, 각각 256 개의주소필요 2. 두번째그룹 : 128 명고객, 각각 128 개의주소필요 3. 세번째그룹 : 128 명고객, 각각 64 개의주소필요 슬래쉬표기법을사용하여서브블록을설계하고, 유용한주소가몇개인지를계산하라.
68 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Solution 1. 그룹 1 - suffix의길이 : 고객마다 256개주소가필요하므로 8비트 - Prefix의길이 : 32 8 = 24 비트 - 01 : 190.100.0.0/24 190.100.0.255/24-02: 190.100.1.0/24 190.100.1.255/24.. - 64: 190.100.63.0/24 190.100.63.255/24 - 총 64 * 256 = 16,384개주소
69 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Solution ( 계속 ) 2. 그룹 2 - suffix의길이 : 고객마다 128개주소가필요하므로 7비트 - Prefix의길이 : 32 7 = 25 비트 - 01 : 190.100.64.0/25 190.100.64.127/25-02: 190.100.64.128/25 190.100.64.255/25.. - 128: 190.100.127.128/25 190.100.127.255/25 - 총 128 * 128 = 16,384개주소
70 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Solution ( 계속 ) 3. 그룹 3 - suffix의길이 : 고객마다 64개주소가필요하므로 6비트 - Prefix의길이 : 32 6 = 26 비트 - 01 : 190.100.128.0/26 190.100.128.63/26-02: 190.100.128.64/26 190.100.128.127/26.. - 128: 190.100.159.192/26 190.100.159.255/26 - 총 128 * 64 = 8,192개주소
71 5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) Solution ( 계속 ) 부여된주소의수 : 65,536 할당된주소의수 : 40,960 남은주소의수 : 24,576
5.3 클래스없는주소지정 ( 계속 ) 72
73 5.4 특수주소
74 5.4 특수주소 특수블록 모두가 0인주소 모두가 1인주소 루프백주소 멀티캐스트주소 블록내의특수주소 네트워크주소 직접브로드캐스트주소
75 5.4 특수주소 ( 계속 ) 모두가 0 인주소 자신의 IP 주소를모르는호스트가부트스트랩시사용 Source: 0.0.0.0 Destination: 255.255.255.255 Packet
76 5.4 특수주소 ( 계속 ) 제한된방송용주소 모두가 1 인주소 네트워크에있는모든호스트에게메시지전달시사용 Network 221.45.71.64/24 221.45.71.126/24 221.45.71.20/24 221.45.71.178/24
77 5.4 특수주소 ( 계속 ) 루프백주소 컴퓨터에설치된소프트웨어시험시사용 Process 1 Process 2 Application layer Transport layer Packet Network layer Destination address:127.x.y.z
78 5.4 특수주소 ( 계속 ) 사설주소 사설용도를위해할당 전역네트워크에서인식되지않음 네트워크가분리되어있거나 NAT(network address translation) 사용하여사설네트워크를인터넷에연결하는데사용
79 5.4 특수주소 ( 계속 ) 멀티캐스트주소 224.0.0.0/4 블록 멀티캐스트통신을위해예약된블록 네트워크주소 블록에속하는첫번째주소 직접브로드캐스트주소 Suffix 가모두 1 로설정된블록의마지막주소 라우터가특정네트워크에있는모든호스트에패킷전송시사용
80 5.4 특수주소 ( 계속 ) 직접브로드캐스트주소예 Network: 221.45.71.0/24 221.45.71.64/24 221.45.71.126/24 221.45.71.20/24 221.45.71.178/24 Packet
81 5.5 NAT
82 5.5 NAT NAT 사용예 20 대의컴퓨터를가지고있는소규모회사 5 대의컴퓨터만이인터넷접속 ( 전역주소필요 ) 나머지는인터넷접속이필요치않은업무수행 ( 사설주소필요 ) 내부통신을위해 20 또는 25 개의사설주소사용 외부통신을위해 ISP 로부터 5 개주소할당받음 사설주소와전역주소변환기능제공 변환테이블 외부에서들어오는패킷을위한테이블
83 5.5 NAT ( 계속 ) NAT 예
84 5.5 NAT ( 계속 ) 주소변환 172.18.3.1 Source: 172.18.3.1 Source: 200.24.5.8 172.18.3.2 Internet 172.18.3.20 Site using private addresses Destination: 172.18.3.1 Destination: 200.24.5.8
85 5.5 NAT ( 계속 ) 주소변환 ( 계속 )