신규 사용자를 위한 IP 주소 지정 및 서브넷
목차
소개
이 문서에서는 주소 분할 방법 및 서브넷 작동 방법 등 라우팅 IP를 위한 라우터를 구성하는 데 필요한 기본 정보를 제공합니다.라우터의 각 인터페이스에 고유한 서브넷을 사용하여 IP 주소를 할당하는 방법을 배웁니다.모든 것을 하나로 묶을 수 있는 예시가 포함되어 있습니다.
사전 요구 사항
요구 사항
Cisco에서는 이진 및 십진수에 대한 기본적인 이해를 권장합니다.
사용되는 구성 요소
이 문서는 특정 소프트웨어 및 하드웨어 버전으로 한정되지 않습니다.
이 문서의 정보는 특정 랩 환경의 디바이스를 토대로 작성되었습니다.이 문서에 사용된 모든 디바이스는 초기화된(기본) 컨피그레이션으로 시작되었습니다.현재 네트워크가 작동 중인 경우, 모든 명령어의 잠재적인 영향을 미리 숙지하시기 바랍니다.
추가 정보
정의가 도움이 되는 경우 다음 어휘 용어를 사용하여 시작해 보십시오.
-
Address(주소) - 네트워크의 한 호스트 또는 인터페이스에 할당된 고유 번호 ID입니다.
-
서브넷 - 특정 서브넷 주소를 공유하는 네트워크의 일부입니다.
-
서브넷 마스크 - 주소의 어느 부분이 서브넷을 참조하는지 그리고 어떤 부분이 호스트를 참조하는지 설명하는 데 사용되는 32비트 조합입니다.
-
Interface - 네트워크 연결입니다.
InterNIC(Internet Network Information Center)에서 합법적인 주소를 이미 수신한 경우 시작할 준비가 되었습니다.인터넷에 연결할 계획이 없는 경우, Cisco에서는 RFC 1918의 예약된 주소를 사용하도록 적극 권장합니다.
IP 주소 이해
IP 주소는 IP 네트워크에서 디바이스를 고유하게 식별하는 데 사용되는 주소입니다.주소는 32바이너리 비트로 구성되며, 서브넷 마스크의 도움을 받아 네트워크 부분 및 호스트 부분에 표시될 수 있습니다.32개의 이진 비트는 4개의 8진수(18진수 = 8비트)로 분할됩니다. 각 8진수는 10진수로 변환되고 마침표(점)로 구분됩니다. 따라서 IP 주소는 점으로 구분된 십진수 형식(예: 172.16.81.100)으로 표현된다고 합니다. 각 8진수 값의 범위는 0~255진수입니다. 또는 00000000~11111111이진입니다.
이진 8진수가 10진수로 변환되는 방법은 다음과 같습니다.8진수의 오른쪽 가장 비트 또는 가장 작은 비트는 20 값을 보유합니다. 왼쪽 비트의 오른쪽 비트는 21 값을 보유합니다. 이 값은 가장 왼쪽 비트 또는 가장 큰 비트(값 27)가 있을 때까지 계속됩니다. 따라서 모든 이진 비트가 1이면 여기에 표시된 대로 십진수는 255입니다.
1 1 1 1 1 1 1 1 128 64 32 16 8 4 2 1 (128+64+32+16+8+4+2+1=255)
모든 비트가 1로 설정되지 않은 경우 샘플 8진수 변환이 있습니다.
0 1 0 0 0 0 0 1 0 64 0 0 0 0 0 1 (0+64+0+0+0+0+0+1=65)
그리고 이 샘플은 바이너리 및 십진수로 표시되는 IP 주소를 보여 줍니다.
10. 1. 23. 19 (decimal) 00001010.00000001.00010111.00010011 (binary)
이 8진단은 대규모 및 소규모 네트워크를 수용할 수 있는 주소 지정 체계를 제공하기 위해 분리되었습니다.A에서 E까지의 5가지 네트워크 클래스가 있습니다. 이 문서에서는 클래스 A와 E가 예약되어 있으며 이에 대한 논의는 이 문서의 범위를 벗어나므로 클래스 A에서 C에 중점을 둡니다.
IP 주소를 지정하면 해당 클래스는 3개의 높은 순서 비트(첫 번째 8진수의 가장 왼쪽 비트 3개)에서 확인할 수 있습니다. 그림 1은 세 개의 높은 순서 비트 및 각 클래스에 속하는 주소의 범위를 보여줍니다.정보 목적으로 클래스 D 및 클래스 E 주소도 표시됩니다.
그림 1
클래스 A 주소에서 첫 번째 8진수는 네트워크 부분이므로 그림 1의 클래스 A의 주요 네트워크 주소는 1.0.0.0 - 127.255.255.255입니다. 8진수 2, 3 및 4(다음 24비트)는 네트워크 관리자가 서브넷 및 호스트로 분할하는 것입니다.클래스 A 주소는 65,536개 이상의 호스트가 있는 네트워크에 사용됩니다(실제로 최대 16777214 호스트!).
클래스 B 주소에서는 처음 두 개의 8진수가 네트워크 부분이므로 그림 1의 클래스 B 예에는 주요 네트워크 주소가 128.0.0.0 - 191.255.255.255입니다. 8진수 3 및 4(16비트)는 로컬 서브넷 및 호스트용입니다.클래스 B 주소는 호스트 수가 256~65534인 네트워크에 사용됩니다.
클래스 C 주소에서 처음 세 개의 8진수는 네트워크 부분입니다.그림 1의 Class C 예에는 주요 네트워크 주소가 192.0.0.0 - 223.255.255.255입니다. 8진수 4(8비트)는 로컬 서브넷 및 호스트용이며 호스트 수가 254개 미만인 네트워크에 적합합니다.
네트워크 마스크
네트워크 마스크를 사용하면 주소의 어느 부분이 네트워크를 식별하고 주소의 어느 부분이 노드를 식별하는지 알 수 있습니다.클래스 A, B 및 C 네트워크에는 다음과 같이 자연 마스크라고도 하는 기본 마스크가 있습니다.
Class A: 255.0.0.0 Class B: 255.255.0.0 Class C: 255.255.255.0
클래스 A 네트워크의 IP 주소 중 아직 서브넷이 되지 않은 주소는 다음과 유사한 주소/마스크 쌍을 가질 수 있습니다.8.20.15.1 255.0.0.0. 마스크가 주소의 네트워크 및 노드 부분을 식별하는 데 도움이 되는 방법을 보려면 주소와 마스크를 이진 숫자로 변환합니다.
8.20.15.1 = 00001000.00010100.00001111.00000001 255.0.0.0 = 11111111.00000000.00000000.00000000
이진으로 표시된 주소와 마스크가 있으면 네트워크와 호스트 ID를 더 쉽게 식별할 수 있습니다.해당 마스크 비트가 1로 설정된 주소 비트는 네트워크 ID를 나타냅니다.해당 마스크 비트가 0으로 설정된 주소 비트는 노드 ID를 나타냅니다.
8.20.15.1 = 00001000.00010100.00001111.00000001
255.0.0.0 = 11111111.00000000.00000000.00000000
-----------------------------------
net id | host id
netid = 00001000 = 8
hostid = 00010100.00001111.00000001 = 20.15.1
서브넷 이해
서브넷을 사용하면 단일 클래스 A, B 또는 C 네트워크 내에 존재하는 여러 논리적 네트워크를 생성할 수 있습니다.서브넷을 사용하지 않는 경우 클래스 A, B 또는 C 네트워크의 네트워크를 하나만 사용할 수 있습니다. 이는 비현실적입니다.
네트워크의 각 데이터 링크에는 고유한 네트워크 ID가 있어야 하며, 해당 링크의 모든 노드는 동일한 네트워크의 구성원이어야 합니다.주요 네트워크(클래스 A, B 또는 C)를 소규모 하위 네트워크로 분할할 경우 하위 네트워크를 상호 연결하는 네트워크를 생성할 수 있습니다.이 네트워크의 각 데이터 링크에는 고유한 네트워크/하위 네트워크 ID가 있습니다.네트워크/하위 네트워크를 연결하는 모든 디바이스 또는 게이트웨이는 상호 연결되는 각 네트워크/하위 네트워크에 하나씩 고유한 IP 주소를 가지고 있습니다.
네트워크의 서브넷을 지정하려면 주소의 호스트 ID 부분에서 일부 비트로 자연 마스크를 확장하여 하위 네트워크 ID를 생성합니다.예를 들어 자연형 마스크 255.255.255.0이 있는 클래스 C 네트워크204.17.5.0 있는 경우 다음과 같은 방법으로 서브넷을 생성할 수 있습니다.
204.17.5.0 - 11001100.00010001.00000101.00000000
255.255.255.224 - 11111111.11111111.11111111.11100000
--------------------------|sub|----
마스크를 255.255.255.224으로 확장하면 주소의 원래 호스트 부분에서 세 비트("sub"로 표시됨)를 가져와서 서브넷을 만드는 데 사용했습니다.이 3비트를 사용하면 8개의 서브넷을 생성할 수 있습니다.나머지 5개의 호스트 ID 비트를 사용하면 각 서브넷에 최대 32개의 호스트 주소가 있을 수 있으며, 모든 0의 호스트 ID가 허용되거나 모든 호스트 ID가 허용되지 않으므로 30개를 디바이스에 실제로 할당할 수 있습니다(이 점을 기억하는 것이 매우 중요합니다). 따라서 이 점을 염두에 두고 이러한 서브넷이 생성되었습니다.
204.17.5.0 255.255.255.224 host address range 1 to 30 204.17.5.32 255.255.255.224 host address range 33 to 62 204.17.5.64 255.255.255.224 host address range 65 to 94 204.17.5.96 255.255.255.224 host address range 97 to 126 204.17.5.128 255.255.255.224 host address range 129 to 158 204.17.5.160 255.255.255.224 host address range 161 to 190 204.17.5.192 255.255.255.224 host address range 193 to 222 204.17.5.224 255.255.255.224 host address range 225 to 254
이 섹션의 네트워크 서브넷 구성표는 8개의 서브넷을 허용하고 네트워크는 다음과 같이 표시될 수 있습니다.
그림 2
그림 2의 각 라우터는 4개의 하위 네트워크에 연결되며, 하나의 하위 네트워크는 두 라우터에 공통적입니다.또한 각 라우터에는 연결된 각 하위 네트워크에 대한 IP 주소가 있습니다.각 하위 네트워크는 잠재적으로 최대 30개의 호스트 주소를 지원할 수 있습니다.
흥미로운 점이 나타납니다.서브넷 마스크에 호스트 비트를 더 많이 사용할수록 사용 가능한 서브넷이 더 많아집니다.그러나 서브넷을 더 많이 사용할수록 서브넷당 사용 가능한 호스트 주소가 더 적습니다.예를 들어 Class C 네트워크 204.17.5.0과 마스크 255.255.255.224(/27)를 사용하면 각각 호스트 주소 32개(30개 중 3개는 디바이스에 할당할 수 있음)가 포함된 8개의 서브넷을 가질 수 있습니다. 255.255.255.240(/28)의 마스크를 사용하는 경우 분석은 다음과 같습니다.
204.17.5.0 - 11001100.00010001.00000101.00000000
255.255.255.240 - 11111111.11111111.11111111.11110000
--------------------------|sub |---
이제 서브넷을 만들 4비트가 있으므로 호스트 주소에 4비트만 남아 있습니다.따라서 이 경우 최대 16개의 서브넷을 가질 수 있으며, 각 서브넷은 최대 16개의 호스트 주소를 가질 수 있습니다(그중 14개는 디바이스에 할당할 수 있음).
클래스 B 네트워크가 어떻게 서브네팅될 수 있는지 살펴보십시오.네트워크 172.16.0.0이 있는 경우 해당 자연 마스크가 255.255.0.0 또는 172.16.0.0/16인 것을 알 수 있습니다. 마스크를 255.255.0.0을 초과하는 다른 것으로 확장하면 서브넷이 됩니다.Class C 네트워크보다 더 많은 서브넷을 생성할 수 있다는 것을 신속하게 확인할 수 있습니다.마스크 255.255.248.0(/21)를 사용하는 경우 서브넷당 몇 개의 서브넷 및 호스트를 허용할 수 있습니까?
172.16.0.0 - 10101100.00010000.00000000.00000000
255.255.248.0 - 11111111.11111111.11111000.00000000
-----------------| sub |-----------
서브넷에 원래 호스트 비트에서 5비트를 사용합니다.이를 통해 32개의 서브넷(25)을 가질 수 있습니다. 5비트를 서브네팅에 사용한 후에는 호스트 주소에 11비트가 남게 됩니다.이렇게 하면 각 서브넷이 2048개의 호스트 주소(211)를 가질 수 있으며, 그중 2046은 디바이스에 할당할 수 있습니다.
예
예제 연습 1
이제 서브넷에 대한 이해가 있으므로 이 지식을 활용하십시오.이 예에서는 두 개의 디바이스에 할당된 접두사/길이 표기법으로 작성된 두 개의 주소/마스크 조합이 제공됩니다.이러한 디바이스가 동일한 서브넷에 있는지 또는 다른 서브넷에 있는지 확인하는 작업이 수행됩니다.각 주소가 속한 서브넷을 확인하기 위해 각 디바이스의 주소와 마스크를 사용할 수 있습니다.
DeviceA: 172.16.17.30/20 DeviceB: 172.16.28.15/20
DeviceA의 서브넷 확인:
172.16.17.30 - 10101100.00010000.00010001.00011110
255.255.240.0 - 11111111.11111111.11110000.00000000
-----------------| sub|------------
subnet = 10101100.00010000.00010000.00000000 = 172.16.16.0
해당 마스크 비트가 1로 설정된 주소 비트를 살펴보고 다른 모든 주소 비트를 0으로 설정하는 경우(마스크와 주소 간에 논리적 "AND"를 수행하는 것과 동일) 이 주소가 속한 서브넷을 표시합니다.이 경우 DeviceA는 서브넷 172.16.16.0에 속합니다.
DeviceB의 서브넷 확인:
172.16.28.15 - 10101100.00010000.00011100.00001111
255.255.240.0 - 11111111.11111111.11110000.00000000
-----------------| sub|------------
subnet = 10101100.00010000.00010000.00000000 = 172.16.16.0
이러한 결정에서 DeviceA와 DeviceB는 동일한 서브넷에 속하는 주소를 가집니다.
예제 연습 2
클래스 C 네트워크가 204.15.5.0/24인 경우, 그림 3에서 호스트 요구 사항을 사용하여 네트워크를 생성하기 위해 네트워크의 서브넷을 지정합니다.
그림 3
그림 3에 표시된 네트워크를 보면 5개의 서브넷을 생성해야 하는 것을 확인할 수 있습니다.가장 큰 서브넷은 28개의 호스트 주소를 지원해야 합니다.클래스 C 네트워크에서도 가능합니까?그렇다면 어떻게?
먼저 서브넷 요구 사항을 확인할 수 있습니다.필요한 5개의 서브넷을 생성하려면 클래스 C 호스트 비트에서 3비트를 사용해야 합니다.2비트는 4개의 서브넷(22)만 허용합니다.
3개의 서브넷 비트가 필요하므로 주소의 호스트 부분에 5비트가 남게 됩니다.몇 개의 호스트가 지원됩니까?25 = 32(30개 사용 가능) 이는 요구 사항을 충족합니다.
따라서 클래스 C 네트워크로 이 네트워크를 만들 수 있음을 확인했습니다.하위 네트워크를 할당하는 방법의 예는 다음과 같습니다.
netA: 204.15.5.0/27 host address range 1 to 30 netB: 204.15.5.32/27 host address range 33 to 62 netC: 204.15.5.64/27 host address range 65 to 94 netD: 204.15.5.96/27 host address range 97 to 126 netE: 204.15.5.128/27 host address range 129 to 158
VLSM 예
이전의 모든 서브넷 네팅의 예에서 모든 서브넷에 동일한 서브넷 마스크가 적용되었는지 확인합니다.즉, 각 서브넷에 사용 가능한 호스트 주소 수가 동일해야 합니다.경우에 따라 이 방법이 필요할 수 있지만 대부분의 경우 모든 서브넷에 대해 동일한 서브넷 마스크를 사용하면 주소 공간이 낭비됩니다.예를 들어 샘플 연습 2 섹션에서 클래스 C 네트워크는 8개의 동일 크기 서브넷으로 분할되었습니다.그러나 각 서브넷은 사용 가능한 모든 호스트 주소를 사용하지 않아 주소 공간이 낭비됩니다.그림 4는 이러한 불필요하게 사용된 주소 공간을 보여줍니다.
그림 4
그림 4는 사용 중인 서브넷 중 NetA, NetC 및 NetD에 사용되지 않는 호스트 주소 공간이 많이 있음을 보여줍니다.이는 향후 성장을 위한 고의적인 설계 계산일 수 있지만, 대부분의 경우 동일한 서브넷 마스크가 모든 서브넷에 사용되기 때문에 주소 공간이 낭비되는 경우가 많습니다.
VLSM(Variable Length Subnet Masks)을 사용하면 각 서브넷에 대해 서로 다른 마스크를 사용할 수 있으므로 주소 공간을 효율적으로 사용할 수 있습니다.
VLSM 예
샘플 연습 2와 동일한 네트워크 및 요구 사항을 고려할 때 VLSM을 사용하여 서브넷 체계를 개발합니다.
netA: must support 14 hosts netB: must support 28 hosts netC: must support 2 hosts netD: must support 7 hosts netE: must support 28 host
필요한 호스트 수를 허용하는 마스크를 결정합니다.
netA: requires a /28 (255.255.255.240) mask to support 14 hosts netB: requires a /27 (255.255.255.224) mask to support 28 hosts netC: requires a /30 (255.255.255.252) mask to support 2 hosts netD*: requires a /28 (255.255.255.240) mask to support 7 hosts netE: requires a /27 (255.255.255.224) mask to support 28 hosts * a /29 (255.255.255.248) would only allow 6 usable host addresses therefore netD requires a /28 mask.
서브넷을 할당하는 가장 쉬운 방법은 가장 큰 서브넷을 먼저 할당하는 것입니다.예를 들어 다음과 같은 방법으로 할당할 수 있습니다.
netB: 204.15.5.0/27 host address range 1 to 30 netE: 204.15.5.32/27 host address range 33 to 62 netA: 204.15.5.64/28 host address range 65 to 78 netD: 204.15.5.80/28 host address range 81 to 94 netC: 204.15.5.96/30 host address range 97 to 98
그림 5와 같이 그래픽으로 표시할 수 있습니다.
그림 5
그림 5는 VLSM을 사용하여 주소 공간의 절반 이상을 절약하는 방법을 보여줍니다.
CIDR
인터넷의 주소 공간 활용도와 라우팅 확장성을 모두 개선하기 위해 CIDR(Classless Interdomain Routing)이 도입되었습니다.인터넷의 급속한 증가와 인터넷 라우터에 보관된 IP 라우팅 테이블의 증가 때문에 필요했습니다.
CIDR은 기존 IP 클래스(클래스 A, 클래스 B, 클래스 C 등)에서 벗어납니다. CIDR에서 IP 네트워크는 접두사로 표현되며, 이는 IP 주소 및 마스크 길이를 나타냅니다.Length는 1로 설정된 가장 인접한 마스크 비트 수를 의미합니다.따라서 네트워크 172.16.0.0 255.255.0.0은 172.16.0.0/16으로 표현될 수 있습니다. CIDR은 각 도메인이 상위 레벨에서 IP 주소를 가져오는 보다 계층적인 인터넷 아키텍처도 보여 줍니다.이렇게 하면 도메인의 요약을 상위 레벨에서 수행할 수 있습니다.예를 들어, ISP가 네트워크 172.16.0.0/16을 소유한 경우 ISP는 고객에게 172.16.1.0/24, 172.16.2.0/24 등을 제공할 수 있습니다.그러나 다른 제공자에게 광고를 할 때 ISP는 172.16.0.0/16만 광고하면 됩니다.
CIDR에 대한 자세한 내용은 RFC 1518 및 RFC 1519를 참조하십시오.
특수 서브넷
31비트 서브넷
30비트 서브넷 마스크는 4개의 IPv4 주소를 허용합니다.2개의 호스트 주소, 1개의 all-zeros 네트워크, 1개의 all-one 브로드캐스트 주소.point-to-point 링크에는 호스트 주소가 두 개만 있을 수 있습니다.포인트-투-포인트 링크가 포함된 브로드캐스트 및 all-0 주소를 가질 필요가 없습니다.31비트 서브넷 마스크는 정확히 두 개의 호스트 주소를 허용하고 브로드캐스트 및 모두 0 주소를 제거하여 IP 주소를 포인트-투-포인트 링크의 최소값으로 사용합니다.
RFC 3021 - IPv4 Point-to-Point 링크에서 31비트 접두사 사용을 참조하십시오.
마스크는 255.255.255.254 또는 /31입니다.
/31 서브넷은 직렬 또는 POS 인터페이스와 같은 실제 포인트 투 포인트 링크에서 사용할 수 있습니다.그러나 이더넷 인터페이스와 같은 브로드캐스트 인터페이스 유형에서도 사용할 수 있습니다.그러한 경우 해당 이더넷 세그먼트에 2개의 IPv4 주소만 있으면 됩니다.
예
192.168.1.0 및 192.168.1.1은 서브넷 192.168.1.0/31에 있습니다.
R1(config)#int gigabitEthernet 0/1
R1(config-if)#ip address 192.168.1.0 255.255.255.254
% Warning: use /31 mask on non point-to-point interface cautiously
gigabitEthernet이 브로드캐스트 세그먼트이므로 경고가 출력됩니다.
32비트 서브넷
서브넷 마스크 255.255.255.255(a /32 서브넷)는 IPv4 호스트 주소가 하나만 있는 서브넷을 설명합니다.이러한 서브넷은 항상 링크당 둘 이상의 주소가 필요하므로 네트워크 링크에 주소를 할당하는 데 사용할 수 없습니다./32는 주소가 하나만 있을 수 있는 링크에서 사용하도록 엄격하게 예약되어 있습니다.Cisco 라우터의 예는 루프백 인터페이스입니다.이러한 인터페이스는 내부 인터페이스이며 다른 디바이스에 연결되지 않습니다.따라서 /32 서브넷을 가질 수 있습니다.
예
interface Loopback0
ip address 192.168.2.1 255.255.255.255
부록
샘플 컨피그레이션
라우터 A와 B는 직렬 인터페이스를 통해 연결됩니다.
라우터 A
hostname routera ! ip routing ! int e 0 ip address 172.16.50.1 255.255.255.0 !(subnet 50) int e 1 ip address 172.16.55.1 255.255.255.0 !(subnet 55) int s 0 ip address 172.16.60.1 255.255.255.0 !(subnet 60) int s 0 ip address 172.16.65.1 255.255.255.0 (subnet 65) !S 0 connects to router B router rip network 172.16.0.0
라우터 B
hostname routerb ! ip routing ! int e 0 ip address 192.1.10.200 255.255.255.240 !(subnet 192) int e 1 ip address 192.1.10.66 255.255.255.240 !(subnet 64) int s 0 ip address 172.16.65.2 (same subnet as router A's s 0) !Int s 0 connects to router A router rip network 192.1.10.0 network 172.16.0.0
호스트/서브넷 수량 테이블
Class B Effective Effective # bits Mask Subnets Hosts ------- --------------- --------- --------- 1 255.255.128.0 2 32766 2 255.255.192.0 4 16382 3 255.255.224.0 8 8190 4 255.255.240.0 16 4094 5 255.255.248.0 32 2046 6 255.255.252.0 64 1022 7 255.255.254.0 128 510 8 255.255.255.0 256 254 9 255.255.255.128 512 126 10 255.255.255.192 1024 62 11 255.255.255.224 2048 30 12 255.255.255.240 4096 14 13 255.255.255.248 8192 6 14 255.255.255.252 16384 2 Class C Effective Effective # bits Mask Subnets Hosts ------- --------------- --------- --------- 1 255.255.255.128 2 126 2 255.255.255.192 4 62 3 255.255.255.224 8 30 4 255.255.255.240 16 14 5 255.255.255.248 32 6 6 255.255.255.252 64 2 *Subnet all zeroes and all ones included. These might not be supported on some legacy systems. *Host all zeroes and all ones excluded.
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Cisco Connect Korea 2022에서 발표된
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