[Network] 서브넷 마스크(Subnet Mask)

1. IP 클래스의 비효율성

IPv4는 IP클래스 단위로 IP를 나누어 사용자에게 할당하는 방법을 사용했습니다. 하지만 이 방식은 비 효율적이었습니다.
예를 들어서 클래스 B 영역의 사용 권한을 어느 회사에게 부여했을 경우 이 회사에서 할당 가능한 IP 수는 65,536개 입니다. 이 중 10000개만 사용할 경우 나머지 50000여개는 사용하지 않지만 점유하고 있는 상태가 됩니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 고안된 것이 서브넷 마스크(subnet mask)입니다.
서브넷 마스크를 사용하면 IP 할당 범위를 더 작은 단위로 나눌 수 있습니다.

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2. 서브넷 마스크의 표현

서브넷 마스크는 IP주소와 같은 32비트 2진수로 표현합니다.
ex) 255.255.255.0 그리고 IP와 똑같이 2진수로 표현이 가능합니다.

여기서 주의할 점은 서브넷 마스크는 연속된 1과 연속된 0으로 구성되어있다는 것입니다.
즉, 11111111.11111111.11110011.00000000 이란 값은 가질 수 없고, 11111111.11111111.11111100.00000000의 형태만 가질 수 있습니다.

서브넷 마스크를 2진수나 10진수로 표현할 수 있지만 더욱 간소화해서 표현할 수 있습니다.
비트를 이용한 방법인데, IP 주소가 192.168.0.1/24 라면 뒤에 /24는 서브넷 마스크입니다.
이는 32비트 중 앞에서부터 차례대로 1의 개수가 24개라는 의미입니다. 나머지는 0으로 채워주면 됩니다. 
11111111.11111111.11111111.00000000 

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3. 서브넷 마스크의 목적과 사용 방법

하나의 IP주소는 네트워크 영역과 호스트 영역으로 나누어집니다. 그리고 IP 주소를 네트워크 영역과 호스트 영역으로 나눌 때 사용하는 것이 서브넷 마스크입니다. 

서브넷 마스크는 IP주소와 AND 연산하여 새로운 네트워크 영역과 호스트 영역을 만들 수 있습니다. 그리고 서브넷 마스크의 값이 높아질 수록 더 작은 단위의 호스트 영역이 만들어 집니다.

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4. 서브넷 마스크 사용 예제

1) 예제 1

IP 주소 : 192.168.20.1
서브넷 마스크 : 255.255.255.192

AND
11000000 10101000 00010100 00000001 (192.168.20.1)
11111111 11111111 11111111 11000000 (255.255.255.192)
-----------------------------------------------
11000000 10101000 00010100 00000000 (192.168.20) 네트워크 주소

서브넷 마스크로 IP주소를 나누면 192.168.20.0 ~ 192.168.20.63 영역을 할당 받을 수 있습니다. 여기서 주의할 점은 모든 네트워크 영역의 첫번째는 네트워크 주소로 사용되고 마지막은 브로드캐스트 주소로 사용됩니다. 이것은 모든 네트워크에서 동일하게 적용 되는 것이므로 주의해야 합니다. 192.168.20.0은 네트워크 주소, 192.168.20.63은 브로드캐스트 주소이고 실제 사용 가능한 주소는 192.168.20.1 ~ 192.168.20.62 입니다.

네트워크 주소는 서브넷 마스크와 IP주소를 AND연산해서 구할 수 있지만 브로드 캐스트 주소를 알려면 다음과 같이 연산해야합니다.

-
255.255.255.255
255.255.255.192 서브넷 마스크
------------------
0.0.0.63            (Wildcard Mask)

+
192.168.20.0      (네트워크 주소)
0.0.0.63            
------------------
192.168.20.63     (브로드캐스트 주소)

Wildcard Mask는 브로드 캐스트 값을 구하기 위한 값입니다.

2) 예제 2

IP 주소 : 192.168.20.200
서브넷 마스크 : 255.255.255.192

11000000 10101000 00010100 11001000 (192.168.20.200)
11111111 11111111 11111111 11000000 (255.255.255.192)
-----------------------------------------------
11000000 10101000 00010100 11000000 (192.168.20.192)

네트워크 주소 : 192.168.20.192
브로드캐스트 주소 : 192.168.20.255
호스트 주소 범위 : 192.168.20.193 ~ 192.168.20.254

브로드 캐스트 주소 값이 맞나 검증해보세요!

3) 예제 3

IP 주소 : 50.43.2.240
서브넷 마스크 : 255.255.128.0

00110010 00101011 00000010 11110000 (50.43.2.240)
11111111 11111111 10000000 00000000 (255.255.128.0)
-----------------------------------------------
00110010 00101011 00000000 00000000 (50.43.0.0)

네트워크 주소 : 50.43.0.0
브로드 캐스트 주소 : 50.43.127.255
호스트 주소 범위 : 50.43.0.1 ~ 50.43.127.254

-
255.255.255.255
255.255.128.0
---------------------
0.0.127.255 (Wildcard Mask)

+
50.43.0.0
0.0.127.255
--------------------
50.43.127.255 (브로드캐스트 주소)

4) 예제 4

IP 주소 : 50.43.2.240
서브넷 마스크 : 255.255.224.0

00110010 00101011 00000010 11110000 (50.43.2.240)
11111111 11111111 11111110 00000000 (255.255.224.0)
-----------------------------------------------
00110010 00101011 00000010 00000000 (50.43.2.0)

네트워크 주소 : 50.43.2.0
브로드 캐스트 주소 : 50.43.3.255
호스트 주소 범위 : 50.43.2.1 ~ 50.43.3.254

-
255.255.255.255
255.255.224.0
--------------------
0.0.1.255 (Wildcard Mask)

+
0.0.1.255
50.43.2.0 네트워크 주소
--------------------
50.43.3.255 브로드캐스트 주소

 

5. 기본 서브넷 마스크

사실 IP 클래스의 네트워크 범위는 모두 기본 서브넷 마스크에 의해서 나누어 집니다. 여기서 더 작은 단위로 나누기 위해 직접 서브넷 마스크를 만드는 것이지요.

출처 : http://egloos.zum.com/Yupp2/v/1916132