🍊네트워크 14일차(4.28) 서브네팅 subnetting 서브네팅 하는 이유 VLSM(Variable Length Subnet Mask) 기법

  💡서브네트(subnet)💡

서브네팅이란?

  서브네트는 네트워크를 분할하는 것인데 하나의 네트워크를 더 작은 여러 개의 네트워크로 쪼개는 것을 말한다. 
=>이렇게 하면 네트워크 수는 많아지고 네트워크 당 호스트 수는 적어지게 된다. 
  InterNIC로부터 IP_주소 범위를 할당받았다면 어느 한 네트워크 클래스(지금은 보통 Class C일 것이다) 내의 호스트 주소(들)을 받은 것이다. 그러므로 조직의 네트워크 관리자는 네트워크 ID는 건드릴 수 없지만 호스트 ID 부분은 마음대로 조직할 수 있다. 
  예를 들어 192.168.17.0 네트워크_주소를 받았다면 클래스 C이므로 앞의 세 옥텟은 네트워크 부분이라서 건드릴 수 없지만 네 번째 옥텟은 호스트 부분이므로 임의로 조절할 수 있는데 디폴트로 254(256개:all 0과 all 1 제외)개의 호스트를 가질 수 있는 네트워크이다. 호스트 ID가 모두 0이면 네트워크 자체를 가리키고 모두 1이면 브로드캐스트이므로 이 둘을 서브네팅 시 제외한다.
 
  이런 경우도 생각해보자. WAN 구간에서 실제 라우터의 시리얼 연결포트는 두 개에 불과한데 Class C의 전체 네트워크를 사용한다면 클래스 C에서 가질 수 있는 (254-2=)252개의 호스트를 낭비하는 셈이 된다. 그러므로 이 하나의 네트워크를 여러 개의 서브 네트워크 그룹들로 만드는 서브네팅해주면 세그먼트 별로 호스트 수를 적게 줄 수 있다. 
  각 서브 네트워크 그룹들은 자신만의 서브넷(마스크) 주소를 가져서 서로 구별될 수 있다. 호스트에 할당된 비트에서 몇 비트를 떼어서 네트워크 비트로 주면 네트워크 비트가 커지고 호스트 비트는 작게 된다. 이렇게 해서 이 서브네트 그룹 중 하나를 WAN에 할당해서 2개는 라우터에게 주고, 1개는 해당 호스트들을 위한 네트워크 ID에 주고, 나머지 1개는 해당 네트워크의 다이렉티브 브로드캐스트에 할당하면 총 4개만 있으면 되므로 (253-4=)249개의 주소 낭비를 막을 수 있다. 
=>서브네팅 된 곳에서 또 서브네팅할 수도 있는데 이를 서브-서브네팅(VLSM)이라고 부른다.

  서브네팅은 호스트 비트를 조절해서 만드는데 Class C라면 호스트에 8비트가 할당되어
11111111.11111111.11111111.00000000이지만 이 8비트 중에서 5비트만 호스트 비트로 할당하고 나머지 3비트를 네트워크에게 준다면 11111111.11111111.11111111.11100000이 되어서 네트워크 비트가 24개에서 27개로 늘어나게 된다. 이렇게 서브네팅하면 디폴트 서브넷마스크가 255.255.255.0이 255.255.255.224식으로 바뀌는데, 그 이유는 Class C의 디폴트 서브넷마스크 255.255.255.0에서 0부분 00000000은 2^8-2=254개의 호스트를 가질 수 있었지만, 11100000이 되면 네트워크별로 2^5-2 =30개씩 호스트를 가질 수 있고, 256-224=32 해서 0, 32, 64, 96, 128, 160, 192, 224까지 8개의 서브 네트워크를 구성할 수 있다. 이때의 총 호스트 수는 ‘8개_네트워크_주소x30개_호스트’=240이 되게 된다. 
  서브네팅된 네트워크에서 router rip을 사용한다면 version 2로 해주어야 한다!!!

  서브네팅 하는 이유
  네트워크를 서브네트로 나누는 이유는 이미 살펴보았듯이 
▪ 호스트 수가 적게 필요한 곳에서 주소의 낭비를 줄일 수 있고, 
▪ 목적에 따라서 하나의 네트워크를 여러 개로 만들 수 있으며,
▪ 서브네팅된 작은 네트워크에는 호스트가 적어서 충돌 도메인도 작아지고, 
▪ 관리하기 쉬울 뿐만 아니라 
▪ 문제 발생 시 전체 네트워크에는 영향을 끼치지 않고 해당 세그먼트에만 문제가 국한되므로 문제의 원인파악이나 문제해결을 쉽게 해주며, 
▪ 네트워크 수가 늘어나면 네트워크 당 호스트 수가 줄어들므로 부가적으로 브로드캐스트의 크기가 줄어들어서 효율적인 네트워크가 된다 등이 있다. 

  서브넷마스크 찾기
  인터넷이나 기타 서적을 보면 서브네팅하는 여러 기법들이 나와 있는데 관리자로써 관심을 가져야 할 것은 서브네팅 했을 때 서브넷 별로 부여할 수 있는 호스트들의 IP_주소 범위일 것이다. 이를 위해서 Net ID, Host range, 그리고 Broadcast ID를 찾아내는데, Net ID와 Broadcast ID는 호스트의 주소로 할당할 수 없다.

  서브네트를 계산하기 위해서는 다음 세 가지만 알고 있으면 된다. 
① ‘2^n-2=k’ ->n은 비트 수이고 k는 호스트/네트워크 수로써 'n+k=8’(한 Octet을 이룸)이다. 네트워크 수가 주어지면 n은 네트워크 비트가 되고 8-n이 호스트 비트가 된다. Vice Versa 하다. 여기서 -2는 모두 0인 네트워크 자체와 모두 1인 브로드캐스트를 제외한다는 의미이다. 이렇게 해서 서브네트_비트를 구하고
② ‘256-서브네트_숫자=Net_ID의 크기’
->0부터 이 숫자의 배수 크기로 증가해서 마지막 서브넷 숫자(256)까지 Net ID를 구하고,  
③ ‘(Net_ID+1)’ Host_range ‘(Directive_Broad_ID-1)’로 Host range를 구하고,  
->‘다음_번_Net_ID-1’이 Directive_Broad_ID이다. 
  복잡해 보이지만 다음 한 가지만 제대로 이해하면 쉽다는 것을 알게 될 것이다.

  간혹 네트워크와 호스트 주소를 그냥 생각 없이 주는 경우가 있는데, 예를 들어서 192.168.10.0/30 네트워크에서 192.168.10.1, 192.168.10.2은 잘 되지만 192.168.10.3과 192.168.10. 4는 주소로 입력될 수 없다고 나온다. 바로 /30에서는 호스트가 2개밖에 될 수 없고, 0, 4, 8, ...은 Net_ID가 되고, 3, 7, 11, ...은 Directive Broad_ID가 되기 때문이다. 

a) 클래스 C인 192.168.10.0 네트워크를 받았는데 6개의 서브 네트워크가 필요하다면 서브넷 마스크를 어떻게 정하면 되는가?

192.168.100.0/24 네트워크에서 

1단계 2ⁿ-2=6(네트워크), 2ⁿ=8, n=3

2단계 호스트 비트, 옥텟 8-3=5

3단계 1111 1111. 1111 1111. 1111 1111. 1110 0000 (2^7+2^6+2^5) => 225.225.225.224 (여기까지는 잘 하는데 이 다음을 학생들이 잘 못한다.) 

 

4단계 256 - 224 = 32 => 0, 32, 64, 96, 128, 160, 192, 224, 256

5단계 

Net ID	Host Range	Broad ID
0	1, 2, ... , 30	31
32	33, 34, ... , 62	63
64	65, 66, ..., 94	95
96	97, 98, ... , 126	127
128	129, 130, ... , 158	159
160	161,162, ... , 190	191
192	193, 194, ... , 222	223
224	225, 226, ... , 254	255
256

 

예를 들어서 아이피 설정을 해준다면

ip addr 192.168.10.33 255.255.255.224

router rip version 2

net 192.168.10.32

net 192.168.10.64 이런 식으로 라우팅 프로토콜을 설정해준다. 

 

서브네팅이 많이 되면 호스트 숫자가 줄어든다.

b) 클래스 C인 192.168.100.0 네트워크를 받았는데 각 네트워크 당 40개의 호스트가 필요하다면 서브넷 마스크는 어떻게 될까???

호스트가 40개씩인 네트워크가 몇 개?

1단계 2ⁿ-2>=40,  2ⁿ>=42, n=6(호스트)

2단계 옥텟-6=2(네트워크)

3단계 1111 1111. 1111 1111. 1111 1111. 1100 0000 => 255.255.255.192/27

 

4단계 256 - 192 = 64 => 0, 64, 128, 192, 256

5단계

Net ID	Host-Range	Broad ID
0	1,2, ... , 62	63
64	65, 66, ... , 126	127
128	129, 130, ... , 190	191
192	193, 194, ..., 194	255
256

여기서 잠깐 예시

서브네팅은 네트워크가 늘어나고 호스트가 줄어드는 것

두 구간을 같은 호스트 대수로 서브네팅 하면 효율적이지 않다.

위의 네트워크는 서브-서브네팅 해준다.(캡쳐 속 아이피 번호는 무시)

그것을 가변 길이에 따른 서브넷 마스크, VLSM이라고 해준다. 

 

2대 할당해주고 남는 아이피들은 WAN 구름(프레임 릴레이 스위치로 묶여있는 라우터 집합)이 나누어 가진다. WAN 회사도 먹고 산다. 

 

c) 클래스 C인 192.168.10.17 255.255.255.252 주소를 받았을 때 이 조직에서 사용할 수 있는 호스트 IP는 어떻게 될까?

4단계 256 - 252 = 4, 0, 4, 8, 12, ... , 256

5단계 

Net ID	Host Range	Broad ID
0	1,2	3
4	5,6	7
8	9,10	11
12	13,14	15
16	17,18	19
...	...	...
244	245, 246	247
248	249, 250	251
252	253, 254	255
256

192.168.10.17, 18 두 개의 호스트를 쓸 수 있다!!

 

 

 

실습

 

중앙 라우터에 CFE 넣기

좌우 라우터엔 패스트 이더넷 넣기

 

내부에서는 IGP로 소통하는 내트워크, 외부에서는 EGP(BGP)로 소통한다.

 

내부의 네트워크가 다섯개가 되게 하려면 서브네팅을 어떻게 해야 하는가?

1단계 2ⁿ-2>=5,  2ⁿ>=7, n=3

2단계 네트워크 비트 3, 호스트 비트 5

3단계 1111 1111. 1111 1111. 1111 1111. 1110 0000 => 255.255.255.224

 

4단계 256 - 224 = 32 => 0, 32, 64, 96, 128, 160, 192, 224, 256

5단계 

Net ID	Host Range	Broad ID
0	1, 2, ... , 30	31
32	33, 34, ... , 62	63
64	65, 66, ..., 94	95
96	97, 98, ... , 126	127
128	129, 130, ... , 158	159
160	161,162, ... , 190	191
192	193, 194, ... , 222	223
224	225, 226, ... , 254	255
256

 

이 표를 옆에 두고 네트워크 설정하기

 

노드 설정 먼저~

라우터 설정~

동적 라우팅 프로토콜 설정~

핑이 성공적으로 잘 간다!!

 

 

192.168.100.0./24 네트워크는 255.255.255.0이 되어 255개의 호스트를 가지는 1개의 네트워크이다.
192.168.100.0/27 네트워크는 255.255.255.224(서브네팅)가 되어서 네트워크 당 31개의 호스트를 가질 수 있는 8개의 네트워크가 되고,  
192.168.100.0/30 네트워크는 255.255.255.252(서브-서브네팅)이 되어서 네트워크 당 2개의 호스트를 가질 수 있다. 
또 필요에 따라서 32개를 16개로 서브네팅으로 만든 뒤, 나머지 16개를 또 서브네팅해서 2개씩으로 만들 수도 있다.
=>VLSM(Variable Length Subnet Mask) 기법이다. 

	128	64	32	16	8	4	2	1	서브넷 마스크	서브넷 수	총 IP수	호스트 수
/32	1	1	1	1	1	1	1	1	255	256	1	0
/31	1	1	1	1	1	1	1	0	254	128	2	0
/30	1	1	1	1	1	1	0	0	252	64	4	2
/29	1	1	1	1	1	0	0	0	248	32	8	6
/28	1	1	1	1	0	0	0	0	240	16	16	14
/27	1	1	1	0	0	0	0	0	224	8	32	30
/26	1	1	0	0	0	0	0	0	192	4	64	62
/25	1	0	0	0	0	0	0	0	128	2	128	126
/24	0	0	0	0	0	0	0	0	0	없음	256	254

 

서브넷마스크 표
1111 1111	255	/32
1111 1110	254	/31
1111 11 00	252	/30
1111 1 000	248	/29
1111 0000	240	/28
111 0 0000	224	/27
11 00 0000	192	/26
1000 0000	128	/25
0000 0000	0	/24

 

실습

기존에 설정된 네트워크를 no ip addr 하고 새로 서브-서브네팅한 네트워크를 설정해주자.

핑이 잘 가야되는데 새벽에 해서 그런가 실패했다. 

수업 시간엔 성공했으니 패스

 

 

  BGP(Border Gateway Protocol) 설정하기
  BGP는 WAN에서 서로 다른 AS 사이에서 사용되는 EGP의 프로토콜로써 ISP를 연결하거나 일반 네트워크가 두 개 이상의 ISP와 동시에 연결되어 있을 때 사용된다. 내부 LAN의 AS 간 연결에 사용되는 IGP는 멀티캐스트로 운용되는데 반해 외부 WAN의 AS 간 연결에 사용되는 BGP는 유티캐스트로 운용되며 벡터 메트릭을 사용한다. 
  예를 들어서 AS 100에 있는 라우터1이 AS 400에 있는 라우터4에게 자신의 192.168.1.2의 정보를 보내면 옆에 있는 AS 200 라우터2는 100->200:192.168.1.2으로 전달하고, 옆의 AS 300 라우터3은 100->200->300: 192.168.1.2식으로 전달해서 400에게 도착한다. 라우터4는 지나온 경로에서 자신의 AS 400을 빼고 나머지 100 200 300 경로 중에서 최단거리를 선택해서 보냄으로써 스플릿 호라이즌이 실행되어 루핑이 일어나지 않는다. BGP에 문제가 발생하면 어느 지역 전체나 국가까지 네트워크에 문제가 있을 수 있다. 

  서로 다른 WAN에서 BGP 사이에는 EBGP(External BGP)를 사용하고 BGP 내부에서는 IBGP(Internal BGP)를 사용한다. EBGP는 TTL이 1이어서 직접 연결된 라우터에게 정보를 전하고 IBGP는 TTL이 255라서 이웃한 라우터를 찾아서 정보를 전달한다. 또 BGP끼리는 Open message, Update message, Keepalive message, 그리고 Notification message를 통해서 서로를 인식하고 에러가 발생하면 알려서 이를 수정한다. 

  간단히 정리하면 

▪ routing protocol : 경로를 찾는 프로토콜 
                   =>rip, ospf, eigrp 
▪ routed protocol : 찾아낸 경로로 실제 데이터를 전송하는 프로토콜 
                  =>ip, ipx(Novell Netwrare), appletalk(Apple)
▪ IGP(Interior Gateway Protocol) : 내부 라우터(AS 번호가 동일) 인식 프로토콜 
                                   =>ip, ipx(Novell Netwrare), appletalk(Apple)
▪ EGP(Exterio Gateway Protocol) : 외부 경계 라우터(AS 번호가 다름) 인식 프로토콜 
                                   =>BGP