Networking — 네트워크와 IP, 서브넷 이해하기

네트워크의 지리적 분류

규모(범위)에 따라 이름이 다를 뿐 원리는 같다.

Switch vs Router

• Switch: 같은 네트워크 안에서 장치들을 연결. 큰 네트워크일수록 큰 스위치가 필요하다.
• Router: 서로 다른 네트워크를 연결. 1번 빌딩 네트워크와 2번 빌딩 네트워크를 잇는다.
• Access Point (AP/WAP): 유선 네트워크를 무선(Wi-Fi)으로 바꿔주는 장치. 결국 케이블로 Switch/Router에 연결된다.

한 줄 요약: Switch는 네트워크 안, Router는 네트워크 사이.

Home Network

인터넷 ── Cable/DSL 모뎀 ── Router ── Access Point ── 기기들
          ISP가 공인 IP 부여   LAN 게이트웨이   192.168.0.102   pc1 192.168.0.103
          64.185.133.92        192.168.0.1                     pc2 192.168.0.104
                               밖에선 공인 IP 하나로 보임

• 모든 기기는 IP를 가진다.
• 밖에서 보면 집은 공인 IP 하나, 집 안에서는 각 기기가 사설 IP를 나눠 가진다.
• 회사 데이터센터나 AWS VPC도 동작 원리는 같다. 방화벽·이중화 같은 고가용성 장비만 더 많을 뿐이다.

큰 규모의 네트워크

규모가 커지면 기기를 붙이는 장치(Switch·AP)가 여러 개로 늘고, 각각이 서로 다른 서브넷을 이룬다. 이 서브넷들을 라우터가 연결하고, 외부(인터넷)와의 경계에는 방화벽이 놓인다.

[무선 기기] ── Wireless AP (192.168.5.0) ┐
                                          ├── 라우터 ── 방화벽 ── 인터넷
[유선 기기] ── Switch      (192.168.1.0) ┘

• 서브넷마다 네트워크 대역이 다르다: 무선은 192.168.5.x, 유선은 192.168.1.x. 같은 서브넷 안 기기끼리는 직접 통신하고, 다른 서브넷으로 갈 때만 라우터를 거친다.
• 라우터 = 서로 다른 서브넷(네트워크)을 잇는 관문.
• 방화벽 = 내부와 외부의 경계에서 트래픽을 통제하는 보안 장비.
• 핵심은 Home Network와 원리가 완전히 같다는 것이다. 서브넷·라우터·방화벽 같은 장비가 더 많아질 뿐, "서브넷을 라우터로 연결하고 외부 경계를 방화벽으로 막는다"는 구조는 동일하다. AWS VPC도 이 구조를 클라우드에서 그대로 설계한 것이다.

IPv4 주소

• 32비트 이진수. 8비트씩 4칸을 .으로 구분한다.
• 범위: 0.0.0.0 ~ 255.255.255.255
• IP는 두 부분으로 나뉜다: 네트워크 부분(어느 동네) + 호스트 부분(몇 호)

192.168.1.15
└───┬───┘ └┬┘
 네트워크   호스트

네트워크 부분이 같으면 같은 네트워크로 보고 직접 통신한다. 다르면 라우터를 거친다. (전화번호 지역번호와 같은 원리)

Public IP vs Private IP

• Public IP: 인터넷에서 전 세계 유일하게 식별되는 주소 (예: 54.86.23.90). 전역 변수처럼 중복 불가.
• Private IP: 내부 네트워크 전용 주소 (예: 192.168.1.10). 지역 변수처럼 네트워크 안에서만 유일하면 되고, 다른 네트워크와 겹쳐도 무방하다.

Private IP 대역 (RFC 1918)

예시:

• 192.168.10.12 → Class C (사설)
• 172.16.12.30 → Class B (사설)
• 172.32.36.97 → B 대역(172.16~31)을 벗어남 → 사설이 아니라 공인 IP

Subnet과 CIDR

Subnet은 큰 네트워크를 용도별로 쪼갠 하위 네트워크다. AWS VPC가 대표적인 예로, VPC(큰 땅)를 웹서버용·DB용·프로젝트용 서브넷으로 나눠 서버를 배치한다.

CIDR (/24 같은 표기)은 32비트 중 앞 몇 비트를 네트워크로 고정하는지를 뜻한다. 슬래시 숫자가 클수록 고정이 많아 네트워크가 작아진다.

CIDR 계산
호스트 비트 = 32 − 슬래시
IP 총 개수  = 2 ^ 호스트 비트
사용 가능   = 총 개수 − 2   (네트워크 주소 .0, 브로드캐스트 .255 제외)

서브넷 개수 = 2 ^ (새 슬래시 − 원래 슬래시)

예) 192.168.1.0/24 → 32−24=8 → 2^8=256개 (사용 가능 254개)

VPC 예시

VPC:      10.0.0.0/16      6.5만 개 확보
 ├ Subnet 10.0.0.0/24      퍼블릭 (웹서버, LB)
 ├ Subnet 10.0.1.0/24      퍼블릭
 ├ Subnet 10.0.2.0/24      프라이빗 (앱서버)
 └ Subnet 10.0.3.0/24      프라이빗 (DB)

• 앞 10.0(/16)이 같다 → 같은 VPC 소속
• 세 번째 칸(0/1/2/3) → 어느 서브넷인지 구분
• 이 목적을 위해 IP를 계층적으로 구조화한다.

격리된 VPC는 IP 범위가 겹쳐도 무방하다(각 VPC는 별도 scope). 단, VPC 두 개를 연결(peering/VPN)하면 범위가 겹쳐선 안 되므로 10.0.0.0/16, 10.1.0.0/16처럼 다르게 설계한다.

개념 문답

공부하며 헷갈렸던 지점을 문답으로 정리한다.

Q. Public IP와 Private IP의 차이는?

Private IP는 집·회사 내부 전용 주소라 인터넷에서 보이지 않는다. 그래서 회사 로컬 주소 192.168.3.15는 집에서 접속되지 않는 것이 정상이다. Public IP는 인터넷에서 전 세계 유일하게 식별되는 주소로 naver·google처럼 바로 도달할 수 있다.

프로그래밍에 비유하면 Private IP는 지역 변수, Public IP는 전역 변수다. 지역 변수는 scope(네트워크) 안에서만 유일하면 되므로 다른 네트워크의 같은 주소와 겹쳐도 문제가 없고, 전역 변수는 전 세계에서 유일해야 한다.

Q. Private IP는 왜 Class A/B/C로 나눴나?

규모에 따라 골라 쓰라고 크기별로 세 덩어리를 예약해둔 것이다. 이 세 대역은 RFC 1918(Address Allocation for Private Internets) 표준에 "사설 전용"으로 예약되어 있다. 즉 "이 범위는 인터넷에 내보내지 말고 내부 네트워크에서만 자유롭게 써라"고 전 세계가 약속한 규약이다.

• A 10.x → 약 1,600만 개 (대기업·클라우드)
• B 172.16~31.x → 약 100만 개
• C 192.168.x → 6.5만 개 (가정용 공유기)

이 A/B/C "클래스" 개념 자체는 오늘날 CIDR로 대체된 옛 방식이다. 지금은 세 구간이 "사설 예약 대역"이라는 것만 알면 되고, 실제로는 CIDR 표기가 중요하다.

Q. Public IP는 사설 대역 밖이면 전부 가능한가?

큰 틀에선 맞지만, 사설 대역 외에도 특수 예약 대역이 있다(127.x 루프백=자기 자신, 169.254.x 링크로컬, 멀티캐스트 등). 정확히는 사설 + 특수 예약 대역을 뺀 나머지가 공인 IP다. 그래서 172.32.36.97은 B 대역(172.16~31)을 벗어났으니 공인으로 취급된다.

Q. Access Point는 Switch와 같은가?

역할이 겹치되 매체가 다르다. Switch는 유선 포트로, AP는 무선(Wi-Fi)으로 같은 네트워크에 기기를 붙인다. AP도 결국 케이블로 Switch/Router에 연결되며, 가정용 공유기는 라우터·스위치·AP가 한 박스에 합쳐진 형태다.

Q. VPN은 어떻게 로컬 주소에 접속하게 하나?

VPN은 밖에 있는 내 노트북을 그 로컬 네트워크 안에 있는 것처럼 논리적으로 넣어주는 터널이다. AWS VPN Client로 접속하면 내 노트북이 VPC 서브넷의 사설 대역에 참여해 내부 서버와 사설 IP로 직접 통신한다. 한마디로 VPN은 네트워크 소속을 빌려주는 것이다.

Q. 왜 IP 앞부분을 고정(/16)하나?

고정된 앞부분이 네트워크 신분증이기 때문이다. 라우터는 "고정 부분이 같으면 같은 네트워크"로 판단해, 같으면 직접 통신하고 다르면 라우터를 거친다. 고정이 없으면 같은 동네인지 구분할 기준 자체가 없다. 전화번호 지역번호와 같은 원리다.

Q. "빌린 비트"가 뭔가?

/16을 /20으로 쪼갠다는 것은 경계선을 4칸 오른쪽으로 미는 것이다. 이때 늘어난 **4비트가 "빌린 비트"**로, 원래 호스트였던 자리를 네트워크 쪽으로 넘긴 것이다. 이 비트가 서브넷을 구분하는 번호표가 된다.

10.0.0.0/16 → /20 (4비트 빌림)
00001010.00000000.0000 0000.00000000
└─── 고정 16비트 ───┘└4┘ └─ 호스트 12비트 ─┘
                     ↑ 빌린 비트 = 서브넷 번호표

0000 → 10.0.0.0/20    0001 → 10.0.16.0/20 ... 1111 → 10.0.240.0/20
서브넷 2^4 = 16개, 각 2^12 = 4096개

Q. 슬래시 숫자는 높을수록 좋은가?

아니다. 슬래시가 높을수록 고정 비트가 많아 네트워크가 작아진다(호스트 수 감소). 확장성을 원하면 낮은 수가 유리하다. 대신 낮게 잡으면 IP 주소 공간을 낭비하고, 다른 네트워크와 연결할 때 범위가 겹칠 위험이 커진다. 그래서 실무에서는 필요한 만큼만 잘라 쓴다.

Q. 여러 VPC가 모두 10.0.0.0/16을 쓰면 구분이 안 되지 않나?

괜찮다. 각 VPC는 격리된 별도 scope라 A사 VPC의 10.0.0.12와 B사 VPC의 10.0.0.12는 서로 충돌하지 않는다. AWS는 VPC를 IP 범위가 아니라 고유 ID(vpc-xxxx)로 구분하기 때문이다. 범위가 겹치면 안 되는 경우는 두 네트워크를 연결(peering/VPN)할 때뿐이며, 그때는 10.0, 10.1처럼 겹치지 않게 설계한다. 앞서 나온 지역 변수 비유 그대로 — 격리되면 겹쳐도 되고, 연결하면 유일해야 한다.