[Network] CIDR와 Subnetting

CIDR, Subnetting, subnet mask, VLSM, prefix length, 서브넷, 서브넷팅

정의

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) 은 IPv4 / IPv6 주소를 prefix length 로 표기하는 표준. 1993년 등장 (RFC 1519, 현재 RFC 4632).

192.168.1.0/24
        ↑
        prefix length = 상위 24 bit 가 network, 하위 8 bit 가 host

CIDR 이전의 class-based (A/B/C) 는 비효율적 → 클래스 폐지, prefix 자유 지정.

CIDR 표기

주소 / prefix
192.168.1.0/24       → 256 개 IP (호스트 254 개 + network + broadcast)
192.168.0.0/16       → 65536 개 IP
10.0.0.0/8           → 16,777,216 개 IP

2001:db8::/32        → IPv6 prefix
fe80::/64            → 일반 IPv6 subnet (호스트 64 bit)

prefix = network bit 수. host bit = 32 - prefix (IPv4) 또는 128 - prefix (IPv6).

subnet mask 변환

prefix    binary subnet mask                 dotted decimal
/8        11111111.00000000.00000000.00000000   255.0.0.0
/16       11111111.11111111.00000000.00000000   255.255.0.0
/24       11111111.11111111.11111111.00000000   255.255.255.0
/25       11111111.11111111.11111111.10000000   255.255.255.128
/30       11111111.11111111.11111111.11111100   255.255.255.252
/32       11111111.11111111.11111111.11111111   255.255.255.255  (단일 host)

CIDR notation 이 dotted mask 보다 간결 + 라우터 설정에 일관됨.

host 수 계산

/N 의 host 수 = 2^(32-N) - 2:

Prefix	IP 총 개수	사용 가능 host
/24	256	254 (network + broadcast 제외)
/25	128	126
/26	64	62
/27	32	30
/28	16	14
/29	8	6
/30	4	2 (point-to-point link)

-2 는 network address (모두 0) + broadcast (모두 1) 제외.

예외:

• /31 : 2 host (P2P, RFC 3021)
• /32 : 1 host (single)

subnet 계산 예

192.168.1.130/25 의 subnet:

binary: 192.168.1.10000010
mask  : 11111111.11111111.11111111.10000000

network: 192.168.1.10000000 = 192.168.1.128
broadcast: 192.168.1.11111111 = 192.168.1.255
host range: 192.168.1.129 ~ 192.168.1.254

/24 를 2 개 /25 로 분할:

• 192.168.1.0/25: 0 ~ 127 (network 0, broadcast 127, host 1-126)
• 192.168.1.128/25: 128 ~ 255 (network 128, broadcast 255, host 129-254)

VLSM (Variable Length Subnet Masking)

같은 organization 안에서 subnet 마다 prefix 다르게:

회사 네트워크: 10.0.0.0/16

  ├── 본사 (host 1000개):     10.0.0.0/22   (1022 host)
  ├── 지사 A (host 100개):    10.0.4.0/25   (126 host)
  ├── 지사 B (host 50개):     10.0.4.128/26  (62 host)
  ├── DMZ (host 6개):         10.0.4.192/29  (6 host)
  └── 관리 vlan:              10.0.4.200/29  (6 host)

VLSM 이 없으면 모든 subnet 이 같은 크기 = 낭비.

라우팅 (longest prefix match)

라우터는 가장 긴 prefix 가 매칭되는 경로 선택:

라우팅 테이블:
0.0.0.0/0           → default (interface eth0)
10.0.0.0/8          → eth1
10.1.0.0/16         → eth2
10.1.5.0/24         → eth3

목적지: 10.1.5.20
→ 매칭: /0 (default), /8, /16, /24 4개
→ 가장 긴 /24 선택 → eth3

supernetting (route summarization)

작은 subnet 여러 개를 큰 prefix 로 묶기:

10.1.0.0/24
10.1.1.0/24
10.1.2.0/24
10.1.3.0/24
   ↓ 묶으면
10.1.0.0/22

라우팅 테이블 크기 줄여 라우터 부하 감소. BGP 의 핵심.

private vs public

RFC 1918 private (인터넷 라우팅 불가):

• 10.0.0.0/8
• 172.16.0.0/12
• 192.168.0.0/16

NAT 로 public IP 공유 (network-nat). 사내 / docker / k8s 모두 위 범위 사용.

조직 1: 10.0.0.0/8
조직 2: 10.0.0.0/8
└─ 충돌 없음 (각자 사설)
└─ VPN 연결 시 충돌 (overlap)

큰 조직은 VPN / merger 대비 충돌 회피 가능한 범위 선택.

IPv6 subnetting

IPv6 은 보통 /64 subnet (host 64 bit). ISP 가 organization 에 /48 또는 /56 부여:

/48 organization → 65536 개 /64 subnet
/56 organization → 256 개 /64 subnet

예: 2001:db8:1234::/48
  ├── 2001:db8:1234:0001::/64  (sub-1)
  ├── 2001:db8:1234:0002::/64  (sub-2)
  └── 2001:db8:1234:0003::/64

IPv6 의 /64 가 표준인 이유: SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration) 가 MAC → host 64 bit 자동 생성.

자주 보는 시나리오

시나리오 1: AWS VPC

VPC: 10.0.0.0/16

  ├── subnet-public-a:   10.0.1.0/24 (AZ-a, public)
  ├── subnet-public-b:   10.0.2.0/24 (AZ-b, public)
  ├── subnet-private-a:  10.0.10.0/24 (AZ-a, private)
  └── subnet-private-b:  10.0.20.0/24 (AZ-b, private)

VPC 의 /16 안에서 /24 들로 subdivide. AZ 별 + public/private 별.

시나리오 2: Kubernetes

Pod CIDR:     10.244.0.0/16   (Pod IP pool)
Service CIDR: 10.96.0.0/12    (ClusterIP pool)

  Node 1: 10.244.0.0/24   (256 pod 한계)
  Node 2: 10.244.1.0/24
  Node 3: 10.244.2.0/24

CNI plugin (Calico, Flannel) 이 위 할당. 노드 수 × subnet 크기가 Pod CIDR 보다 작아야.

시나리오 3: P2P link

라우터 간 직접 연결은 host 2 개면 충분:

RouterA --- 10.255.1.0/30 --- RouterB
  .1                            .2

/30: network=.0, host=.1+.2, broadcast=.3. 또는 /31 (RFC 3021).

빠른 계산 트릭

"몇 host?"

/24 → 2^8 - 2 = 254
/25 → 2^7 - 2 = 126
/26 → 2^6 - 2 = 62
/27 → 2^5 - 2 = 30
/28 → 2^4 - 2 = 14
/29 → 2^3 - 2 = 6
/30 → 2^2 - 2 = 2

/N 의 host = 2^(32-N) - 2.

"몇 subnet?"

/24 를 /26 으로 → 4 개 (host bit 2 → 2^2)
/24 를 /27 으로 → 8 개
/16 을 /24 로 → 256 개

prefix 가 길어진 bit 수 = 2 의 지수.

함정과 베스트 프랙티스

• VPC / overlay 의 CIDR 미리 큰 범위로: 작게 잡으면 나중에 확장 불가
• subnet 충돌 회피: VPN / multi-cloud 환경에서 organization 별 다른 prefix
• AWS VPC: /16 권장: subnet 분할 여지
• Docker 의 기본 172.17.0.0/16 충돌 시: daemon.json 으로 변경
• K8s 의 Pod CIDR + Service CIDR + Node IP 가 충돌 금지
• IPv6 의 /64 는 거의 절대 분할 X: SLAAC 망가짐
• longest prefix match 가 라우터 결정 규칙
• summarization 으로 라우팅 테이블 축소: BGP 환경에서 critical

관련 위키

• network-ip
• network-nat
• network-dns
• tcp
• udp