[네트워크] IPv4 Address Space

침해사고 분석 문제들을 풀어보면 공격자 IP를 식별하는 과정을 필요로 한다. IP 주소 공간에 대해 깊이 있는 내용을 탐구해 본다.

 

IPv4에서 주소 공간이란 사용 가능한 모든 IP 주소의 범위를 의미한다.

• IPv4는 32비트 주소를 사용 (MAC 주소는 48비트)
• 주소 공간은 2^32개가 된다.

2^32 = 4,294,967,296

• 즉, 이론적으로 약 43억 개의 고유한 IP 주소를 만들 수 있다.

제한 사항

이론상 43억 개의 주소가 존재하지만, 모든 주소가 실제 사용 가능한 것은 아니다. 

사용 불가능한 주소

127.0.0.0/8	루프백(Loopback) 주소
0.0.0.0	미지정 주소 (Default route 등)
192.168.0.0/16, 10.0.0.0/8 등	사설(Private) IP 주소
224.0.0.0 ~ 239.255.255.255	멀티캐스트(Multicast)
240.0.0.0 ~ 255.255.255.255	미래 예약(Reserved)

이로 인해 사용 가능한 IPv4 주소는 이론치보다 훨씬 적다. 그러나 IPv6는 128비트 주소를 사용한다.

2^128 ≈ 3.4 × 10^38

사실상 무제한에 가까운 IP 주소 제공이 가능하다.

<IPv6의 표현 방식>

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IP 주소의 구조

<Ip의 구조>

하나의 IP 주소는 네트워크를 식별하는 부분과 개별 장치를 식별하는 부분으로 나누어 진다.

• 총 32비트로 구성된 주소
• 예: 192.168.1.10 8비트 × 4 = 32비트

Prefix (n bits): 네트워크 부분

• 앞쪽의 n비트는 "어느 네트워크인가?"를 나타낸다.
• 예를 들어 /24이면 앞 24비트가 prefix이다. (즉, 끝의 /n의 값은 프리픽스의 길이를 의미)

<프리픽스의 길이와 예시>

• 이 값이 같으면 같은 네트워크에 있는 장치들이다.

192.168.1.0/24에서 Prefix(=net id)는 192.168.1이 된다.

 

Suffix ((32 - n) bits): 호스트(장치) 부분

• 뒤쪽의 (32 - n)비트는 "네트워크 내에서 어떤 장치인가?"를 나타낸다.
• 즉, 동일한 네트워크 내에서 각 장치를 구별하는 용도이다.

192.168.1.10에서 10이 Suffix(=host id)이다.

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IPv4 주소 클래스(Classful Addressing)

<IPv4 주소 클래스(Classful Addressing)>

IPv4 주소는 과거에 주소 크기(네트워크 규모)에 따라 5개의 클래스(A~E)로 나누었다. 이 방식을 클래스풀(classful) 주소 지정 방식이라고 한다.

클래스	맨 앞 비트	Prefix 길이	Suffix 길이	첫 바이트 범위	용도
A	0xxx xxxx	8비트	24비트	0 ~ 127	대규모 네트워크
B	10xx xxxx	16비트	16비트	128 ~ 191	중간 규모 네트워크
C	110x xxxx	24비트	8비트	192 ~ 223	소규모 네트워크
D	1110 xxxx	해당 없음	해당 없음	224 ~ 239	멀티캐스트용 주소
E	1111 xxxx	해당 없음	해당 없음	240 ~ 255	실험적 / 예약됨 (사용 안 함)

첫 바이트의 비트 형태에 따라 클래스가 결정된다고도 표현할 수 있다.

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Reference

Behrouz A. Forouzan, Data Communications and Networking, 5th Edition, McGraw-Hill Education, 2013. ISBN: 9780073376226.