CIDR: 인터넷 확장을 이끈 핵심 기술
폭발적인 인터넷 성장으로 인해 IP 주소 고갈 문제가 현실화되면서 이를 해결하고 네트워크 라우팅 효율을 높인 핵심 기술인 CIDR(Classless Inter-Domain Routing)이 등장했습니다. 이 글에서는 CIDR의 탄생 배경부터 핵심 원리, 그리고 현대 네트워크에서의 역할까지 자세히 살펴보겠습니다.
CIDR 등장 이전: 클래스 기반 주소 체계의 한계
초기 인터넷은 클래스 기반 주소 체계를 사용했습니다. 32비트 IPv4 주소를 네트워크 ID와 호스트 ID로 나누는 이 방식은 주소의 첫 번째 옥텟에 따라 A, B, C 클래스로 구분되었습니다.
- A 클래스: 8비트 네트워크 ID, 24비트 호스트 ID (약 1,600만 개 호스트 수용)
- B 클래스: 16비트 네트워크 ID, 16비트 호스트 ID (약 6만 5천 개 호스트 수용)
- C 클래스: 24비트 네트워크 ID, 8비트 호스트 ID (약 254개 호스트 수용)
이러한 고정된 방식은 심각한 문제를 초래했습니다.
- 비효율적인 IP 주소 할당: 필요한 호스트 수에 관계없이 클래스 단위로만 할당되어 많은 IP 주소가 낭비되었습니다. 예를 들어, 500개의 호스트가 필요한 조직은 C 클래스(254개)로는 부족해 B 클래스(65,534개)를 할당받아야 했고, 이는 엄청난 주소 낭비로 이어졌습니다.
- 라우팅 테이블의 비대화: 전 세계적으로 네트워크가 증가하면서 각 라우터는 모든 네트워크의 경로를 라우팅 테이블에 기록해야 했습니다. 클래스 기반 체계는 서브넷을 만들더라도 각각의 서브넷 정보가 독립적으로 라우팅 테이블에 추가되어 라우터의 부하를 가중시키고 라우팅 성능을 저하시키는 원인이 되었습니다.
CIDR의 탄생: 주소 효율성과 라우팅 확장성의 필요성
클래스 기반 체계의 문제가 심화되면서 1990년대 초반에는 IP 주소 고갈과 라우팅 테이블 관리의 불가능성이 예측되었습니다. 이러한 상황을 해결하기 위해 1993년 RFC 1519에 정의된 CIDR이 도입되었습니다. CIDR의 주요 목표는 다음과 같았습니다.
- IP 주소 공간의 효율적인 사용: 고정된 클래스 경계를 없애고 필요한 만큼의 IP 주소 블록을 유연하게 할당합니다.
- 인터넷 라우팅 테이블 크기 감소: 인접한 여러 네트워크를 하나의 큰 블록으로 묶어 라우팅 정보를 집계(Aggregation)함으로써 라우팅 테이블의 크기를 줄입니다.
- 계층적 라우팅 지원: IP 주소 할당을 계층적으로 구성하여 라우팅 효율성을 높입니다.
CIDR은 클래스 기반 체계의 한계를 극복하고 인터넷의 지속적인 확장을 가능하게 한 혁신적인 기술로 평가받습니다.
CIDR의 핵심: 프리픽스 기반 주소 지정 및 집계
CIDR은 IP 주소를 표기할 때 /프리픽스 길이를 사용하는 클래스리스(Classless) 방식을 도입합니다. 프리픽스 길이는 IP 주소에서 네트워크 부분을 나타내는 비트의 수를 의미하며, 나머지 비트는 호스트 부분을 나타냅니다.
CIDR 표기법: IP 주소/프리픽스 길이
예시: 192.168.1.0/24
192.168.1.0: IP 주소/24: 프리픽스 길이. 상위 24비트가 네트워크 ID이고, 하위 8비트가 호스트 ID임을 의미합니다.
프리픽스 길이와 네트워크 크기:
프리픽스 길이 (/n) | 네트워크 비트 (n) | 호스트 비트 (32-n) | 서브넷 마스크 | 사용 가능한 호스트 수 |
/8 | 8 | 24 | 255.0.0.0 | 16,777,214 |
/16 | 16 | 16 | 255.255.0.0 | 65,534 |
/24 | 24 | 8 | 255.255.255.0 | 254 |
/27 | 27 | 5 | 255.255.255.224 | 30 |
주요 특징:
- 비트 단위 유연성: 클래스 기반 방식과 달리 옥텟(8비트) 경계에 얽매이지 않고 비트 단위로 네트워크와 호스트를 나눌 수 있어, IP 주소 블록 크기를 세밀하게 제어할 수 있습니다.
- 라우팅 집계 (Route Aggregation): 여러 개의 인접한 IP 주소 블록을 하나의 더 큰 블록으로 묶어 라우팅 테이블의 엔트리 수를 줄이는 기술입니다. 이는 라우터의 부하를 줄이고 라우팅 트래픽을 감소시켜 인터넷의 확장성을 확보하는 데 필수적입니다.
CIDR의 실제 적용: VLSM과 슈퍼넷팅
CIDR은 크게 두 가지 방식으로 IP 주소를 효율적으로 사용하고 라우팅을 최적화합니다.
1) VLSM (Variable Length Subnet Mask): 가변 길이 서브넷 마스킹
VLSM은 CIDR의 원리를 바탕으로, 하나의 상위 네트워크를 크기가 다른 여러 하위 네트워크(서브넷)로 분할하는 기술입니다. 각 서브넷은 필요한 호스트 수에 따라 다른 프리픽스 길이(서브넷 마스크)를 가질 수 있습니다.
예시: 192.168.1.0/24 네트워크를 세 부서에 할당하는 경우
할당 계획:
- 개발팀 (30명): 25=32 (네트워크/브로드캐스트 제외 30개 사용 가능). 프리픽스 길이는 32−5=27이 됩니다.
- 네트워크 블록:
192.168.1.0/27 - 사용 가능 IP:
192.168.1.1~192.168.1.30
- 네트워크 블록:
- 마케팅팀 (10명): 24=16 (네트워크/브로드캐스트 제외 14개 사용 가능). 프리픽스 길이는 32−4=28이 됩니다.
- 네트워크 블록:
192.168.1.32/28 - 사용 가능 IP:
192.168.1.33~192.168.1.46
- 네트워크 블록:
- 경영지원팀 (5명): 23=8 (네트워크/브로드캐스트 제외 6개 사용 가능). 프리픽스 길이는 32−3=29이 됩니다.
- 네트워크 블록:
192.168.1.48/29 - 사용 가능 IP:
192.168.1.49~192.168.1.54
- 네트워크 블록:
이처럼 VLSM은 클래스에 얽매이지 않고 필요한 만큼 정밀하게 네트워크를 분할하여 IP 주소 낭비를 최소화합니다.
2) 슈퍼넷팅 (Supernetting): 라우팅 테이블 집계
슈퍼넷팅은 여러 개의 개별 IP 네트워크 블록을 하나의 더 큰 CIDR 블록으로 묶어 라우팅 테이블 엔트리를 줄이는 기술입니다. 이는 라우터의 효율성을 극대화합니다.
예시: ISP가 다음 네 개의 인접한 C 클래스 네트워크를 할당했다고 가정해 봅시다.
203.0.112.0/24203.0.113.0/24203.0.114.0/24203.0.115.0/24
이 네트워크들의 이진수 표현을 비교하면 공통 프리픽스가 22비트(11001011.00000000.011100xx)임을 알 수 있습니다.
- 결과 슈퍼넷:
203.0.112.0/22
이 하나의 슈퍼넷 경로는 위에 나열된 4개의 개별 /24 네트워크를 모두 포함하며, 라우터는 4개의 엔트리 대신 단 하나의 엔트리만으로 이 모든 네트워크를 라우팅할 수 있게 됩니다. 이는 라우팅 테이블의 크기를 획기적으로 줄여 인터넷 백본 라우터의 효율성과 확장성을 크게 향상시킵니다.
CIDR의 현재와 미래: IPv4 및 IPv6 환경에서의 역할
CIDR은 클래스 기반 주소 체계의 비효율성을 극복하고 IP 주소 고갈 위기를 늦추는 데 결정적인 역할을 했습니다. 또한, 라우팅 테이블의 비대화를 막아 인터넷의 확장성을 유지하고 전 세계적인 라우팅 성능을 향상시키는 데 크게 기여했습니다.
현재와 미래:
- IPv4 환경: CIDR은 여전히 IPv4 네트워크 설계 및 관리의 기본 원리이자 필수 도구입니다. 대부분의 기업 및 서비스 제공업체 네트워크에서 IP 주소를 효율적으로 할당하고 라우팅을 최적화하기 위해 CIDR 개념을 적극적으로 활용하고 있습니다.
- IPv6 환경: IPv6는 128비트 주소 체계를 사용하여 IP 주소 고갈 문제를 해결했지만, IPv6 주소 또한 CIDR과 유사한 프리픽스(Prefix) 기반으로 네트워크와 호스트 부분을 구분합니다. 예를 들어,
2001:db8::/32와 같은 IPv6 주소 표기법은 CIDR의 개념을 그대로 사용합니다. 따라서 CIDR에 대한 이해는 IPv4뿐만 아니라 미래의 IPv6 기반 네트워크를 설계하고 관리하는 데도 필수적인 지식입니다.
CIDR은 단순한 주소 지정 방식을 넘어, 인터넷의 지속적인 성장과 안정적인 운영을 가능하게 한 핵심 아키텍처 혁신이자 라우팅 기술의 근간입니다. 네트워크 전문가라면 CIDR의 기술적 원리와 활용 방안을 완벽하게 이해하고 있어야 합니다.