[네트워크 계층] VLSM(Variable-length subnet mask)

 

1. VLSM(Variable-Length Subnet Mask)

네트워크 서브넷팅 기법의 하나인 VLSM(Variable-Length Subnet Mask)은 네트워크 번호를 여러 서브넷으로 유연하게 분할하여 다양한 크기의 서브넷을 만들 수 있는 방법이다. 고정된 서브넷 마스크를 사용하는 FLSM(Fixed-Length Subnet Mask)과 달리, VLSM을 사용하면 동일한 네트워크 번호 내에서도 각기 다른 길이의 서브넷 마스크를 적용할 수 있어 서브넷마다 다른 수의 호스트를 지원할 수 있다. 이를 통해 서브넷 구조의 유연성이 크게 증가하고, 네트워크의 다양한 필요에 맞춰 서브넷 크기를 조정하여 IP 주소를 보다 효율적으로 사용할 수 있다.

 

 물론, VLSM을 사용하면 주소 구성 관리가 다소 복잡해질 수 있지만, 서브넷마다 각기 다른 수의 호스트를 수용할 수 있어 네트워크 관리의 효율성을 극대화할 수 있다. 이러한 VLSM 방식은 오늘날 대부분의 호스트, 라우터, 그리고 라우팅 프로토콜에서 지원되며, 네트워크 설계 시 필수적인 기법으로 자리잡고 있다.

IP 주소의 효율적 관리	고정된 서브넷 마스크를 사용하는 경우 필요 이상의 IP를 할당해야 하거나 부족한 IP 문제에 직면할 수 있지만, VLSM을 사용하면 이러한 낭비를 줄이고 각 네트워크의 요구에 맞는 정확한 IP 할당이 가능함.
네트워크 확장성 증가	네트워크가 확장됨에 따라 서브넷의 크기를 조정할 수 있어 유연한 네트워크 설계가 가능함
라우팅 테이블의 최적화	VLSM을 사용하면 IP 주소 공간을 더 세밀하게 분할할 수 있어, 라우팅 테이블의 크기를 줄이고 네트워크 성능을 향상시킬 수 있음

 

2. VLSM 동작

1. 네트워크 요구 사항 분석: 네트워크에 필요한 서브넷의 수와 각 서브넷에 필요한 IP 주소의 수를 확인한다.
2. 최대 서브넷 크기부터 할당: 가장 많은 IP가 필요한 서브넷에 먼저 IP 주소를 할당하고, 이후 점점 더 작은 서브넷에 IP를 할당해 나간다.
3. 서브넷 마스크 적용: 각 서브넷에 적절한 서브넷 마스크를 적용한다. 이때, 서브넷의 크기에 맞춰 적절한 비트를 선택해야 한다.
4. 주소 범위 확인: 각 서브넷에 할당된 주소 범위를 확인하여 중복되지 않도록 관리한다.

 

 

 128.32.0.0/16 네트워크를 내부에서 /24, /25, /26 등 서로 다른 세 가지 서브넷 마스크로 분할하면, 각 서브넷은 서로 다른 수의 호스트를 가질 수 있다. 이는 서브넷마다 남아 있는 비트 수에 따라 할당 가능한 호스트 수가 달라지기 때문이다. 예를 들어, IPv4에서 /24 접두사를 사용하면 32-24 = 8비트가 남아 있어 256개의 호스트를 지원할 수 있으며, /25 접두사의 경우 7비트가 남아 128개의 호스트를 지원할 수 있다. /26 접두사는 6비트가 남아 있어 64개의 호스트를 지원할 수 있다. 이처럼 VLSM을 사용하면 서브넷 크기를 유연하게 조정하여 네트워크 자원을 효율적으로 활용할 수 있다.

 

 각 호스트와 라우터 상의 인터페이스에는 IP 주소와 서브넷 마스크가 모두 할당되며, 이때 서브넷 마스크는 네트워크 상의 위치에 따라 달라질 수 있다. 또한, OSPF, IS-IS, RIPv2 등 적절한 동적 라우팅 프로토콜을 사용하면 사이트 내부의 호스트 간, 혹은 사이트 외부의 인터넷으로 트래픽이 정확하게 전달될 수 있다.

 

 한편, 특정 서브넷에는 단 두 개의 호스트만 포함되는 경우도 있다. 예를 들어, 라우터 간 점대점 링크에서 IP 주소를 할당할 때, IPv4에서는 /31 네트워크 접두사를 사용하는 것이 일반적인 관행이며, IPv6에서는 /127 네트워크 접두사를 사용하는 것이 권장된다. 이러한 방식은 라우터 간의 링크에 불필요한 주소 낭비를 방지할 수 있는 효율적인 방법이다.

 

3. VLSM이 사용되는 실제 환경 및 사례

 VLSM이 유용하게 쓰이는 대표적인 실제 환경과 사례는 다음과 같다.

 

- 기업 네트워크

 대규모 기업 네트워크에서는 다양한 부서와 사용자 그룹이 서로 다른 네트워크 요구사항을 가지고 있다. 예를 들어, 서버실에는 수백 대의 서버가 필요한 반면, 특정 부서나 소규모 지점 사무실에는 소수의 장치만 필요할 수 있다. 이때 VLSM을 사용하면 다음과 같은 방식으로 서브넷을 유연하게 구성할 수 있다.

• 서버 네트워크: 대규모 서버 환경에는 많은 수의 IP 주소가 필요하므로, /24 서브넷을 사용하여 256개의 IP 주소를 할당할 수 있다.
• 부서별 네트워크: 인원 수가 적은 부서에는 /26 서브넷을 적용해 64개의 IP 주소만 할당할 수 있다.
• 지점 네트워크: 지사나 소규모 사무실에는 /30 서브넷을 사용하여 라우터 간 연결에 필요한 최소한의 IP 주소(4개)를 할당할 수 있다.

 이러한 방식으로 기업은 IP 자원을 낭비하지 않고, 부서나 그룹의 크기에 맞게 최적화된 서브넷을 할당하여 네트워크 관리를 효율적으로 운영할 수 있다.

 

- 인터넷 서비스 제공자

 ISP는 많은 고객에게 IP 주소를 제공하는데, 각 고객의 필요에 따라 할당할 IP 주소 범위가 달라질 수 있다. 일부 고객은 많은 수의 IP 주소가 필요하고, 일부는 적은 수의 IP 주소만 필요할 때 VLSM이 매우 유용하다. 

• 가정용 고객: 소규모의 네트워크 장치만을 사용하는 가정용 고객에게는 /30이나 /29 서브넷을 사용하여 최소한의 IP 주소(6개~14개)를 할당할 수 있다.
• 기업용 고객: 대규모 네트워크를 운영하는 기업 고객에게는 /24나 그보다 큰 서브넷을 할당하여 수백 개 이상의 IP 주소를 제공할 수 있다.
• 호스팅 서비스: 데이터센터나 호스팅 서비스 제공자에게는 대규모 IP 주소가 필요하므로 /16과 같이 큰 서브넷을 할당해 수천 개의 IP 주소를 제공할 수 있다.

 이와 같은 방식으로 ISP는 고객의 요구에 맞춰 다양한 크기의 서브넷을 유연하게 할당하여, IP 주소 자원의 낭비를 줄이고 효율적인 네트워크 운영을 할 수 있다.

 

- 라우터 간 점대점 링크

 VLSM은 또한 라우터 간의 점대점(point-to-point) 링크에서 효과적으로 사용된다. 라우터 간의 연결에는 많은 IP 주소가 필요하지 않으므로, 작은 서브넷을 사용하여 네트워크 자원을 절약할 수 있다. 예를 들어, /30 서브넷을 사용하면 라우터 간 연결에 필요한 최소한의 IP 주소(4개)만 할당할 수 있으며, 이는 네트워크 전체에서 불필요한 주소 낭비를 줄이는 데 기여한다. 더욱 작은 링크에서는 /31 서브넷을 사용하여 단 두 개의 IP 주소만 할당하는 것도 가능하다.

 

- 학교 및 공공 기관 네트워크

 학교나 공공 기관 네트워크에서도 VLSM은 다양한 규모의 부서와 사용자 그룹에 유연한 서브넷을 적용하는 데 매우 유용하다. 예를 들어, 대형 강의실 네트워크에는 많은 수의 IP 주소가 필요하지만, 도서관이나 행정 부서에는 소수의 IP 주소만 필요할 수 있다. 이러한 다양한 요구를 충족하기 위해 VLSM을 적용하여 필요한 만큼의 IP 주소를 할당하고, 네트워크 자원을 효율적으로 활용할 수 있다.

 

 

4. VLSM 적용 시 주의 사항

 VLSM은 IP 주소를 효율적으로 관리하고 다양한 크기의 서브넷을 생성하는 데 유용하지만, 모든 환경에서 항상 최적의 솔루션은 아니다. IP 주소를 지나치게 세분화하면 네트워크 관리의 복잡성이 증가할 수 있다. 각 서브넷에 대한 개별 관리가 필요하고, 서브넷 간의 상호 연결이나 라우팅 정책이 복잡해지기 때문에, 네트워크 운영자가 많은 서브넷을 동시에 관리해야 하는 환경에서는 실수가 발생할 가능성이 높아진다.

 

또한, 너무 작은 서브넷을 만들 경우 비효율성이 발생할 수 있다.

라우팅 테이블의 증가	지나치게 세분화된 서브넷은 라우터의 라우팅 테이블 크기를 급격히 증가시킬 수 있음. 라우터는 더 많은 경로를 관리해야 하므로, 성능 저하나 네트워크 지연이 발생할 수 있음. 특히 대규모 네트워크에서는 VLSM을 과도하게 사용하면 라우팅 테이블이 복잡해져 네트워크 전체의 효율성을 떨어뜨릴 수 있음.
주소 낭비	너무 작은 서브넷은 네트워크 상에서 실제로 필요한 것보다 많은 네트워크 주소 공간을 차지할 수 있음. 예를 들어, 서브넷의 크기를 /30 또는 /31로 설정하면, 점대점 연결 같은 특정 상황에서만 유용하며, 그 외의 상황에서는 주소 낭비가 발생할 수 있음. 이 경우 불필요한 주소 공간의 할당은 전체 네트워크 자원의 효율성을 저하시킴.

 

 따라서, VLSM을 사용할 때는 네트워크의 규모와 특성, 서브넷의 크기 및 트래픽 요구 사항 등을 종합적으로 고려해야 한다. 최적의 서브넷 크기를 설정하고 관리 부담을 줄이는 방법을 함께 고민해야만 VLSM의 진정한 장점을 최대한으로 활용할 수 있다.