[Network] 서브넷 마스크 계산과 IP 대역 설계 실무

CIDR: /24 → 서브넷 마스크 255.255.255.0

IP 주소:         192.168.10.50
서브넷 마스크:   255.255.255.0
AND 연산:        -----------------
네트워크 주소:   192.168.10.0   ← 첫 번째 주소 (장치에 할당 불가)

브로드캐스트:    192.168.10.255 ← 마지막 주소 (장치에 할당 불가)
사용 가능 범위:  192.168.10.1 ~ 192.168.10.254 (254개)

CIDR: /26 → 서브넷 마스크 255.255.255.192

IP 주소(이진):  10.0.2.01100100
마스크(이진):   /26 = 앞 26비트가 1

세 번째 옥텟까지: 10.0.2 (고정)
네 번째 옥텟 분석:
  100 = 01100100
  /26이므로 상위 2비트(01)가 네트워크, 하위 6비트(100100)가 호스트

  네트워크 부분: 01000000 = 64

네트워크 주소: 10.0.2.64
브로드캐스트:  10.0.2.127  (64+63=127)
사용 범위:     10.0.2.65 ~ 10.0.2.126 (62개)

/26의 블록 크기: 256 - 192 = 64
블록: 0, 64, 128, 192, ...

100이 들어가는 블록: 64~127
→ 네트워크: 10.0.2.64, 브로드캐스트: 10.0.2.127

# 실습 디렉토리 준비
mkdir -p /tmp/networking/part1/exam_2 && cd /tmp/networking/part1/exam_2

# 방법 1: ip addr (현대적 방법, 권장)
ip addr show
# 또는 줄여서
ip a

# 출력 예시:
# 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536
#     link/loopback 00:00:00:00:00:00
#     inet 127.0.0.1/8 scope host lo
#
# 2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500
#     link/ether aa:bb:cc:dd:ee:ff brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
#     inet 10.0.1.25/24 brd 10.0.1.255 scope global eth0
#              ↑ IP주소/CIDR    ↑ 브로드캐스트 주소

# 특정 인터페이스만 확인
ip addr show eth0

# 방법 2: ifconfig (구버전, 일부 배포판에서만)
ifconfig eth0

# 서브넷 계산 도구 사용
# ipcalc 설치 후 사용
ipcalc 192.168.10.50/24

# 출력:
# Address:   192.168.10.50        11000000.10101000.00001010. 00110010
# Netmask:   255.255.255.0 = 24   11111111.11111111.11111111. 00000000
# Network:   192.168.10.0/24      11000000.10101000.00001010. 00000000
# HostMin:   192.168.10.1         11000000.10101000.00001010. 00000001
# HostMax:   192.168.10.254       11000000.10101000.00001010. 11111110
# Broadcast: 192.168.10.255       11000000.10101000.00001010. 11111111
# Hosts/Net: 254                   Class C, Private Internet

# 시나리오: 서버 A(10.0.1.10/24)에서 서버 B(10.0.1.200)로 통신 가능한가?

# 수동 계산:
# 서버 A 네트워크: 10.0.1.0/24 (범위: 10.0.1.1~10.0.1.254)
# 서버 B(10.0.1.200)는 10.0.1.0/24 범위 내 → 같은 서브넷 → 직접 통신 가능

# 시나리오 2: 서버 A(10.0.1.10/24)에서 서버 C(10.0.2.50)는?
# 서버 C(10.0.2.50)는 10.0.1.0/24 범위 밖 → 다른 서브넷 → 라우터 필요

# ip route get으로 실제 라우팅 경로 확인
ip route get 10.0.1.200
# 10.0.1.200 dev eth0 src 10.0.1.10
# ↑ 직접 통신 (dev eth0 — 라우터 거치지 않음)

ip route get 10.0.2.50
# 10.0.2.50 via 10.0.1.1 dev eth0 src 10.0.1.10
# ↑ via 10.0.1.1 — 게이트웨이(라우터)를 통해 전달

# 파이썬으로 서브넷 계산 (스크립트에서 활용)
python3 -c "
import ipaddress
net = ipaddress.ip_network('10.0.1.0/24')
ip_b = ipaddress.ip_address('10.0.1.200')
ip_c = ipaddress.ip_address('10.0.2.50')
print(f'10.0.1.200 in 10.0.1.0/24: {ip_b in net}')  # True
print(f'10.0.2.50  in 10.0.1.0/24: {ip_c in net}')  # False
"

VPC: 10.0.0.0/16
├── Public Subnet AZ-a:   10.0.0.0/24   (254개, 10.0.0.1~254)
├── Public Subnet AZ-b:   10.0.1.0/24   (254개, 10.0.1.1~254)
├── Private Subnet AZ-a:  10.0.10.0/24  (254개, 10.0.10.1~254)
├── Private Subnet AZ-b:  10.0.11.0/24  (254개, 10.0.11.1~254)
├── DB Subnet AZ-a:       10.0.20.0/24  (254개, 10.0.20.1~254)
└── DB Subnet AZ-b:       10.0.21.0/24  (254개, 10.0.21.1~254)

# 설계를 검증하는 파이썬 스크립트
python3 << 'EOF'
import ipaddress

vpc = ipaddress.ip_network('10.0.0.0/16')
subnets = [
    ('Public AZ-a',  '10.0.0.0/24'),
    ('Public AZ-b',  '10.0.1.0/24'),
    ('Private AZ-a', '10.0.10.0/24'),
    ('Private AZ-b', '10.0.11.0/24'),
    ('DB AZ-a',      '10.0.20.0/24'),
    ('DB AZ-b',      '10.0.21.0/24'),
]

for name, cidr in subnets:
    net = ipaddress.ip_network(cidr)
    print(f"{name:15} {cidr:18} 호스트수: {net.num_addresses-2}")
    # VPC 안에 포함되는지 확인
    assert net.subnet_of(vpc), f"{cidr}가 VPC 범위를 벗어남!"

print("\n모든 서브넷이 VPC 범위 내에 있습니다.")
EOF