IPv4: 인터넷 네트워크의 기본 프로토콜 완벽 정리

🔹 IPv4란?

1. IPv4(Internet Protocol version 4)의 정의

IPv4(Internet Protocol version 4)는 인터넷을 포함한 네트워크에서 데이터를 전송하고 장치를 식별하는 가장 널리 사용되는 프로토콜입니다.
IPv4는 1981년에 표준화된 이후 현재까지 인터넷 네트워크에서 핵심 역할을 하고 있으며, 전 세계 대부분의 네트워크 장치가 IPv4 주소 체계를 사용합니다.

✅ IPv4의 주요 특징:

• 32비트 주소 체계 → 약 43억 개의 고유한 IP 주소 제공
• 데이터 패킷을 목적지까지 전달하는 역할
• 서브넷 마스크를 이용한 네트워크 분할 가능
• 공인 IP와 사설 IP로 구분되어 사용

📌 IPv4는 인터넷의 기반이지만, 주소 부족 문제로 인해 IPv6로 점차 전환되고 있음

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🔹 IPv4 주소 체계

IPv4 주소는 32비트(4바이트) 길이의 숫자로 구성되며, 점으로 구분된 십진수 표기법(Dotted Decimal Notation)을 사용합니다.

✔️ IPv4 주소 예제:

192.168.1.1
172.16.0.1
10.0.0.254

✔️ IPv4 주소의 바이너리 표현 (예: 192.168.1.1)

11000000.10101000.00000001.00000001

📌 각 옥텟(8비트)은 0~255 범위의 값을 가질 수 있음

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🔹 IPv4 주소 클래스(Classful Addressing)

IPv4 주소는 클래스(Class)를 기반으로 A~E까지 5가지로 분류됩니다.

클래스	네트워크 범위	기본 서브넷 마스크	사용 목적
A 클래스	1.0.0.0 ~ 126.0.0.0	255.0.0.0	대규모 네트워크 (ISP, 대기업)
B 클래스	128.0.0.0 ~ 191.255.0.0	255.255.0.0	중형 네트워크 (기업, 기관)
C 클래스	192.0.0.0 ~ 223.255.255.0	255.255.255.0	소규모 네트워크 (가정, 소기업)
D 클래스	224.0.0.0 ~ 239.255.255.255	N/A	멀티캐스트 용도
E 클래스	240.0.0.0 ~ 255.255.255.255	N/A	실험적 용도 (미사용)

📌 A/B/C 클래스는 일반적인 IP 할당에 사용되며, D 클래스는 멀티캐스트, E 클래스는 연구 목적

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🔹 공인 IP vs 사설 IP

✅ 1. 공인 IP(Public IP)

✅ 인터넷에서 직접 사용 가능한 IP 주소
✔️ 특징:

• 전 세계에서 유일한 IP 주소
• ISP(인터넷 서비스 제공업체)에서 할당
• 웹 서버, 클라우드 서버 등에서 사용

✔️ 공인 IP 확인 방법 (Linux/Mac)

curl ifconfig.me

📌 공인 IP는 인터넷에서 직접 접근할 수 있어 방화벽 및 보안 설정이 중요

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✅ 2. 사설 IP(Private IP)

✅ 로컬 네트워크(가정, 회사)에서만 사용되는 IP 주소
✔️ 특징:

• 같은 네트워크 내에서만 사용 가능
• 인터넷과 직접 연결되지 않음 (NAT 필요)
• 라우터 및 내부 네트워크에서 주로 사용

✔️ 사설 IP 주소 범위 (RFC 1918 표준)
| 클래스 | 사설 IP 범위 | 서브넷 마스크 |
|--------|-------------|--------------|
| A 클래스 | 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 | 255.0.0.0 |
| B 클래스 | 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255 | 255.240.0.0 |
| C 클래스 | 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 | 255.255.0.0 |

📌 가정용 공유기에서는 192.168.1.1과 같은 사설 IP가 흔히 사용됨

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🔹 IPv4 주소 부족 문제와 해결책

IPv4는 43억 개의 주소를 제공하지만, 전 세계적으로 IP 주소가 부족한 상황입니다.
이를 해결하기 위해 다양한 기술과 IPv6로의 전환이 진행 중입니다.

✅ 1. NAT(Network Address Translation) 사용

✅ 사설 IP를 공인 IP로 변환하여 여러 장치가 하나의 공인 IP를 공유 가능
✔️ 가정 및 기업 네트워크에서 주로 사용

✔️ NAT를 통한 IP 변환 예제

사설 IP: 192.168.1.100  → NAT 변환 → 공인 IP: 203.0.113.50

📌 NAT 덕분에 하나의 공인 IP만으로 수많은 기기가 인터넷에 연결 가능

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✅ 2. CIDR(Classless Inter-Domain Routing) 도입

✅ 기존 A/B/C 클래스 구분 없이 서브넷을 유연하게 설정 가능
✔️ 예제:

• /24 → 255.255.255.0 (256개 IP)
• /30 → 255.255.255.252 (4개 IP)

📌 CIDR을 사용하면 IP 주소를 보다 효율적으로 할당 가능

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✅ 3. IPv6로의 전환

✅ 128비트 주소 체계를 사용하여 사실상 무한대의 IP 제공
✔️ IPv6 예제:

2001:db8::ff00:42:8329

📌 IPv6가 IPv4를 대체하는 과정에 있지만, IPv4는 여전히 널리 사용 중

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📌 결론

✅ IPv4는 현재 인터넷의 핵심 프로토콜로, 네트워크 장치 간 통신을 담당한다.
✅ 공인 IP와 사설 IP를 구분하여 사용하며, NAT 및 CIDR을 통해 효율적으로 IP를 관리할 수 있다.
✅ IPv4 주소 부족 문제를 해결하기 위해 IPv6로의 전환이 진행 중이다.
✅ IPv4는 인터넷이 존재하는 한 계속해서 중요한 역할을 할 것이다.