서브넷 마스크와 게이트웨이 — 네트워크를 쪼개는 방법

# 서브넷 마스크와 게이트웨이 — 네트워크를 쪼개는 방법

## 서브넷이 필요한 이유

클래스 C 네트워크는 호스트 주소 256개를 하나의 망으로 묶는다. 하지만 현실에서는 같은 건물 안에서도 부서별로 네트워크를 분리해야 할 경우가 있다. 보안, 브로드캐스트 트래픽 분리, 관리 편의성 때문이다.

**서브넷 마스크**는 하나의 IP 주소에서 "어디까지가 네트워크 주소이고, 어디서부터가 호스트 주소인가"를 지정한다.

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## 서브넷 마스크 동작 원리

비트 AND 연산으로 네트워크 주소를 추출한다.

```
IP 주소:      11000000.10101000.00000000.00000001  (192.168.0.1)
서브넷 마스크: 11111111.11111111.11111111.00000000  (255.255.255.0)
                                              AND
네트워크 주소: 11000000.10101000.00000000.00000000  (192.168.0.0)
호스트 주소:   00000000.00000000.00000000.00000001  (0.0.0.1)
```

같은 네트워크 주소를 공유하는 장치들은 서로 직접 통신할 수 있다. 다른 네트워크와 통신하려면 게이트웨이를 거쳐야 한다.

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## 유효하지 않은 호스트 주소

호스트 주소 비트가 **전부 0** 이거나 **전부 1** 인 경우는 사용 불가다.

| 주소 | 의미 |
|------|------|
| `192.168.0.0` | 네트워크 주소 (해당 서브넷 자체를 지칭) |
| `192.168.0.255` | 브로드캐스트 주소 (서브넷 내 전체 호스트에게 전송) |
| `192.168.0.1 ~ 192.168.0.254` | 유효한 호스트 주소 (254개) |

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## 게이트웨이

서브넷은 논리적인 경계선이다. 다른 서브넷과 실제로 통신하려면 **게이트웨이(라우터)**가 필요하다.

```
[192.168.0.10]  ←→  [게이트웨이: 192.168.0.1]  ←→  [인터넷 / 다른 서브넷]
```

윈도우에서 IP 수동 설정 시 보이는 "기본 게이트웨이"가 이것이다. 내가 속한 서브넷 밖으로 나가는 첫 번째 관문이다.

임베디드 환경에서 MCU가 외부 서버(예: NTP, MQTT 브로커, OTA 서버)와 통신해야 한다면 게이트웨이 설정이 반드시 필요하다.

```c
// lwIP 설정 예
IP4_ADDR(&ipaddr,  192, 168, 0, 20);   // MCU IP
IP4_ADDR(&netmask, 255, 255, 255, 0);  // 서브넷 마스크
IP4_ADDR(&gw,      192, 168, 0,  1);   // 게이트웨이 (공유기)
```

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## 서브넷 마스크와 클래스의 관계

클래스 기반 네트워크에서는 서브넷 마스크가 클래스에 따라 고정이었다.

| Class | 기본 서브넷 마스크 |
|-------|----------------|
| A | 255.0.0.0 (/8) |
| B | 255.255.0.0 (/16) |
| C | 255.255.255.0 (/24) |

그러나 현실에서는 이 경계를 자유롭게 바꾼다. `/24` 대신 `/26`을 쓰면 한 네트워크가 64개 호스트로 더 잘게 쪼개진다. 이 유연성을 공식화한 것이 CIDR이다.

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## 정리

서브넷 마스크를 이해하면 다음 상황에서 즉시 판단할 수 있다.

- **같은 스위치에 연결된 두 장치가 통신이 안 된다** → 서브넷 설정 확인
- **MCU가 외부 서버에 연결 못 한다** → 게이트웨이 설정 확인
- **브로드캐스트 패킷이 예상보다 많다** → 서브넷 범위가 너무 크다

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