[네트워크] 공인 IP와 사설 IP, NAT 정리

공인 IP 주소와 사설 IP 주소

IP 주소는 용도와 할당 방식에 따라 여러 종류로 나눌 수 있다.

 

대표적으로 다음과 같은 구분이 있다.

공인 IP 주소와 사설 IP 주소
정적 IP 주소와 동적 IP 주소
IP 주소는 다양한 종류들이 있어 분류될 수 있음
공인 IP 주소, 사설 IP 주소
정적 IP 주소와 동적 IP주소 등..

 

이번 글에서는 먼저 공인 IP 주소와 사설 IP 주소를 정리해보고자 한다.

 

공인 IP 주소

공인 IP 주소(public IP address)는 전 세계에서 고유한 IP 주소이다.

 

인터넷처럼 서로 다른 네트워크가 통신할 때 사용된다.

 

예를 들어 내 컴퓨터가 어떤 웹 사이트에 접속한다고 하자.
이때 외부 인터넷과 통신하려면 공인 IP 주소가 필요하다.

 

공인 IP 주소는 아무나 마음대로 사용할 수 있는 주소가 아니다.
ISP나 공인 IP 주소 할당 기관을 통해 할당된다.

 

여기서 ISP는 Internet Service Provider의 약자이다.
KT, SK브로드밴드, LG U+ 같은 인터넷 서비스 제공 업체가 여기에 해당한다.

 

사설 IP 주소

사설 IP 주소(private IP address)는 사설 네트워크 내부에서 사용하기 위한 IP 주소이다.

 

집, 학교, 회사 내부 네트워크처럼 제한된 범위 안에서 사용된다.

 

사설 IP 주소는 전 세계에서 고유하지 않아도 된다.

다른 네트워크에 있는 장치가 같은 사설 IP 주소를 사용해도 문제가 없다.

 

예를 들어 우리 집 노트북의 IP 주소가 192.168.0.2이고, 다른 사람 집의 스마트폰 IP 주소도 192.168.0.2일 수 있다.

 

두 장치는 서로 다른 사설 네트워크 안에 있으므로 주소가 중복되어도 괜찮다.

 

사설 IP 주소 범위

사설 IP 주소로 사용하도록 예약된 주소 범위가 있다.

 

대표적인 사설 IP 주소 범위는 다음과 같다.

10.0.0.0/8
10.0.0.0 ~ 10.255.255.255

172.16.0.0/12
172.16.0.0 ~ 172.31.255.255

192.168.0.0/16
192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

 

주의할 점은 172.16.0.0/12의 범위이다.
/12이므로 172.16.0.0부터 172.31.255.255까지가 사설 IP 주소 범위이다.

 

172.16.0.0 ~ 172.16.255.255만 해당하는 것이 아니다.

 

집에서 많이 보는 IP 주소는 보통 192.168.x.x 형태이다.

 

예를 들어 다음과 같은 주소들이 사설 IP 주소이다.

192.168.0.2
192.168.1.10
10.0.0.5
172.16.3.20

 

이 주소들은 사설 네트워크 내부에서만 유효하다.

 

사설 IP 주소는 누가 할당할까?

사설 IP 주소는 일반적으로 라우터나 공유기가 할당한다.

 

가정에서 스마트폰이나 노트북을 와이파이에 연결하면 공유기가 각 장치에 사설 IP 주소를 나누어준다.

 

예를 들어 집 안의 장치들이 다음과 같은 사설 IP 주소를 받을 수 있다.

노트북: 192.168.0.2
스마트폰: 192.168.0.3
태블릿: 192.168.0.4
프린터: 192.168.0.5

 

이 주소들은 집 안 네트워크에서는 서로를 구분하는 데 사용된다.

하지만 인터넷 전체에서 고유한 주소는 아니다.

 

사설 IP 주소만으로 인터넷 통신이 가능할까?

사설 IP 주소는 사설 네트워크 내부에서만 유효하다.

 

외부 인터넷에서는 192.168.0.2 같은 사설 IP 주소를 목적지로 직접 찾아갈 수 없다.

왜냐하면 같은 사설 IP 주소가 다른 집, 다른 회사, 다른 학교 네트워크에도 얼마든지 존재할 수 있기 때문이다.

 

그렇다면 사설 IP 주소를 사용하는 장치들은 어떻게 외부 인터넷과 통신할까?

 

이때 사용되는 기술이 NAT이다.

 

NAT

NAT(Network Address Translation)는 IP 주소를 변환하는 기술이다.

주로 사설 IP 주소를 공인 IP 주소로 바꾸거나, 공인 IP 주소를 다시 사설 IP 주소로 바꾸는 데 사용된다.

 

대부분의 라우터와 가정용 공유기는 NAT 기능을 가지고 있다.

 

집 안의 노트북이 웹 사이트에 접속한다고 하자.

노트북은 사설 IP 주소를 가지고 있다.

노트북 사설 IP 주소: 192.168.0.2

 

하지만 외부 인터넷으로 나갈 때는 공유기의 공인 IP 주소를 사용해야 한다.

 

공유기는 노트북이 보낸 패킷의 출발지 IP 주소를 자신의 공인 IP 주소로 바꿔 외부로 보낸다.

사설 네트워크 내부
출발지 IP: 192.168.0.2

공유기를 거쳐 외부로 나감
출발지 IP: 공유기의 공인 IP 주소

 

외부 서버는 공유기의 공인 IP 주소로 응답을 보낸다.
공유기는 응답 패킷을 받으면 이 응답이 내부의 어떤 장치에게 가야 하는지 확인한 뒤, 다시 해당 사설 IP 주소로 전달한다.

외부 서버 응답
목적지 IP: 공유기의 공인 IP 주소

공유기에서 변환
목적지 IP: 192.168.0.2

 

이 과정이 NAT이다.

NAT가 필요한 이유

NAT를 사용하면 여러 사설 IP 주소를 사용하는 호스트들이 하나의 공인 IP 주소를 공유할 수 있다.

 

집 장치들은 모두 사설 IP 주소를 사용한다.
외부 인터넷과 통신할 때는 공유기의 공인 IP 주소 하나를 함께 사용할 수 있다.

 

공유기는 포트 번호 등을 이용해 어떤 통신이 어떤 내부 장치의 것인지 구분한다.

 

이 방식 덕분에 수많은 가정과 회사가 적은 수의 공인 IP 주소로 인터넷을 사용할 수 있다.

NAT의 장점
여러 내부 장치가 하나의 공인 IP 주소를 공유할 수 있음
IPv4 주소 부족 문제를 완화할 수 있음
사설 네트워크 내부 구조를 외부에 직접 노출하지 않을 수 있음

 

 

공인 IP 주소와 사설 IP 주소 확인하기

내 컴퓨터의 IP 주소는 운영체제 명령어로 확인할 수 있다.

 

Windows에서는 ipconfig 명령어를 사용할 수 있다.

ipconfig

 

macOS나 Linux에서는 ifconfig 또는 ip addr 명령어를 사용할 수 있다.

ifconfig

ip addr

 

여기서 보이는 IPv4 주소가 다음 범위 중 하나에 속한다면 사설 IP 주소이다.

10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

 

예를 들어 내 컴퓨터의 IPv4 주소가 192.168.0.10이라면 사설 IP 주소이다.

 

반면 인터넷 검색창에 “내 IP 주소”라고 검색했을 때 나오는 주소는 보통 공인 IP 주소이다.

 

검색 사이트는 외부 인터넷에서 내 요청을 보낸 주소를 보기 때문이다.
가정용 공유기를 사용 중이라면, 이 주소는 내 컴퓨터의 사설 IP 주소가 아니라 공유기의 공인 IP 주소일 가능성이 크다.

 

 

공인 IP와 사설 IP 비교

공인 IP 주소와 사설 IP 주소를 비교하면 다음과 같다.

구분	공인 IP 주소	사설 IP 주소
사용 범위	인터넷 전체	사설 네트워크 내부
고유성	전 세계에서 고유	다른 사설 네트워크와 중복 가능
할당 주체	ISP, IP 주소 할당 기관	공유기, 라우터 등
예시	ISP가 할당한 인터넷 주소	192.168.0.2, 10.0.0.5
외부 통신	직접 사용 가능	NAT를 통해 공인 IP로 변환 필요