IP 주소

IPv4 주소는 32비트이고, 주소를 4,294,967,296개 만들 수 있습니다. 나눠 줄 주소는 2011년 2월 3일에 바닥났습니다.

IP 주소를 휴대폰 안에 새겨진 일련번호처럼 생각하는 사람이 많습니다. 한 번 정해지면 평생 따라다니는 번호라는 생각입니다. 실제로는 그렇지 않습니다. 같은 휴대폰이라도 집 와이파이에 붙었을 때와 지하철에서 모바일 데이터를 쓸 때 주소가 다르고, 내일 집에서 다시 붙으면 또 다른 번호를 받을 수도 있습니다. 주소가 왜 이렇게 바뀌는지 알려면 주소가 무엇에 쓰이는지부터 봐야 합니다.

인터넷을 오가는 패킷은 모두 헤더라는 머리 부분에 주소 두 개를 적어 둡니다. 보낸 곳의 주소와 받을 곳의 주소입니다. 이것이 IP 주소입니다. 라우터는 패킷을 다음에 어디로 넘길지 정할 때 받는 주소만 읽고, 다른 것은 보지 않습니다. 그래서 주소를 어떤 규칙으로 만들었는지가 인터넷 전체가 움직이는 방식을 정합니다.

주소의 한 칸이 255를 넘지 않는 까닭

지금도 가장 흔히 만나는 버전은 1981년 RFC 791에 정의된 IPv4입니다. IPv4 주소는 32비트짜리 숫자입니다. 사람이 읽기 쉽도록 8비트씩 네 칸으로 나누고, 칸마다 0부터 255까지의 십진수로 적은 다음 점으로 잇습니다. 192.168.0.12가 그런 모양입니다. 8비트로 만들 수 있는 패턴은 256가지라서 한 칸에 올 수 있는 가장 큰 수가 255입니다. 그래서 300이나 999가 들어간 IPv4 주소는 없습니다. 만들 수 있는 주소는 모두 2의 32제곱인 4,294,967,296개로, 43억 개에 조금 못 미칩니다.

주소의 앞부분은 네트워크를 가리킵니다

IP 주소는 두 부분으로 나뉩니다. 앞부분인 접두사는 네트워크를 가리키고, 나머지는 그 네트워크 안의 기기 하나를 가리킵니다. 접두사가 몇 비트인지는 주소 뒤에 빗금을 긋고 적습니다. 192.168.0.0/24라면 앞 24비트가 고정이고 8비트가 남으니, 그 네트워크에서 쓸 수 있는 주소는 256개입니다. 덕분에 라우터는 기기마다 규칙을 두지 않고 「198.51.100으로 시작하면 저쪽」 같은 규칙 하나로 묶어서 처리합니다.

집에서 본 내 주소가 192.168로 시작하는 까닭

RFC 1918은 사설 네트워크용으로 주소 세 묶음을 떼어 두었습니다. 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16입니다. 이 주소는 집이나 사무실 안에서 누구나 쓸 수 있고, 공개 인터넷의 라우터는 이 주소가 적힌 패킷을 실어 나르지 않습니다. 집 노트북 주소가 192.168.0.12 같은 모양일 가능성이 높은 것도, 옆집 노트북이 똑같은 번호를 쓰고 있을 수 있는 것도 이 때문입니다. 노트북이 서버와 이야기할 때는 집 공유기가 패킷의 보내는 주소를 자기 공인 주소로 바꿔 적습니다. 보내는 포트도 함께 바꿔서, 돌아오는 답장이 다시 노트북을 찾아올 수 있게 합니다. 이 방법을 네트워크 주소 변환(NAT)이라고 합니다. 엄마 휴대폰, 동생 태블릿, 내 노트북이 공인 IPv4 주소 하나를 나눠 쓸 수 있는 것도 NAT 덕분입니다. (식구 구성은 지어낸 예입니다.)

주소는 누가 빌려줄까

그럼 노트북의 주소는 어디서 올까요? 기기가 네트워크에 들어가면 「주소 좀 주세요」 하는 요청을 네트워크 전체에 널리 알립니다. 그러면 공유기가 비어 있는 사설 주소 하나와, 관문(게이트웨이)으로 쓸 공유기 자신의 주소, DNS 리졸버 주소를 알려 줍니다. 이 주고받기가 DHCP(RFC 2131)입니다. 이렇게 받은 주소는 정해진 기간 동안 빌려 쓰는 번호이고, 연결되어 있는 동안 계속 연장됩니다. 그래서 같은 노트북이 내일은 다른 번호를 받기도 합니다. 학교 와이파이에 붙을 때도 같은 일이 그 네트워크의 DHCP 서버와 일어나고, 지하철에서 모바일 데이터를 켜면 휴대폰은 이동통신망에서 주소를 받습니다. 반대쪽 주소도 바뀔 수 있습니다. 웹사이트가 새 서버로 옮겨 가기도 하니까요. 우리가 숫자 대신 example.com 같은 이름을 쓰는 까닭 가운데 하나가 여기 있고, 이름을 주소로 바꾸는 방법은 DNS 단원에서 다룹니다.

어느 컴퓨터에서나 뜻이 같은 주소도 하나 있습니다. 루프백 주소 127.0.0.1은 언제나 「이 기계 자신」을 가리킵니다. 같은 컴퓨터 안의 프로그램끼리 이 주소로 이야기하면 밖으로 나가는 패킷이 하나도 없습니다. 그리고 요즘 기기는 IPv4 주소와 IPv6 주소를 함께 갖고 있다가 상대가 지원하는 쪽을 쓰는 경우가 많습니다.

주소 40억여 개가 바닥났습니다

1981년에는 주소 40억 개면 충분하고도 남을 것처럼 보였습니다. 그런데 2011년 2월 3일, 인터넷 할당 번호 관리기관(IANA)이 마지막 남은 IPv4 주소 다섯 묶음을 다섯 지역 등록기관에 하나씩 나눠 주었습니다. 이것으로 중앙에 남아 있던 여유 주소가 바닥났습니다. 오래 쓸 수 있는 해답은 IPv6(RFC 8200)입니다. IPv6 주소는 길이가 128비트입니다. 그러면 만들 수 있는 주소 수는 2의 128제곱, 약 3.4 × 10³⁸개가 됩니다. IPv6 주소를 적을 때는 십육진수 네 자리씩 여덟 묶음으로 나누고, 묶음 사이를 쌍점으로 이어 씁니다. 묶음 앞쪽의 0은 빼도 되고, 0으로만 된 묶음이 이어지면 한 번에 한해 "::"로 줄일 수 있습니다. 그래서 2001:0db8:0000:0000:​0000:0000:0000:0020은 2001:db8::20이 됩니다.