[논문]VLSM 기반의 네트워크 구현과 검증 사례연구

장재열; 김노환

doi:10.13067/jkiecs.2014.9.11.1267

VLSM 기반의 네트워크 구현과 검증 사례연구
The case study for Implementation and verification of Network based on VLSM 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.9 no.11, 2014년, pp.1267 - 1276

장재열 (경동대학교 정보보안학과) , 김노환 (경동대학교 정보보안학과)

초록
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인터넷의 규모가 급성장하면서 IPv4 주소는 고갈되었고 IPv6로의 전이는 지연되고 있다. 차선책으로 IP 주소 크기를 서로 다르게 부여함으로써 IPv4 주소공간의 낭비를 줄일 수 있는 VLSM 주소할당기법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 주소공간을 효율적으로 사용할 수 있는 VLSM 기반의 네트워크 설계를 기존의 이론중심에서 탈피하여 VLSM chart를 이용하여 토폴로지를 설계하고 가상 망을 구현하여 시뮬레이션 한 결과를 검증하기 위한 효과적인 구현사례를 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

As the volume of internet rapidly increases, the number of IPv4 addresses available is quickly declining, while transition to IPv6 is being delayed. As a interim solution, Variable-Length Subnet Masking(VLSM) addressing scheme, which varies the length of each IP address allowing more efficient, is being used. This paper suggests effective example of network based on virtual network with topology designed using VLSM charting rather than usual theoretical approach in VLSM, which allows more efficient use of address space.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문은 선행연구로 해당 논문들을 검토한 후, IPv4 주소체계, 서브넷, 서브넷 마스크와 수퍼넷, 서브넷팅을 연구하였으며, 본론에서는 토폴로지에 기반한 가상 망을 구현한 후, VLSM 기반의 네트워크에 IP 주소를 할당하고 패킷 전송이 정상적으로 이루어지는지 검증하기 위한 효과적인 구현사례를 제시하였다.
본 연구는 각 대학 컴퓨터관련 학과에 개설되어 있는 컴퓨터 네트워크 교과목에서 다루고 있는 VLSM을 이용한 효율적인 서브넷 할당과 관련하여 토폴로지에 기반 한 가상 망을 구현한 후, VLSM 기반의 네트워크에 IP 주소를 할당하고 패킷 전송이 정상적으로 이루어지는지 검증하기 위한 효과적인 구현사례를 제시하였다.

가설 설정

VLSM을 이용해 IP 주소 200.100.1.x를 할당하되, 호스트가 각각 120, 60, 30, 10개인 독립된 네트워크는 별도의 라우터에 연결되어 있고, 10개의 호스트에 연결된 라우터와 다른 라우터가 Point-to-Point로 시리얼 연결되어 있다고 가정하자.

제안 방법

천성권 외 3인은(2005)은 VLSM 기반에서 쉽고 효율적인 서브넷팅 IP 주소 계산법 및 관리기법을 제안하였다. 그리고 제안하는 관리기법에 의해 웹기반으로 서브넷 할당 및 관리시스템을 실험적으로 설계하고 구현하였다[4].
따라서, 구현 사례는 토폴로지 상에서 기존 이론 중심의 VLSM을 검토한 후 대부분의 수업에서 누락된 검증 및 추적 실습과정을 연계하였다. 토폴로지를 기반으로 시뮬레이터 상에서 네트워크를 구현한 후, ping test와 tracert 명령과 시뮬레이션 판넬을 통한 검증을 통해 VLSM을 쉽게 이해할 수 있으므로 우수한 학습 결과가 기대된다[12].
실제 네트워크와 차이는 있지만 시뮬레이션을 실행하기 위하여, 그림 11과 같은 토폴로지를 기반으로 그림 12와 같은 가상 망을 Packet Tracer로 구현하였다.
제시된 구현 사례는 호스트가 각각 120, 60, 30, 10대인 네트워크와 라우터 사이를 Point-to-Point 시리얼로 연결한 토폴로지를 설계한 후, subnet 별로 network address, host range를 결정했다.
큰 호스트 수를 필요로 하는 세그먼트에 맞추어 일단 서브넷팅을 수행한 후 할당한 후, 남은 서브넷을 가지고 그 다음으로 큰 호스트 수를 지원하는 서브넷팅을 수행한다.

성능/효과

그림 12의 가상 망 구현에서, 모든 라우터에 디폴트 라우팅 프로토콜을 적용한 후, 그림 14와 같이 PC0에서 PC3로 ping을 실시하여 네트워크가 정상적으로 구동하는 것을 확인한 다음, tracert 명령을 실행하여 PC0→Router1→Router0→PC3 경로를 통해 패킷이 전송되는 것을 확인함으로서 IP주소가 낭비 없이 할당되었음을 확인하였다.
시뮬레이션 결과, VLSM 기반의 가상 망에서 PC0→Router1→Router0→PC3 경로를 통해 패킷이 전송되는 것을 확인하였다.
이후 Packet Tracer 시뮬레이터를 활용하여 가상 망을 구현한 후, 각 라우터의 인터페이스에 VLSM에 기반 한 IP 주소를 할당하고 show ip route 명령을 실행하여 IP 주소를 검증하고, ping, tracert 명령과 시뮬레이션 판넬을 통해 IP 주소 낭비를 최대한 줄이면서 정상적으로 동작함을 확인하였다.

후속연구

또한 OSPF 라우팅 프로토콜을 적용하여 Router0를 ABR(Area Border Router)로 사용하여 route summarization 과정까지 검증하는 등의 보다 다양한 분야를 비교 및 분석하는 연구가 필요하다.
따라서, 구현 사례는 토폴로지 상에서 기존 이론 중심의 VLSM을 검토한 후 대부분의 수업에서 누락된 검증 및 추적 실습과정을 연계하였다. 토폴로지를 기반으로 시뮬레이터 상에서 네트워크를 구현한 후, ping test와 tracert 명령과 시뮬레이션 판넬을 통한 검증을 통해 VLSM을 쉽게 이해할 수 있으므로 우수한 학습 결과가 기대된다[12].
향후, 제시된 VLSM 기반의 네트워크에 관한 구현 사례를 실제 수업에 적용하여 문제점을 도출하고 취약점을 보완해야 하며, 평가도구를 개발하고 분석하여 제시된 사례의 서브넷팅에 따른 네트워크 효율성 평가를 검증할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Internet protocol version 4는 언제 표준화되었는가?	IPv4는 Internet protocol version 4의 약어로서, 전세계적으로 사용된 첫 번째 인터넷 프로토콜이며, 패킷 교환 네트워크 상에서 데이터를 교환하기 위한 프로토콜이다. IPv4는 1981년 9월에 IETF(Internet Engineering Task Force : 인터넷 표준화 기구) RFC 791로 표준화되었으며, IPv6를 제외하면 현재 인터넷에서 사용되는 유일한 프로토콜이다.
	IPv4 주소 체계는 어떤 주소 클래스를 사용하고 있는가?	IPv4 주소 체계는 A․B․C․D․E의 5개 주소 클래스(class)를 사용하여 네트워크 규모나 용도에 맞게 할당되고 있으나, 신규 네트워크 수요의 증가로 IP 주소의 고갈과 낭비 문제가 부각되면서 인터넷 주소 부족을 해결하고 네트워크를 효과적으로 운영하기 위한 서브넷(Subnet)의 개념 및 설계가 1985년에 발표되었다[1].
	서브넷은 무엇에 의하여 생성되는가?	서브넷은 서브넷 마스크(Subnet Mask)에 의하여 생성되며 기존 classful 네트워크를 단일 서브넷 마스크를 사용하여 보다 작은 여러 개의 서브넷으로 분할하게 된다.

참고문헌 (12)

J. Mogul and J. Postel, Internet Standard Subnetting Procedure (Request for Comments 950). Stanford Univ, CA, USA, Aug. 1985.
R. Braden and J. Postel, Requirements for Internet Gateways. (Request for Comments 1009). USC Information, Sciences Institute, CA. USA, June 1987.
D.-H. Kim, S.-K. Cheon, M. Wu, and C.-G. Kim, "Effective subnet IP address allocation by using VLSM," Conf. of Korea Multimedia Society, Chuncheon, Korea, vol. 5, no. 2, Nov. 2002, pp. 1-8.
S.-K. Cheon, D.-X. Jin, Y.-R. Kim, and C.-G. Kim, "An IP Subnet Address calculation and Management method on VLSM," J. of Korea Information Processing Society, vol. 12-C, no. 97, Feb. 2005, pp. 474-480.
S.-E. Kim, J.-Y. Yoon, J.-S. Jin, S.-C. Lee, and S.-H. Lee "IP subnet model for IEEE 802.16-based access network," Conf. of The Institute of Electronics and Information Engineers, Yongpyung, Korea, vol. 31, no. 1, June 2008, pp. 173-174.
H. Eidnes, "Practical Considerations for Network Addressing using CIDR, "Communications of the ACM, vol 37, issue 8, Aug. 1994, pp. 46-53.

상세보기
U. Garg, P. Verma, Y. S. Moudgil, and S. Sharma, "MAC and Logical addressing (A Review Study)," Int. J. of Engineering Research and Applications, vol. 2, issue 3, May-June 2012, pp. 474-480.
A. B. Mohideen, Lab#10: IP address Design and Subnetting (Computer Networks CPIT 370). Department of Information Technology, King Abdul- Aziz University. 2012.
H. A.-R. Lafta and A. O. Hoori, "Design and Implementation of a Vlsm Simulator," J. of Engineering, vol. 18, no. 9, Sept. 2012, pp. 1030-1041.
H.-J. Suh, "An Improved Algorithm of Distributed QoS in Real-time Networks," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Science, vol. 7, no. 1, 2012, pp. 53-60.

원문보기 상세보기
Y.-D. Kim, "Transmission Performance of Lattice Structure Ad-Hoc Network under Intrusions," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Science, vol. 9, no. 7, 2014, pp. 767-772.

원문보기 상세보기
W.-S. Seo, J.-P. Park, and M.-S. Jun, "A Study on Control of Access to Internal Network Information and Authority Set Up Management for Client by Class," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Science, vol. 7, no. 2, 2012, pp. 287-293.

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