[네트워크] IP 주소 할당과 DHCP

이전글에서 IP란 무엇이고, 어떤식으로 구성되어있으며, 어떤 역할을 하는지 설명했다.

이번에는 이 IP주소를 네트워크내에 장치에게 어떻게 할당하는지에 대해서 이야기해보고자한다. 

우선, IP 주소를 할당하는 방법에는 크게 두가지 동적 할당과 정적 할당이 있다. 

 

1. 동적 주소 할당 프로토콜 (DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol)

DHCP 서버는 네트워크내 특정 장치가 연결이 되어있을때만 IP 주소를 할당한다. 더 구체적으로는 네트워크 안에 연결이 감지되었을때 해당 장치에 네임 서버 주소, IP주소, 게이트웨이 주소를 할당하는 것이다.

또한, DHCP 서버는 네트워크 내 사용 가능한 IP 주소 풀(pool)에서 IP주소를 관리한다. 그렇기에 장치가 네트워크에 재연결될 때 이전에 사용했던 IP주소가 여전히 사용 가능하면 그 주소를 재할당할 수 있고, 그렇지 않은 경우 새로운 IP 주소를 할당할 수 있다. 

이러한 DHCP는 다음과 같은 장점과 단점이 있다. 

 

장점: IP 충돌 방지

-> 사용 가능한 IP 주소 풀에서 IP주소를 관리하기에 IP주소가 겹치는 것을 사전에 방지할 수 있다.

단점: DHCP 서버 다운시 IP주소 할당이 불가하다

-> 말그대로 DHCP 서버가 다운되면 네트워크에 새롭게 연결을 시도하는 장치들은 IP주소를 할당받지 못한다는 의미이다. 

이것은 서버가 네트워크 정보를 제공하는 유일한 수단일 경우 특히 문제가 될 수 있다. 

 

DHCP 동작 과정

 

예를 들어, 필자가 독서실에서 스마트폰이나 노트북으로 독서실의 와이파이 접속한다고 치자.

기가가 처음 와이파이에 연결되면, IP주소가 일단 없는 상태이기 때문에 "DHCP DIscover"라는 메시지를 네트워크로 보내게 된다.

이 메시지가 해당 네트워크에 연결되어 있는 모든 장치에 도달하게 되며, 이는 한명씩 돌면 "혹시 남는 IP주소 좀 없을까?"하고 물어보는 것과 같다고 볼 수 있다.

 

이때, 독서실의 공유기(라우터)는 DHCP 서버 역할을 한다. 라우터는 자신이 관리하는 IP 주소 범위 (ex. 192.168.1.100부터 뭐시기 까지)에서 사용 가능한 IP 주소를 찾아, 이 IP 주소와 기타 네트워크 설정 정보를 포함한 "DHCP Offer"라는 메시지를 내 기기에 보낸다.

이렇게 "혹시 이 주소는 어떠신가요? 하는 제안을 내 기기가 받아들여 "그래 지금부터 이 주소를 사용하겠어!" 라는 "DHCP Request" 메시지를 라우터에게 보낸다. 

 

마지막으로, 라우터는 이 요청을 확인하고, 해당 IP 주소를 기기에 할당한다. 

그럼 이제부터 내 기기는 독서실 네트워크 내에서 해당 IP 주소를 사용하게 되는 것이다. 

 

요약하자면 다음과 같다.

 

1.  Discover
   • 클라이언트는 서버를 찾기 위해 DHCP DIsvocer 메시지를 브로드캐스트로 전송한다
2. Offer
   • DIscover를 수신한 서버는 클라이언트에 할당할 IP주소와 DNS 정보등을 전송한다
3. Request
   • 서버로부터 제안받은 IP 주소와 서버 정보를 포함한 요청 메시지를 브로드캐스트로 전송한다
   • IP 주소를 사용하겠다는 요청
4. Acknowledgement
   • 서버에서 해당 IP를 어떤 클라이언트가 언제부터 사용하기 시작했는지 정보를 기록하고 정상적으로 수신했다는 응답을 전송한다

 

2. 정적 할당 

 

독서실 네트워크를 이용하는 사용자를 예시로 들었지만 네트워크 내 모든 기기가 동적 할당을 받는 것은 아니다. 예를 들어, 프린터같은 장비는 한곳에 고정되어 있고, 이용하기 위해선 항상 네트워크에 연결이 되어 있어야 한다.

그렇기 때문에 이러한 장비에 대해서는 IP 주소를 예측 가능하게 유지해야 할 필요가 있다.

이런 경우 정적 할당, 즉 '고정 IP 주소 설정'을 사용하는 것이다.

 

정적 할당이란 IP 주소를 수동으로 설정하는 방법이다. 

결론적으로, 동적 할당과 정적 할당은 네트워크의 요구와 장치의 역할에 따라 선택되는 것이다.