[컴퓨터네트워크] DHCP와 NAT

1. DHCP란?

DHCP란 Dynamic Host Configuration Protocol의 약자로 DHCP 서버를 사용하여 IP를 동적으로 할당하는 네트워크 프로토콜을 의미한다. client의 네트워크 장치에 IP 주소를 자동으로 할당해주는 방식이며, 요청에 의한 IP할당 및 불필요 시 회수하여 효율성을 높일 수 있다.

DHCP 서버를 이용하여 IP를 동적할당하는 이유?
IP 주소자원이 고갈됨에 따라 IPv4주소를 보다 효율적으로 사용해야 하기 때문이다. IP 주소가 반드시 있어야 하는 중요한 장비 등은 정적인 IP주소를 부여하지만 휴대폰과 같은 경우 DHCP 서버를 이용하여 동적으로 사설 IP주소*를 할당하여 사용한다. 

*공인 IP와 사설 IP?
공인 IP는 인터넷 사용자의 로컬 네트워크를 식별하기 위해 ISP(인터넷 서비스 공급자)가 제공하는 IP 주소이다. 공용 IP 주소라고도 불리며 외부에 공개되어 있는 IP 주소이다. 공인 IP는 인터넷 상에서 유일한 주소를 가지며, 다른 PC로 부터 접근이 가능하다. 따라서 주로 개인 또는 회사의 서버(라우터)에 할당된다. 
사설 IP는 일반 가정이나 회사 내 등에 할당된 네트워크의 IP주소이며 IPv4의 부족으로 인해 서브넷팅된 IP이기 때문에 라우터에 의해 로컬 네트워크 상의 PC나 장치에 할당된다. 공인 IP와는 달리 하나의 네트워크 안에서 유일하며, 외부의 접근이 불가능하다. 아래의 이미지와 같이 하나의 공용 IP아래 라우터(공유기)가 기기마다 사설 IP를 할당하여 사용한다. 

https://youtu.be/GK3h936Co-k  (출처 : 얄팍한 코딩사전)

2. DHCP 동작

새로운 PC가 네트워크에 연결되는 경우, PC는 자신의 IP를 할당받기 위해 DHCP서버를 찾는다. (DHCP discover)

그 후 DHCP서버는 새로운 IP 주소를 PC에 제안하고(DHCP offer), PC가 그 IP주소 할당을 요청하면(DHCP request), IP할당이 이루어진다. (DHCP ACK)

Q. 네트워크에 새로 연결된 노트북이 DHCP로부터 IP주소를 동적으로 할당받기 위해 DHCP 요청 메시지를 송신할 때 사용할 IP주소는?
새로 연결된 네트워크는 자신의 네트워크 주소 또한 알 수 없으므로 브로드캐스트 주소 255.255.255.255로 브로드캐스팅하여 DHCP서버로부터 IP를 동적으로 받아야합니다.

3. NAT란?

NAT란 Network Address Translation의 약자로 사설 IP 주소를 공인 IP주소로 변환하여 네트워크 통신이 가능하도록 해주는 기술을 의미한다.

인터넷을 통해 웹사이트 주소에 접근하기 위해선 자신의 PC가 사설IP가 아닌, 공인IP를 할당받아야 한다. 그런데, 최초 상태는 내부적인 네트워크 환경에서 사설IP로 할당을 받은 상태이므로 인터넷 접속 시 NAT을 통해 공인IP를 할당받은 후 접근을 하는 것이다.

 

NAT는 두가지로 나뉘는데, 

- 정적 NAT : 사설 IP 1개와 공인 IP 1개가 서로 1:1 매핑된다. 

- 동적 NAT : 사설 IP 여러개와 공인 IP Pool이 동적으로 매핑된다. (M : N) 여러 개의 공인 IP가 있고, 내부 네트워크의 PC가 요청할 때마다 해당 PC에 public IP를 할당해주고 사용이 끝나면 회수해갑니다. 이런식으로 IP를 정적 NAT보다 효율적으로 사용할 수 있습니다.

 

동적 NAT

참고

네트워크 DHCP 와 NAT

 

[네트워크] DHCP / 전세계 네트워크로의 접근(NAT)