Jins' Dev Inside

 DHCP란 Dynamic Host Configuration Protocol 의 약자로, 호스트의 동적 설정을 위한 프로토콜이다.

 장치들이 동적으로 적절한 IP주소들을 찾을 수 있도록 고안된 프로토콜로 2014년 기준 IPv4 네트워크의 표준이 되었다고 한다.

 TCP/IP 통신을 실행하기 위한 설정 정보의 할당을 관리하며 그를 위해 네트워크 관리자들이 IP 주소를 중앙에서 관리하고 할당할 수 있게 제공한다.

 OSI 상위 계층의 프로토콜들은 DHCP를 통해 결정지어진 IP 주소를 기반으로 인터넷을 이용하게 된다.

 인터넷에 접근 시 DHCP를 사용하지 않는 경우에는 컴퓨터마다 IP가 수작업으로 입력되어야 하며 다른 네트워크로 편입 시 IP 주소를 새로 받아야 한다. DHCP는 이를 자동으로 할당하게 끔 해준다.

(1)  DHCP Discover : 단말이 DHCP 서버를 찾기 위해 동일 Subnet 상에 브로드캐스트.

(2)  DHCP Offer : DHCP 서버가 단말로 단말에 할당할 IP, Gateway IP 등 네트워크 정보를 송신

(3)  DHCP Request : 단말이 DHCP 들 중 자신이 사용할 DHCP 서버를 선택하고 해당 서버에 자신이 사용할 네트워크 정보를 요청

(4)  DHCP ACK : 선택된 DHCP 서버가 단말로 네트워크 정보를 송신 -> 인터넷 가능

본 내용은 위키에도 잘 정리되어있으니, 좀 더 공부하고자 한다면 참고하면 좋다.

(https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%8F%99%EC%A0%81_%ED%98%B8%EC%8A%A4%ED%8A%B8_%EA%B5%AC%EC%84%B1_%ED%94%84%EB%A1%9C%ED%86%A0%EC%BD%9C)

IP 주소를 이해하는데 있어 중요한 개념이 서브넷 마스크의 개념이다.

많이 알려져있듯이 서브넷 마스크는 커다란 네트워크를 다루기 위해 서브넷으로 네트워크들을 분리하고 나누어진 네트워크를 지정(designated) 하는 데 사용된다. 

서브넷 마스크는 서브넷을 분리하기위한 기준으로 클래스별로 어디까지가 네트워크 부분이고 어디까지가 호스트부분인가를 나타낸다. 

서브넷 마스크는 다음과 같은 형태를 띈다.

Class A: 255.0.0.0

Class B: 255.255.0.0

Class C: 255.255.255.0

클래스 A가 명시하는 바는, IP주소의 첫 8개 비트가 네트워크 영역을, 나머지 24 비트가 호스트 영역을 나타낸 다는 것을 의미한다. 

여기서 기존의 IP 주소와 자신이 갖고 있는 서브넷 마스크를 AND 연산 하면 네트워크 주소를 얻을 수 있다.

AND 연산이 갖는 의미는 자신이 가진 IP 주소의 1만큼의 부분, 즉 AND 연산으로 살아남는 부분들은 네트워크의 주소라는 일종의 Masking 이 된다. 

그리고 나머지 네트워크 주소가 아닌 호스트의 주소가 의미하는 바는 해당 서브넷에서 호스트로 할당할 수 있는 IP 주소의 범위가 된다. 

이 때 얻어진 네트워크 주소에서 Subnet Mask 의 0으로 된 비트를 모두 1로 바꾸어주면, 즉 마지막 주소가 브로드캐스트 주소가 된다.

가령 위와 같은 IP 주소가 Class C 의 서브넷 마스크를 가질 때, 위의 AND 연산의 결과로 다음과 같은 주소를 알아낼 수 있다.

(AND 연산은 연산하고자 하는 두 비트가 모두 1이면 1을, 그렇지 않으면 0을 반환한다.)

- 네트워크 주소 : 10.9.32.0

- 브로드캐스팅 주소 : 10.9.32.255

- Gateway 주소 : 10.9.32.1 (끝자리만 다른형태로 일반적으로 1)

이렇게 서브넷 마스크를 이용해서 서브넷을 나누는 것을 서브넷팅 이라 한다.

위의 변환은 일반적인 Class 의 서브넷팅을 설명한 내용이고 서브넷 마스크의 기본적인 동작을 나타낸다. 위와 같이 기본 Class C 로 나눈 경우에 해당 서브넷에 할당된 주소는 256개가 된다. 만약 나누어야하는 지역의 IP 가 이보다 훨씬 수가 적다면 이렇게 나누는 것은 낭비가 될 수 있으므로, 그럴 때는 서브넷 마스크를 변경하여 호스트 수를 조절하는 방법도 가능하다. 그리고 이를 bit를 빌려온다(borrowed)라고 표현한다. (ex) 255.255.255.128

(*서브넷팅에 대한 좀더 발전된 사례는 클라우드 쪽 포스팅에서 다룰 수 있을 듯 하다.)

위와 같은 원리로 분리된 서브넷 들을 연결한다면 다양한 네트워크를 연결하여 거대한 네트워크를 구성하기에 효율적이며 관리적 측면에서도 용이하다.

이렇게 분리된 네트워크가 갖는 장점은 보다 기능적인 브로드 캐스팅 도메인을 구성할 수 있고, 

좀 더 큰 의미에서 보자면 IP 주소의 절약 및 효율적인 사용에도 도움이 되기 때문이다. 

라우터를 중간에 둔 상태에서 여러 개의 간섭받지 않는 서브넷을 둔다면 큰 네트워크는 단지 대표 주소 들에 대한 서브넷을 관리하여 계층적인 구조를 이룰 수 있기 때문이다. (자세한 내용은 라우터를 다루면서 한번 더 정리한다.)

일반적인 서브넷은 IP 네트워크 주소를 지역적으로 나누기 때문에, IP가 바뀌더라도 LAN은 동일한 서브넷으로 묶인다.