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DHCP 동작 방식과 UDP를 사용하는 이유

IP 주소를 자동으로 할당하는 DHCP의 4단계 동작과 UDP를 쓰는 이유, 임대 기간의 Renewal과 Rebinding을 정리한다.

Manx2분 읽기
시리즈 · 네트워크4 / 12
  1. OSI 7 Layer와 계층별 역할, ARP
  2. IP 주소: IPv4와 IPv6, NAT, 체크섬
  3. 라우터: 경로 지정, 브로드캐스트 컨트롤, 라우팅과 스위칭
  4. DHCP 동작 방식과 UDP를 사용하는 이유
  5. IP의 한계와 TCP·UDP, 3-Way Handshake
  6. TCP 4-Way Handshake와 TIME_WAIT
  7. DNS 정리: 구조, 질의 방식, 레코드, 이중화와 위임
  8. 로드 밸런서: 구성 방식, 헬스 체크, L4와 L7
  9. HTTP 메서드와 상태 코드: 멱등성, POST와 PUT의 차이
  10. HTTP의 Stateless·Connectionless와 쿠키, 세션
  11. HTTP/1.1, HTTP/2, HTTP/3 비교
  12. 소켓과 포트, 그리고 웹소켓

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

DHCP는 IP 주소와 게이트웨이, 네임 서버 주소 같은 네트워크 설정 정보를 자동으로 할당해 주는 프로토콜이다. UDP 위에서 동작하는 애플리케이션 계층 프로토콜이다.

가정이나 사무실에서 가장 흔히 쓰는 방식으로, 보통 공유기가 DHCP 서버 역할을 한다.

장점

  • IP 설정을 자동으로 분배받으므로, 기기가 많아도 일일이 IP 정보를 설정할 필요가 없다.
  • 자동 할당으로 IP 충돌을 사전에 방지해 효율적으로 관리할 수 있다.

단점

  • DHCP 서버가 다운되면 IP 주소를 할당받지 못해 네트워크를 사용할 수 없다.

동작 방식

클라이언트와 DHCP 서버가 Discover, Offer, Request, Ack를 주고받는 과정

  1. DHCP Discover: 클라이언트가 DHCP 서버를 찾는다.
  2. DHCP Offer: DHCP 서버가 자신의 IP와 할당 가능한 IP를 클라이언트에게 제안한다.
  3. DHCP Request: 클라이언트가 서버에게 제안받은 IP의 할당을 요청한다.
  4. DHCP Ack: 서버가 클라이언트에게 IP를 할당한다.

함께 제공되는 정보

IP 주소 외에 다음 정보도 함께 내려준다.

  • 서브넷 마스크
  • 게이트웨이(라우터) 주소
  • DNS 서버 주소
  • IP 임대 기간

DHCP가 UDP를 사용하는 이유

  • 호스트가 처음 시작될 때는 DHCP 서버의 정보를 모르기 때문에 모든 노드로 브로드캐스팅해야 한다. 연결을 맺어야 하는 TCP로는 브로드캐스트를 할 수 없다.
  • 연결 대상을 모르는 상태이므로 연결 기반의 신뢰성을 보장받을 필요가 없다.
  • IP 주소와 네트워크 설정 정보처럼 작은 데이터를 주고받는 데는 UDP가 적합하다.

DHCP 임대 기간

임대 기간은 관리자가 설정할 수 있다. DHCP 서버가 임대 기간을 8시간으로 설정했다고 하자.

Renewal

임대 기간의 절반인 4시간이 지나면 클라이언트가 갱신을 요청한다. 이미 서버를 알고 있으므로 Discover와 Offer는 생략하고 Request, Ack만 수행한다.

Rebinding

갱신에 실패한 채 임대 기간의 7/8이 지나면 실행된다.

  • 유니캐스트가 아닌 브로드캐스트로 Request, Ack를 수행한다.
  • 응답이 없으면 Discover부터 다시 수행한다.