[DHCP] DHCP 원리

• DHCP를 통한 IP 주소 할당은 "임대"라는 개념을 가지고 있는데 이는 DHCP 서버가 IP 주소를 영구적으로 단말에 할당하는 것이 아니고 임대기간(IP Lease Time)을 명시하여 그 기간 동안만 단말이 IP 주소를 사용하도록 하는 것.
• 단말은 임대기간 이후에도 계속 해당 IP 주소를 사용하고자 한다면 IP 주소 임대기간 연장(IP Address Renewal)을 DHCP 서버에 요청해야 하고 또한 단말은 임대 받은 IP 주소가 더 이상 필요치 않게 되면 IP 주소 반납 절차(IP Address Release)를 수행하게 됨.

 

1. DHCP Discover (UDP-IP를 할당받는 과정이므로 패킷을 정상적으로 주고받을 수 없어,,)

• 메시지 방향: 단말 -> DHCP 서버
• 브로드캐스트 메시지(Destination MAC = FF:FF:FF:FF:FF:FF)
• 의미: 단말이 DHCP 서버를 찾기 위한 메시지입니다. 그래서 LAN상에 (동일 subnet상에) 브로드캐스팅을 하여 "거기 혹시 DHCP 서버 있으면 내게 응답 좀 해주세요"라고 단말이 외침

[주요 파라미터]

• Client MAC: 단말의 MAC 주소

Discover Packet

 

2. DHCP Offer

• 메시지 방향: DHCP 서버 -> 단말
• 브로드캐스트 메시지 (Destination MAC = FF:FF:FF:FF:FF:FF)이거나 유니캐스트일 수 있음. 이는 단말이 보낸 DHCP Discover 메시지 내의 Broadcast Flag의 값에 따라 달라지는데, 이 Flag=1이면 DHCP 서버는 DHCP Offer 메시지를 Broadcast로, Flag=0이면 Unicast로 보내게 됨
• 의미: DHCP 서버가 "저 여기 있어요~"라고 응답하는 메시지임. 단순히 DHCP 서버의 존재만을 알리지 않고, 단말에 할당할 IP 주소 정보를 포함한 다양한 "네트워크 정보"를 함께 실어서 단말에 전달함.

[주요 파라미터]

• Client MAC: 단말의 MAC 주소
• Your IP: 단말에 할당(임대)할 IP 주소
• Subnet Mask(Option 1)
• Router(Option 2): 단말의 Default Gateway IP 주소
• DNS(Option 6): DNS 서버 IP 주소
• IP Lease Time(Option 51): 단말이 IP주소(Your IP)를 사용(임대)할 수 있는 기간(시간)
• DHCP Server Identifier(Option 54): 본 메시지(DHCP Offer)를 보낸 DHCP 서버의 주소. 2개 이상의 DHCP 서버가 DHCP Offer를 보낼 수 있으므로 각 DHCP 서버는 자신의 IP 주소를 본 필드에 넣어서 단말을 보냄

Offer packet

 

3. DHCP Request

• 메시지 방향: 단말 -> DHCP 서버
• 브로드캐스트 메시지(Destination MAC = FF:FF:FF:FF:FF:FF)
• 의미: 단말은 DHCP 서버의 존재를 알았고, DHCP 서버가 단말에 제공할 네트워크 정보(IP 주소, subnet mask, default gateway등)를 알았습니다. 이제 단말은 DHCP Request 메시지를 통해 하나의 DHCP 서버를 선택하고 해당 서버에게 "단말이 사용할 네트워크 정보"를 요청합니다.

[주요 파라미터]

• Client MAC: 단말의 MAC 주소
• Requested IP Address(Option 50): 난 이 IP 주소를 사용하겠다. (DHCP Offer의 Your IP 주소가 여기에 들어감)
• DHCP Server Identifier(Option 54): 2대 이상의 DHCP 서버가 DHCP Offer를 보낸 경우, 단말은 이 중에 마음에 드는 DHCP 서버 하나를 고르게 되고, 그 서버의 IP 주소가 여기에 들어감. 즉, DHCP Server Identifier에 명시된 DHCP 서버에게 "DHCP Request" 메시지를 보내어 단말 IP 주소를 포함한 네트워크 정보를 얻는 것

###DHCP Request###

DCHP Offer 메시지를 수신한 단말은 동일 서브넷에 DHCP 서버가 존재한다는 것을 알았고, 이제 단말 IP 주소를 포함한 네트워크 정보를 요청하기 위해서 DHCP 서버에 DHCP Request 메시지를 이더넷 망에 브로드캐스팅함. 이때 동일 서브넷 상에 2대 이상의 DHCP 서버가 존재하는 경우, 단말은 복수개의 DHCP Offer 메시지를 수신하게 될 것이고 단말은 이 중에 하나의 DHCP 서버를 선택하여 그 서버의 IP 주소를 DHCP Request 메시지 내에 Servre Identifier(Option 54)필드에 기록 후 모든 DHCP 서버에게 그 사실을 알림(브로드캐스팅)

→모든 DHCP 서버가 DHCP Offer 메시지를 보내면서 해당 단말에 할당해 줄 IP 주소와 기타 정보를 내부적으로 저장해 놓기 때문에 선택받지 못한 DHCP 서버들이 이 IP 주소와 기타 정보들을 삭제할 수 있도록 하기 위함. [Offer로 IP를 줬는데 Request를 준 놈한테만 보내는 것이 아닌 모두에게(브로드캐스트) 보냄]

Request Packet

 

4. DHCP Ack

• 메시지 방향: DHCP 서버 -> 단말
• 브로드캐스트 메시지 (Destination MAC = FF:FF:FF:FF:FF:FF)혹은 유니캐스트일 수 있으며  이는 단말이 보낸 DHCP Request 메시지 내의 Broadcast Flag=1이면 DHCP Ack 메시지를 Broadcast로, Flag=0이면 Unicast로 보내게 됨
• 의미: DHCP 절차의 마지막 메시지로, DHCP 서버가 단말에게 "네트워크 정보"를 전달 해 주는 메시지. 앞서 설명드린 DHCP Offer의 '네트워크 정보'와 동일한 파라미터가 포함됨.

[주요 파라미터]

• Client MAC: 단말 MAC 주소
• Your IP:  단말에 할당(임대)할 IP 주소
• Subnet Mask(Option 1)
• Router(Option 3): 단말의 Default Gateway IP 주소
• DNS(Option 6): DNS 서버 IP 주소
• IP Lease Time(Option 51): 단말이 본 IP 주소(Your IP)를 사용(임대)할 수 있는 기간(시간)
• DHCP Server Identifier (Option 54): 본 메시지(DHCP Ack)를 보낸 DHCP 서버의 주소

Ack Packet

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주소 임대기간 연장 절차

: 임대 기간이 종료되었을 때 클라이언트가 임대 기간을 연장하고 싶다면 다음과 같은 과정을 거침

1. DHCP Request: 임대 기간 연장을 요청하는 Request 메시지를 유니캐스팅 함. 클라이언트가 DHCP 서버의 주소를 알기 때문에 브로드캐스팅할 필요 없이 바로 유니캐스팅 하면 됨

2. Request Ack: DHCP 서버에서 요청을 수락하면 또 필요한 모든 네트워크 정보를 포함하여 Ack 메시지를 유니캐스팅함.

 

IP 주소 반납 절차

: 임대 기간이 종료되었을 때 클라이언트가 더 이상 해당 IP 주소를 이용하지 않겠다면 다음과 같은 과정을 거침.

1. DHCP Request: Release 메시지를 DHCP 서버에 유니캐스팅하고, IP 주소를 반환함.