[Internet Protocol] DHCP의 offer 과정에서 unicast 가 가능한 이유

들어가기 전에

우선 DHCP 란 Dynamic Host Configuration Protocol의 약자로, DHCP 서버를 사용하여 IP 주소 및 관련된 기타 구성 세부 정보를 네트워크의 DHCP 사용 클라이언트에게 동적으로 할당하는 방법을 제공하는 클라이언트/서버 프로토콜이다.

학부생 때 인터넷 프로토콜 강의 수강 중 관련해서 교수님께 메일로 질문드렸던게 있는데, 내용이 조금 딥해서 블로그에 아카이빙해둬야지.. 하다가 3년만에 메일을 찾아왔다 ㅎㅎ

물론 지금 보면 기억이 흐릿하기 때문에 오늘도 과거의 나에게 패배 ㅎ

튼 이번 글은 개인적인 아카이브 용도!

질문

안녕하세요 교수님, 저는 인터넷 프로토콜을 수강 중인 강수진입니다.

다름이 아니라 와이어샤크를 통해 DHCP를 확인하던 중 궁금증이 생겨 여쭙고자 합니다. 이메일을 통한 질문은 삼가라는 교수님의 말씀은 기억하고 있지만, 시험 전 남은 수업이 없어 이렇게 메일을 보내게 되었습니다.

수업시간에 배운대로 DHCP discover에서 src ip 주소는 0.0.0.0 임을 확인했습니다. 클라이언트의 IP는 아직 할당되지 않은 상태였고, discover-offer-req-ack 의 과정이 끝나면 비로소 IP의 할당이 이뤄진다고 이해했습니다. 따라서 offer에서는 해당 패킷을 브로드캐스트를 통해 클라이언트에 전달해 줄 것이라고 예상했습니다. (실제로 와이어샤크를 통해 확인하기 전 찾아본 한 자료에서는 ‘offer에서는 단말의 IP주소를 모르기 때문에, DHCP 서버는 IP 브로드캐스트 주소인 255.255.255.255를 사용하여 본 메시지를 IP망에 Flooding 함.’ 이라고 나와있었습니다.)

그런데 DHCP offer 패킷을 보니, ethernet 헤더의 dst에는 클라이언트의 맥 주소가, IP header의 dst에는 DHCP 메시지 안의 your IP address(YIAddr), 즉 앞으로 클라이언트에게 할당 예정인 IP주소가, DHCP 메시지의 플래그에는 unicast 를 뜻하는 0이 적혀있었습니다. 아직 IP가 할당이 안된 상태일텐데(그 후에 이뤄지는 작업인 DHCP request에서 src IP주소가 0.0.0.0인것을 확인했기 때문에 이렇게 생각할 수 있었습니다), 왜 unicast로 보내고 어떻게 이런 작업이 가능할까 의문이 들었습니다.

구글링을 통해 찾아보니 어떤 답변에서는 그 이유가 relay agent와 dchp server가 같은 L2 네트워크 레이어에 존재해서라고 말했습니다. DHCP offer을 할 때 클라이언트의 MAC 주소를 알고 있는 상태이고 같은 레이어에 존재하기에 맥 주소를 이용한 unicast가 가능하다는 것이 그 글의 요지였습니다.

하지만 수업시간에 들은 바로는 DHCP server는 어느곳에나 존재할 수 있기 때문에(DHCP relay agent와 같은 L2 레이어에 존재하지 않아도 된다고 이해했습니다) 저 답변이 이해가 잘 가지 않았습니다. 그렇다면 ‘DHCP 서버는 relay agent 주소랑 클라이언트 mac 주소를 알고 있으니까 일단 relay agent로 간다음에 그곳에서 클라이언트 mac 주소를 찾아서 보내는 건가..?’ ‘아니면 예전에 proxy arp 때 배운 forward 개념처럼, forwarding 이용해서 클라이언트 맥주소만으로 넘길 수 있는건가..?’ 생각해 봤지만 결론이 나지 않았습니다. 저 두 가지 가설 모두 offer에서 dst ip 주소가 채워져 있는 이유를 설명하지 못했기 때문입니다.

DHCP의 offer 과정에서 왜 broadcast가 아닌 unicast를 사용하는지, 그리고 그것이 가능한 이유가 무엇인지 궁금합니다.

아래의 사진은 DHCP offer에서 src IP 주소가 채워져있던 상황을 캡쳐한 것입니다.