DHCPv4 임대 상태·Relay·서버 설정

01주소 배정은 임대와 옵션의 계약이다

• 임대와 옵션DHCPv4는 클라이언트가 일정 기간 사용할 주소와 네트워크 설정을 전달한다. 주소만 주는 프로토콜이 아니라 마스크, 기본 게이트웨이, DNS, 임대 시간 같은 옵션을 함께 제공한다.

  • 서버는 주소와 클라이언트 식별의 binding을 유지하고, 클라이언트는 받은 임대의 유효 기간을 관리한다.
  • 정적 설정은 단말 자체 설정이고 예약은 서버가 특정 클라이언트에 정해진 주소를 제공하는 정책이므로 구별한다.
• Pool과 주소 계획Scope 또는 pool은 클라이언트 서브넷을 기준으로 설계한다. 게이트웨이·서버·가상 게이트웨이 주소는 동적 할당에서 제외하고, 예약과 동적 범위가 구현의 규칙에 맞게 관리되도록 한다.

  • 실습 사례에서 링크는 한 /24로 구성했지만 풀은 다른 /24로 설정했던 불일치는 주소를 받아도 통신이 안 되는 직접적인 원인이 된다.
  • 서버의 풀과 실제 클라이언트 링크를 먼저 같은 주소 계획으로 맞춰야 한다.

02BOOTP 형식 안의 주소와 거래 식별자

• BOOTP 공통 필드DHCP 메시지는 BOOTP 형식을 확장한다. op는 요청/응답, htype·hlen은 하드웨어 주소 종류와 길이, xid는 거래 식별자, secs는 시도 경과 시간, flags는 브로드캐스트 응답 요구 등을 표현한다.

  • ciaddr는 클라이언트가 이미 가진 주소, yiaddr는 서버가 제공하는 주소, siaddr는 부트스트랩에서의 다음 서버 주소, giaddr는 Relay 주소다.
  • siaddr를 항상 DHCP 서버 자신의 주소라고 외우면 Server Identifier 옵션과 혼동한다.
• chaddr·Client Identifierchaddr에는 하드웨어 주소가 들어갈 수 있고 클라이언트 식별자 옵션이 별도로 쓰일 수 있다. 서버가 무조건 MAC 하나로만 임대를 구분한다고 단정하지 않는다.

  • 기본 포트는 서버 UDP67, 클라이언트 UDP68이다.
  • Relay와 서버 사이에는 서버 포트를 사용한 중계 흐름이 생기므로 모든 패킷을 단순히 68→67·67→68 두 방향만으로 설명할 수 없다.

03DHCP 초기 임대의 DORA와 충돌 처리

• 응답의 목적지클라이언트 주소 상태·broadcast flag·Relay에 따라 응답은 unicast 또는 broadcast다. 모든 DORA 패킷이 항상 broadcast인 것은 아니다.
• 별도 메시지DHCPNAK은 부적합한 임대 등을 거절하며 무응답과 다르다. DHCPRELEASE는 임대 반납, DHCPINFORM은 이미 주소가 있는 단말의 추가 설정 요청이다.

1. DiscoverINIT 클라이언트는 아직 IPv4 주소가 없어 보통 0.0.0.0:68에서 제한 브로드캐스트로 서버를 찾는다.
2. Offer서버는 yiaddr의 후보 주소와 옵션을 제안한다. 여러 서버가 응답할 수 있으며 제안은 최종 사용 확정이 아니다.
3. Request클라이언트는 Requested IP Address와 선택한 Server Identifier를 넣어 요청한다. 브로드캐스트하면 다른 서버도 자신의 제안이 선택되지 않았음을 알 수 있다.
4. ACK선택한 서버가 임대와 설정을 승인한다. 클라이언트는 주소를 정상 사용하기 전에 임대 조건과 충돌 여부를 최종 확인하며, 충돌을 발견하면 해당 주소를 사용하지 않는다.
5. 충돌 여부에 따른 분기충돌이 없으면 임대를 사용한다. 충돌을 발견하면 DHCPDECLINE으로 알리고 새 주소 획득 절차를 시작한다.

수업 원본 자료

Discover와 두 서버의 Offer가 함께 보이는 원본

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1. 선택된 첫 Discover의 IPv4 출발지는 0.0.0.0, 목적지는 제한 브로드캐스트이며 UDP는 68→67이다.
2. 같은 Transaction ID에 두 서버의 Offer가 보인다. Offer 수를 클라이언트 수나 최종 임대 수로 해석하지 않는다.
3. 뒤의 Request와 ACK가 이어지지만 서버 선택의 확정 근거는 Request의 Server Identifier 옵션까지 읽어야 한다. 화면에 펼쳐지지 않은 옵션값은 추정하지 않는다.

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Offer의 IP 목적지와 UDP 응답 방향

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1. 선택된 Offer는 UDP 67→68이며 BOOTP Message type은 Boot Reply 2이다. DHCP Offer 유형과 BOOTP op를 같은 번호 체계로 혼동하지 않는다.
2. IPv4 목적지와 Ethernet 목적지가 개별 수신자를 가리켜 이 Offer가 유니캐스트로 수집되었음을 보여준다.
3. ACK 이후 ARP Announcement가 보이지만 이 화면 하나만으로 모든 OS의 중복 탐지 시간이나 횟수를 확정할 수 없다.

05BOUND·RENEWING·REBINDING의 시간축

• 기본 시간서버가 별도 값을 주지 않은 일반적인 기본값은 T1=임대의 50%, T2=87.5%다. 유효 임대를 가진 다른 단말의 주소를 풀 고갈만으로 임의 회수하지 않는다.
• DORA가 없는 갱신INIT-REBOOT의 기존 주소 검증이나 정상 갱신은 Request·ACK만 보일 수 있다. ipconfig /renew 캡처에서 두 메시지만 보였다고 초기 DORA 실패로 판정하지 않는다.

1. BOUNDACK를 받아 임대를 사용한다. 아래는 8시간 임대이며 T1·T2에 별도 값이 없는 예다.
2. 4시간: RENEWINGT1에 기존 서버로 유니캐스트 Request를 보내 갱신을 시도한다. 새 ACK를 받으면 새 임대 조건으로 시간 기준을 갱신한다.
3. 7시간: REBINDING응답 없이 T2에 도달하면 다른 서버도 받을 수 있도록 브로드캐스트 Request를 보낸다.
4. 만료 또는 새 ACK승인받지 못한 채 8시간이 지나면 해당 주소를 정상 임대처럼 계속 사용하지 않는다. 새 ACK를 받으면 승인된 임대를 다시 관리한다.

07옵션 번호를 설정 값과 연결하기

• 옵션 번호Message Type53은 Discover·Offer 같은 메시지 종류를, Server Identifier54는 선택된 서버를, Requested IP50은 요청 주소를 뜻한다.

  • Subnet Mask1, Router3, DNS Server6, Lease Time51, Renewal Time58, Rebinding Time59가 실제 단말 동작에 연결된다.
  • 어떤 옵션이 빠지거나 잘못되면 주소 배정은 성공해도 로컬 범위·외부 통신·이름 해석이 따로 실패할 수 있다.
• 레거시 옵션WINS는 레거시 NetBIOS 이름 해석에 관련되며 일반 DNS와 동일한 서비스가 아니다. 시험용 서버 화면에 여러 옵션이 함께 보인다고 모두 필수로 설정할 필요는 없다.

  • 원하는 클라이언트 동작에 필요한 옵션을 선택하고 ACK의 실제 옵션 값과 클라이언트에 적용된 값을 비교한다.

08Relay가 다른 서브넷의 풀을 선택하게 하는 방식

• Relay·giaddr라우터는 일반적으로 DHCP 초기 브로드캐스트를 다른 링크로 전달하지 않는다. Relay는 클라이언트 메시지를 받아 서버로 중계하고 giaddr 등으로 클라이언트가 속한 링크를 구분할 단서를 제공한다.

  • 서버는 이 정보에 맞는 scope를 선택하고 Relay를 통해 응답을 돌려준다.
  • Relay의 주소와 클라이언트에게 임대되는 주소는 같은 역할이 아니다.
• helper-addressIOS의 ip helper-address는 서버 쪽 인터페이스가 아니라 클라이언트 브로드캐스트를 수신하는 SVI 또는 라우터 인터페이스에 둔다. 서버에는 해당 클라이언트 서브넷의 풀과 Relay까지의 귀환 경로가 있어야 한다.

  • Option82는 Circuit ID·Remote ID 같은 접속 위치 정보를 추가하는 확장으로, giaddr와 동일한 필드는 아니다.
  • 일부 IOS 구현의 helper는 DHCP 외 UDP 브로드캐스트도 전달하므로 실제 플랫폼의 forwarding 설정을 구분한다.

09Cisco 라우터를 서버로 사용하는 완결 예

• 서버 구성 전제아래 예시는 격리된 문서용 LAN 192.0.2.0/24에서 라우터 .1, DNS .53, 동적 클라이언트 .100~.199를 사용하는 구성이다. excluded-address를 전역에서 설정하고 pool의 network는 동적 시작 주소가 아니라 전체 서브넷을 적는다.

  • default-router는 이 LAN의 게이트웨이이며 DHCP 서버가 다른 서브넷에 있다고 그 서버 주소를 게이트웨이로 주지 않는다.
• SVI와 풀의 상태SVI로 서버 기능을 제공하는 L3 스위치에서는 VLAN과 그 VLAN을 전달하는 활성 포트, SVI 상태 및 플랫폼 기능이 전제다. 아래 인터페이스 이름은 예시이며 실제 장치와 다를 수 있다.

  • show ip dhcp binding의 주소·클라이언트 식별자·만료 시각을 클라이언트 임대와 대조하면 ACK가 실제 서버 상태로 반영됐는지 알 수 있다.

interface GigabitEthernet0/0
 ip address 192.0.2.1 255.255.255.0
 no shutdown
!
ip dhcp excluded-address 192.0.2.1 192.0.2.99
ip dhcp excluded-address 192.0.2.200 192.0.2.254
ip dhcp pool STUDY-LAN
 network 192.0.2.0 255.255.255.0
 default-router 192.0.2.1
 dns-server 192.0.2.53
 domain-name lab.example
 lease 0 8
!
show ip dhcp pool
show ip dhcp binding
show ip dhcp conflict

문서용 주소로 다시 구성한 IOS 실습 예. 실제 운영 장비에 실행한 기록이 아니다.

10Relay를 사용하는 별도 서버 예

• Relay 서버 연결같은 클라이언트 LAN에서 DHCP 서버가 198.51.100.53에 있다면 클라이언트 인터페이스에 helper를 설정한다. 이 경우 앞 절의 로컬 DHCP 풀과 동시에 독립 운영하면 승인되지 않은 복수 Offer가 생길 수 있으므로 실습 시 서버 역할을 하나씩 바꾸어 비교한다.

  • HA를 구성하려면 서버들끼리 임대 충돌을 피하는 별도 설계가 필요하다.
• 가상 DHCP 중복가상화 실습에서는 VMnet 자체의 DHCP와 실습 DHCP 서버가 같은 세그먼트에 함께 있는지 살펴야 한다. 내장 DHCP 해제는 선택한 실습 VMnet에서 중복 서버를 제거하는 작업이지 모든 방화벽과 보안 기능을 끄라는 뜻이 아니다.

  • GNS3 UDP tunnel의 local/remote 포트가 반대편 설정과 맞아야 DHCP 이전의 브로드캐스트 전달부터 성립한다.

interface GigabitEthernet0/0
 ip address 192.0.2.1 255.255.255.0
 ip helper-address 198.51.100.53
 no shutdown
!
show ip interface GigabitEthernet0/0
show ip route 198.51.100.53
show ip forward-protocol

외부 서버에 192.0.2.0/24 풀이 존재하고 양방향 라우팅이 갖춰진 Relay 예.

11Windows·Linux 실습에서 서버와 클라이언트 설정 구분

• 서버 설정Windows Server 실습은 서버 인터페이스를 고정 주소로 정한 뒤 DHCP 역할, scope의 네트워크·범위·제외 주소·임대·라우터·DNS 옵션을 구성하는 흐름이다.

  • Linux의 ISC dhcpd 설정은 subnet/netmask 블록, range, option routers, option domain-name-servers, default-lease-time·max-lease-time을 사용한다.
  • 이는 해당 레거시 구현 문법이며 현재의 다른 서버 제품 설정과 섞어 쓰지 않는다.
• 클라이언트 설정서버 자체 주소는 자신이 동적으로 나누어 주는 범위 밖에서 안정적으로 유지한다. 클라이언트는 NetworkManager의 자동 IPv4 또는 Netplan의 dhcp4:true 등으로 임대를 요청한다.

  • Netplan 파일에 DHCP를 켠 것은 DHCP 서버를 설치한 것이 아니다.
  • 특정 가상 단말의 실패만으로 운영체제·VPCS 사이의 일반적인 프로토콜 비호환을 단정하지 않는다.

12캡처와 임대 정보를 같은 거래로 묶기

• 거래 식별서버까지 Discover가 도착했는지, Offer가 돌아왔는지, 클라이언트가 어떤 Server Identifier를 선택했는지, ACK의 yiaddr와 옵션이 무엇인지를 xid와 클라이언트 식별 정보로 연결한다.

  • 동일 브로드캐스트 영역에서 승인하지 않은 두 Offer가 보이면 단말 하나의 문제보다 서버 연결 구성이 우선이다.
  • DHCP Snooping의 신뢰 방향이 틀리면 서버의 Offer·ACK만 차단되는 모습도 생긴다.
• ACK 이후 전달ACK 이후 IP는 있어도 외부 통신이 안 되면 갱신 횟수를 늘리기보다 마스크·게이트웨이·DNS를 분리해 읽는다. Windows의 release는 임대를 반납하는 변경 작업이므로 단순 조회와 구별한다.

  • 아래 출력 항목은 실제 수집값이 아니라 읽어야 할 필드의 예시다.
• 실습 캡처 해석원본에는 같은 Transaction ID로 두 서버가 서로 다른 후보를 제안한 화면이 있다. 캡처 목록에서 Offer가 반복되는 이유는 복수 서버·재전송·수집 중복 등 후보를 구분해야 하며, 선택한 서버는 Request의 옵션과 ACK를 연결해 판단한다.

  • 이는 Discover·Offer가 반드시 한 번씩만 나오는 네 줄짜리 DORA 그림이 실제 수집 전체를 설명하지 못하는 사례이다.

Windows 조회: ipconfig /all
Linux 조회:   ip -4 addr show
              ip -4 route show

예시 임대:
IPv4 Address : 192.0.2.100
Subnet Mask  : 255.255.255.0
Gateway      : 192.0.2.1
DHCP Server  : 192.0.2.1
DNS Server   : 192.0.2.53
Lease        : 8 hours

Wireshark 표시 필터(버전에 따라 dhcp 또는 bootp):
udp.port == 67 || udp.port == 68

조회 예와 설명용 임대. IP·마스크·라우터·DNS·서버·만료를 각각 대조한다.