“여러분 집의 공유기”는 사실 라우터가 아닙니다.

들어가며

집이나 사무실에서 흔히 공유기라고 부르는 그 상자, 정확히는 어떤 장비일까요. 인터넷 회선 서비스를 신청하면 기사님이 와서 설치해 주는 그 하얀 박스를 우리는 별생각 없이 라우터라고 부르곤 합니다. 하지만 네트워크 공부를 조금만 깊이 들어가 보면 이 둘이 완전히 같은 개념이 아니라는 것을 알게 됩니다.

우리가 흔히 쓰는 공유기는 사실 라우터 하나만 들어있는 장비가 아닙니다. 라우터, 스위치, 무선 접속점, 방화벽이라는 서로 다른 네 가지 기능이 한 상자 안에 압축되어 있는 복합 장비입니다. 그리고 이 공유기가 인터넷을 가능하게 만드는 핵심 원리가 바로 NAT입니다. 이번 글에서는 공유기와 라우터의 차이, 그리고 하나의 공인 IP로 집 안의 여러 기기가 동시에 인터넷을 쓸 수 있는 이유를 자세히 풀어보겠습니다.

공유기는 왜 라우터와 다른 이름으로 불려야 할까

앞선 글들에서 라우터는 OSI 네트워크 계층에서 IP 주소를 기준으로 서로 다른 네트워크 사이의 경로를 찾아주는 장비라고 정리했습니다. 이 정의만 보면 가정용 공유기도 분명 라우터의 역할을 합니다. 통신사에서 들어온 인터넷 회선과 집 안의 내부 네트워크를 연결해 주기 때문입니다.

문제는 실제 제품을 뜯어보면 라우터 기능 외에도 훨씬 많은 일을 하고 있다는 점입니다.

• 라우터 기능 – 외부 인터넷과 내부 네트워크 사이의 경로를 결정하고 주소를 변환한다
• 스위치 기능 – 유선 랜포트에 연결된 여러 기기 사이의 데이터를 교환한다
• AP 기능 – 무선 신호를 송출해 와이파이로 기기를 연결한다
• 방화벽 기능 – 외부에서 들어오는 비정상적인 접근을 걸러낸다

이 네 가지 기능이 하나의 하드웨어 안에 통합되어 있기 때문에, 정확히는 라우터라고 부르기보다 통합 게이트웨이 장비, 흔히 홈 게이트웨이라고 부르는 것이 더 정확한 표현입니다. 다만 일상에서는 편의상 공유기 또는 와이파이 라우터라는 이름으로 굳어져 사용되고 있습니다.

공인 IP는 하나뿐인데, 왜 여러 기기가 인터넷을 쓸 수 있을까

여기서 자연스럽게 궁금해지는 지점이 있습니다. 인터넷 서비스 제공업체가 각 가정에 할당하는 공인 IP 주소는 보통 하나뿐입니다. 그런데 집 안에는 노트북, 스마트폰, 스마트TV까지 여러 기기가 동시에 인터넷에 접속합니다. 어떻게 하나의 주소로 이 모든 기기가 동시에 통신할 수 있을까요.

이 질문에 대한 답이 바로 NAT, 네트워크 주소 변환입니다.

NAT의 동작 원리, 주소와 포트를 함께 바꾼다

NAT는 내부 네트워크에서 사용하는 사설 IP 주소를 외부와 통신할 때 공인 IP 주소로 바꿔주는 기술입니다. 다만 단순히 주소만 바꾸는 것이 아니라 포트 번호까지 함께 관리한다는 점이 핵심입니다.

• 집 안의 노트북은 192.168.0.2 같은 사설 IP 주소를 가진다
• 노트북이 외부 웹사이트에 접속을 시도하면 공유기가 이를 가로챈다
• 공유기는 이 요청에 고유한 포트 번호를 붙여 자신의 공인 IP 주소로 바꾼다
• 변환된 정보를 NAT 테이블에 기록한 뒤 외부로 요청을 내보낸다
• 응답이 돌아오면 NAT 테이블을 참고해 어떤 내부 기기의 요청이었는지 찾아 정확히 전달한다

이 과정 덕분에 노트북, 스마트폰, 스마트TV가 동시에 인터넷에 접속해도 외부에서는 모두 같은 공인 IP 주소로 보이지만, 공유기 내부에서는 포트 번호로 각 기기의 요청을 정확히 구분해 처리합니다. 사설 IP 자원이 부족한 문제와 보안 문제를 동시에 어느 정도 해결해 주는 셈입니다.

포트포워딩, NAT의 방향을 거꾸로 열어주는 설정

NAT는 기본적으로 내부에서 외부로 나가는 요청에 대해서만 자동으로 응답 경로를 열어줍니다. 반대로 외부에서 내부의 특정 기기로 먼저 접속을 시도하는 경우는 원칙적으로 차단됩니다. 이것이 NAT가 가진 자연스러운 보안 효과이기도 합니다.

문제는 홈 서버를 운영하거나 CCTV를 외부에서 확인하고 싶은 경우처럼, 외부에서 먼저 내부 기기에 접속해야 하는 상황도 있다는 점입니다. 이럴 때 사용하는 설정이 포트포워딩입니다.

• 공유기의 특정 포트로 들어오는 요청을 지정한다
• 그 요청을 내부의 특정 사설 IP와 포트로 강제로 전달하도록 규칙을 만든다
• 외부에서는 공인 IP와 지정된 포트로만 접속하면 원하는 내부 기기에 닿을 수 있다

즉 포트포워딩은 NAT가 기본적으로 막아 놓은 문을 특정 포트에 한해서만 의도적으로 열어주는 설정이라고 이해하면 됩니다.

정리, 공유기 한 대에 담긴 네 가지 역할

공유기라는 이름 아래에는 생각보다 많은 기술이 겹겹이 쌓여 있습니다.

1. 라우터 기능으로 외부와 내부 네트워크의 경계를 만든다
2. 스위치 기능으로 유선 기기들을 하나로 묶는다
3. AP 기능으로 무선 기기까지 네트워크에 포함시킨다
4. NAT와 방화벽 기능으로 하나의 공인 IP를 여러 기기가 안전하게 나누어 쓴다

다음에 공유기 설정 화면에 들어가 포트포워딩 메뉴를 보게 된다면, 이제는 그 화면이 NAT가 열어놓은 좁은 통로를 직접 조정하는 창이라는 것을 이해하실 수 있을 것입니다.

참고

이 글은 가정용 공유기와 NAT, 포트포워딩에 대한 일반적인 네트워크 이론을 바탕으로 작성되었습니다.