집에서 쓰는 공유기는 어떻게 인터넷을 나눠주는 걸까?

인터넷을 쓰다 보면 참 신기한 게 많다.
특히 집에서 공유기를 통해 여러 기기가 동시에 인터넷에 연결되어도, 외부에선 전부 하나의 IP 주소로 보인다는 점이 그렇다.

예를 들어, 노트북, 스마트폰, 태블릿이 동시에 인터넷을 쓰고 있는데도 외부에선 다 "123.45.67.89" 같은 하나의 IP로 접속하는 것처럼 보인다.

"이 많은 기기들이 어떻게 하나의 IP만 가지고도 잘 돌아갈 수 있는 거지?"
이런 의문이 들었다면, 오늘 이야기할 NAT(Network Address Translation)라는 녀석이 중요한 역할을 하고 있다는 걸 알게 될 것이다. NAT를 개념적으로만 이해하고 실제로 어떻게 사용되는지 몰랐다면, 이 글이 도움이 되리라 생각한다.

목차

NAT는 어떤 기술일까?

NAT는 말 그대로 ‘네트워크 주소를 바꿔주는’ 기술이다.
쉽게 말해, 집 안에서는 사설 IP 주소를 쓰고, 바깥 세상과 연결할 때는 공인 IP로 바꿔주는 중간 관리자 역할을 한다.

이 역할을 대부분 공유기가 맡고 있다. 우리가 흔히 쓰는 그 작은 네모 박스 말이다.
공유기는 단순히 와이파이만 뿌리는 기계가 아니라,
우리 집 기기들이 인터넷을 쓸 수 있게 만들어주는 작은 ‘트래픽 교통 정리원’이다.

NAT는 왜 생겼을까?

1. 공인 IP가 부족해서

IPv4 시대에는 쓸 수 있는 IP 주소가 제한되어 있었다.
그래서 전 세계 수많은 기기에 각각 하나씩 주소를 줄 수가 없었고,
그 대안으로 나온 게 바로 NAT였다.

"모두에게 하나씩 줄 순 없지만,
하나의 공인 IP를 잘 나눠 쓰게 해보자!"는 아이디어였다.

2. 사설 IP는 외부에서 보이지 않는다

공유기 내부의 192.168.x.x 같은 주소는 외부 인터넷에선 볼 수 없다.
이건 오히려 보안에도 도움이 된다.
(외부에선 우리 집 기기들을 직접 건드릴 수 없으니까)

3. 관리하기도 편하다

IP 할당을 직접 하나하나 할 필요 없이, 공유기가 알아서 사설 IP를 나눠주고, 연결도 잘 정리해준다.

NAT의 작동 원리는?

자, 그럼 실제로 어떻게 동작하는지 살펴보자.

1. 내 노트북(192.168.0.2)이 구글에 접속하려 한다.
2. 공유기는 이 요청을 받아서, 공인 IP로 바꾸고,
   포트 번호도 하나 새로 붙여서 외부로 보낸다.
   (예: 123.45.67.89:54321)
3. 구글은 그 주소로 응답을 보내고,
4. 공유기는 포트 번호를 보고 “이건 192.168.0.2가 보낸 거구나”라고 판단해서 다시 노트북에 돌려준다.

즉, 공유기는 포트 번호와 IP를 조합해서 어떤 요청이 어디서 왔는지 기억하고 있다가,
들어온 응답을 적절히 다시 돌려주는 일을 계속 반복하고 있다.

NAT의 종류도 있다

NAT에도 몇 가지 종류가 있다. 어렵진 않다.

• Static NAT: 1:1로 IP를 바꿔줌. 잘 쓰이진 않는다.
• Dynamic NAT: 여러 개의 공인 IP 풀을 가지고, 그때그때 할당.
• PAT (Port Address Translation): 우리가 가장 많이 쓰는 방식.
  하나의 공인 IP를 포트 번호로 나눠 여러 기기들이 같이 씀.
  공유기가 바로 이 방식을 사용하고 있다.

공유기와 NAT는 세트 메뉴같은 존재다

공유기는 NAT 기능을 핵심으로 삼는 장비다.
단순히 와이파이를 뿌려주는 게 아니라,
공인 IP 하나로 수많은 사설 IP를 연결해주는 중계기다.

뿐만 아니라 공유기는

• 각 기기에 IP를 나눠주는 DHCP 서버 역할도 하고,
• 외부에서 들어오는 이상한 요청은 차단해주는 방화벽 역할도 한다.

집 안의 모든 기기들을 인터넷 세상과 연결해주는 게 이 조그만 상자 하나라는 게,
알고 보면 꽤 대단하지 않나?

NAT의 한계도 있다

물론 NAT가 완벽하진 않다.

• 내부에서 외부로는 자유롭지만,
  외부에서 내부로 들어오려면 설정이 좀 필요하다.
  → 이때 쓰는 게 바로 포트포워딩이다.
• P2P 통신이나 온라인 게임, 화상 회의처럼
  양방향 연결이 필요한 서비스는 NAT 환경에서 좀 불편해지기도 한다.
• IPv6가 널리 쓰이게 되면, 이 NAT도 언젠간 필요 없어질 수 있다.
  하지만 지금은 여전히 인터넷 연결의 필수 기술 중 하나다.

글을 마치며

NAT는 겉으로 잘 드러나진 않지만,
지금의 인터넷 환경을 가능하게 만든 숨은 조력자 같은 존재다.

우리가 여러 기기로 자유롭게 인터넷을 쓰고, 보안도 기본적으로 챙길 수 있는 건
바로 이 NAT와 공유기 덕분이다.

단순한 네트워크 상자가 아니라, 우리 집을 인터넷과 연결해주는 ‘작은 서버’이다.