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라우팅
- 네트워크에서 목적지까지의 "경로 설정"
- "최적 경로"
- 경로 설정 요소
- 대역폭, 지연시간, 신뢰성, 거치는 장비수, MTU(최대 데이터 단위) - 경로설정 장비 = 라우터
경로 설정 요소
- 홉 카운트 (Hop Count)
- 목적지까지의 경로에서 거치는 홉 수가 작은 것이 좋음! - 링크 상태 (Link State)
- 대역폭이 넓을 수록 좋음 (1차선보다 5차선이 더 좋음!) - MTU (최대 전달용량)
- 모든 조건이 동일할 경우, MTU가 큰 것이 좋음! (같은 대역이라면, 10톤트럭인지 1톤트럭이 좋은지)
IP 라우팅 프로토콜의 경로 결정요소
- RIP : Hop Count (거치는 경로가 최소이다.)
- OSPF : Bandwidth(링크 상태, 고속도로가 꽉 막혔다면? 국도가 더 나을수 있음. 상태를 보고 결정)
- IGRP : 시스코에서 만든것, Bandwidth, Delay, Reliability, Load, MTU
라우터에서 IP 패킷이 경로 설정을 하는 과정!
- IP 패킷이 라우터에 도착하면 목적지 주소를 찾기 위해 라우팅 테이블을 검색
- 도착한 IP 패킷의 목적지
- 검색해도 라우팅 테이블에 경로가 존재하지 않을 경우 -> 디폴트 라우터로 보냄
라우팅 프로토콜의 기능
- 네트워크에서 경로 설정 기능을 하는 라우터들이 IP 패킷을 목적지까지 전달하기 위해서 인접한 라우터들과 경로 정보를 주고받아 경로를 설정하는 프로토콜
라우팅 프로토콜의 목적
- 최적 경로 결정
- 네트워크에서 Loop-free Routing
- 변화된 네트워크 환경에 빠른 컨버전스
- 경로 정보 갱신으로 인한 트래픽 발생 최소화
동적 라우팅
- 네트워크 상태에 따라 라우팅 테이블이 생성되고, 라우팅 테이블로 경로를 결정
- ex) 목적지까지의 최소 홉 수 경로 또는 목적으로 가는 각 링크가 양호한 상태 등.
- 하나의 관리자에 의해 운영되는 네트워크 단위인 자율 시스템(Autonomous System)의 내부에서 동작하는 IGP와 AS와 AS간에 동작하는 EGP가 있음.
※ 자율 시스템이란?
-> 하나의 관리자에서 운영되는 네트워크 단위!
정적 라우팅
- 네트워크 관리자가 라우터에 명령어로 경로를 설정하는 방식
- 구성이 간단하고 "관리자가 원하는 경로"로 패킷을 보낼 수 있음
- 주로 Stub 네트워크나 소규모 네트워크에서 사용
- 네트워크에 갑작스런 장애나 혼잡 발생 시 경로 정보가 고정되어 적절하게 대처할 수 없음!
- 라우터에서는 정적 라우팅이 설정되어 있을 시, 동적 라우팅보다 우선하여 동작!
동적 라우팅
- 라우터에서 경로정보를 "네트워크 상황에 따라 동적으로 변경"하여 경로를 결정
- 라우터에서 경로 정보를 일정한 경로 정보의 변경주기마다 업데이트함!
- 라우팅 테이블에는 "목적지 호스트"와 목적지로 가는 " 이웃 라우터(다음 홉)"가 있음
- 현재의 네트워크 상황을 고려하여 최적의 경로 설정을 위해 "경로 정보를 수집하는 알고리즘"이 필요함.
- RIP와 OSPF가 있음.
RIP : 목적지까지 거치는 라우터 "수"를 고려
OSPF : 목적지까지의 각 "링크 상태"를 고려
라우팅의 정보처리
소스 라우팅
- 송신 호스트가 목적지까지 전달경로를 결정하는 방식
- 경로 정보를 전송패킷 헤더에 기록
-> 중간 라우터가 전달 - 송신 호스트가 모든 라우팅 정보를 관리
- "가상회선 방식"과 "데이터그램 방식" 모두 사용 가능
- 소스 라우팅 데이터그램 방식은 일반 데이터그램 방식보다 패킷 헤더에 경로 정보가 있어서 "신뢰성"이 높음!
분산 라우팅(Distributed Routing)
- 라우팅 정보가 분산되는 방식
- 패킷의 전송경로에 위치한 각 라우터가 효율적인 경로 설정에 참여!
- 데이터그램 방식에서 많이 사용!
- 호스트 수가 많아질수록 다른 방식보다 효과적임!
중앙 라우팅(Centralized Routing)
- 라우팅 제어센터(RCC)에서 호스트를 사용하여 전송경로에 대한 모든 정보를 관리하는 방식
- 소스라우팅과 동일한 원리로 전송
- 경로 정보를 특정호스트가 관리하기 때문에 일반 호스트의 경로 정보에 대한 부담이 적음!
- 네트워크 규모가 커지면 RCC에 과중한 트래픽이 몰려 효율적 대응 불가능!
계층 라우팅(Hierarchical Routing)
- 분산 라우팅과 중앙 라우팅을 적절히 조합하는 방식!
- 네트워크 규모가 커지는 것에 효과적으로 대처 가능!
RIP (홉을 가장 적게 잡는 경로)
- 자율 시스템(AS) 내부에서 동작하는 라우팅 프로토콜
- 경로 결정 방법은 "홉 카운트를 이용", "최대 홉 15개까지 인식"
- 목적지에 도달하는 오직 하나의 경로만 존재하는 "단일경로 라우팅 프로토콜"
- 거리벡터(방향과 크기) 라우팅 기반의 알고리즘을 사용!
RIP 개요
- RIP은 동적 라우팅, 매 30초마다 이웃 라우터로 정보를 수집!
- 매 30초 마다 인접라우터와 자신의 모든 라우팅 테이블 정보를 브로드캐스팅하고 전송도 받음!
- 일정시간(180초) 경과 후에도 라우팅 정보를 받지 못하면 해당 경로를 라우팅 테이블에서 삭제!
- 이웃하는 라우터들과 대등관계로 FLAT한 구조
RIPv1 : Class full IP만 지원!
RIPv2 : Classless IP로 VLSM(Variable Legnth Subnet Mask)을 지원!
RIP 장점
- 인터넷 표준 라우팅 프로토콜로 "모든 벤더가 지원"함
- 구현 및 운영이 간단함.
RIP 단점
- 최대 홉 수가 15개로 대규모 네트워크에 용이 어려움
- 최적의 경로를 하나 밖에 설정을 하지 못하는 "단일경로 지원" 프로토콜
- 거리벡터 알고리즘으로 긴 수렴 시간
- 라우팅 테이블이 큰 경우, 네트워크 대역폭이 낭비.
RIP 라우팅 테이블
- 인접한 라우터로부터 네트워크 정보를 얻음
- 주기적으로 "30초마다 라우팅 테이블 정보를 교환"하여 업데이트
- 라우터간 Full-Routing Table을 교환
- 라우팅 정보는 180초 동안만 유효
- 현재의 홉 수 보다 낮은 홉 수일 때만 경로 정보를 업데이트
- 라우팅 테이블에는 목적지, 목적지까지 홉 수, 경유 인터페이스(다음 홉)가 있음.
RIP의 문제점
- 최대 15개의 홉 수로 인해 네트워크 크기가 제한
- 느린 수렴시간으로 인해서 라우터 간에 무한 루프가 발생함!
- 매 30초 마다 경로 정보 전송으로 장애 시에 전체 네트워크 복구 시간이 김!
RIP의 해결방안
- 스플릿 호라이즌(Split Horizon)
- 라우팅 정보를 보내준 인터페이스로는 해당 라우팅 정보를 보내지 않음. - 루트 포이스닝(Route Poisoning)
- 회선 고장의 경우, 즉시 홉을 16으로 설정하여 전체 네트워크에 전달 - 홀드다운 타임
- Down 이후 일정시간 동안 동일 정보에 대한 변경을 받아들이지 않음. - 트리거 업데이트(Triggered Update)
- 네트워크 토폴리지 변화에 대한 즉각적인 전달로 복구시간 줄임.
RIPv1 패킷 포맷
- 명령필드 : 요청 1, 응답 2
- 버전 : RIP 버전
- 어드레스 패밀리 식별자 : TCP/IP의 경우 2
- 네트워크주소 : 목적지 네트워크 주소
요청패킷(명령 필드1)
- 라우터가 최초 부팅 되었을 때 전송
- 특정 목적지 정보가 시간초과 되었을 때 전송
요청패킷(명령 필드2)
- 매 30초마다 주기적으로 이웃 라우터에 전송
- 자신의 라우팅 테이블 정보를 모두 전송
RIPv2 패킷 포맷
- 경로 태그 : AS번호를 전달하여 내부경로와 외부경로로 구분
- 서브넷 마스크 : CIDR 지원
- 다음 홉 주소 : 라우팅 경로 상에 있는 다음 라우터 주소
RIPv1와 RIPv2 비교
OSPF(Open Shortest Path First)의 개념 및 특징
OSPF의 개요
- RIP의 한계점을 극복하여 대규모 네트워크에 적용 가능한 라우팅 프로토콜
- 자율 시스템(AS) 내부에서 동작하는 라우팅 프로토콜
- 목적지까지 "링크(장비와 장비 사이)상태 알고리즘"을 사용
- 링크상태 : 대역폭이 크면 비용이 적음
OSPF의 특징
- 모든 라우터가 동일한 네트워크 토폴로지 데이터베이스를 기반으로 경로를 계산
-> 라우팅 루프가 발생하지 않음! - 네트워크를 영역으로 구분하여 계층화 된 라우팅으로 동작
- 네트워크 변화 시에만 라우팅 정보를 전송!
-> 라우팅 트래픽 양 감소 - 계층 구조 영역 내로 플러딩(Flooding) 범위를 줄여서 데이터베이스 갱신 속도를 높임.
OSPF의 계층 구조
- 백본 영역(Area 0)과 일반 영역(Area 1,2,3)으로 구성
- 백본 영역에서 영역경계 라우터를 이용하여 영역 간의 라우팅 정보를 전달
- 각 영역은 독립적으로 OSPF를 수행
- 라우터의 브로드캐스트는 영역 내로 제한!
- OSPF는 영역 안에서 DR과 BDR을 선출
- 영역에서 DR이 플러딩(Flooding) 경로 정보를 총괄하여 배포!
ODPF의 헤더 포맷
OSPF의 동작
- 라우터는 헬로우 패킷을 인접 라우터에 전송하여 이웃 라우터 관계를 맺음
- 라우터는 헬로우 패킷을 사용하여 인접 라우터를 식별
- 각 라우터는 네트워크 링크 상태를 LSA(Link State Advertisement)에 광고
- 이웃라우터는 LSA를 수신하여 Link State DB에 모든 토폴로지에 대한 정보를 수집!
- Link State DB로 SPF(Shortest Path First Algorithm)를 사용하여 최단 우선경로를 찾아서 라우팅 테이블에 등록하고 이를 기준으로 경로를 결정!
- 목적지까지 링크 상태 비용(대역폭을 비용으로 계산)이 가장 적게 드는 경로를 설정.
- 링크상태는 대역폭이 크면 비용이 적게 됨!
ex) 100Mbps: 1 , 10Mbps : 10
OSPF와 RIP의 비교
OSPF 정보 수렴
--> 네트워크 토폴로지가 변경되었을 때 신속하게 적응
- 네트워크 장애를 감지
- 변경된 정보를 LSP(링크상태 패킷)로 전송
- LSP 수신 시 즉시 데이터베이스 갱신
- 최단경로 알고리즘(SPF)을 이용하여 경로를 재계산
- 라우팅 테이블 업데이트
Static 라우팅 설정
RIP 프로토콜 설정
OSPF 프로토콜 설정
IGRP 프로토콜 설정
IGRP 개요
- CISCO에서 개발한 라우팅 프로토콜, CISCO 라우터끼리만 교환
- 주기적으로 인접 라우터와 라우팅 정보를 교환하여 최적의 경로를 설정
- 대역폭, 지연, 신뢰도, 부하, MTU 등 다양한 네트워크 정보를 적용하여 거리벡터를 계산
- 멀티패스 라우팅을 지원 (<-> RIP은 싱글패스)
- 라우팅 테이블의 갱신에 꼭 필요한 정보만을 전송하여 오버헤드가 감소됨!
EIGRP 프로토콜
- IGRP의 업그레이드 버전
- 수렴속도가 빠르며, 부분적인 정보를 갱신
- VLSM 기능을 지원
BGP 프로토콜
- EGP(Exterior Gateway Protocol)의 대표적인 프로토콜
- TCP 포트를 사용하므로 신뢰할 수 있는 "연결 지향형"의 특성을 가짐
- 외부 라우팅의 특수성을 반영하기 위하여 "패스벡터 알고리즘"을 사용
- 패스벡터 알고리즘은 거리벡터에서 홉 수 대신에 AS 번호를 사용.
- BGP 패스벡터 알고리즘은 라우팅 루프를 방지함!
- 동일한 AS 간에 동작하는 BGP
-> IBGP(Internal BGP) - 상이한 AS 간에 동작하는 BGP
-> EBGP(External BGP)
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