Router

라우팅

• 네트워크에서 경로를 선택하는 프로세스
• 컴퓨터 네트워크는 노드라고 하는 여러 시스템과 이러한 노드를 연결하는 경로 또는 링크로 구성됨
• 상호 연결된 네트워크에서 두 노드 간의 통신은 여러 경로를 통해 이루어질 수 있음
• 라우팅은 미리 정해진 규칙을 사용하여 최상의 경로를 선택하는 프로세스

 

라우팅 프로토콜 구성

RIP(Routing Information Protocol)

• AS(Autonomous System, 자율 시스템)내에서 사용하는 거리 벡터 알고리즘에 기초하여 개발된 내부 라우팅 프로토콜

 

RIP 특징

특징	설명
벨만-포드 알고리즘 사용	거리 벡터 기반 메트릭 정보를 인접 라우터와 주기적으로 교환하여 라우팅 테이블을 갱신하고 라우팅 테이블을 구성, 계산
15홉 제한	최대 홉 수를 15개로 제한
UDP 사용	UDP 포트 번호 520 사용
30초마다 정보 공유	30초마다 전체 라우팅 정보를 브로드캐스팅

메트릭: 라우팅 프로토콜들이 최적 경로를 선택하는 기준으로 최적 경로 선택 기준값

홉: 데이터가 목적지까지 전달되는 과정에서 거치는 네트워크의 수(어떤 목적지까지의 홉이 3이면 그 목적지까지 가지 위해 3개의 네트워크 공유)

 

OSFP(Open Shortest Path First)

• 규모가 크고 복잡한 TCP/IP 네트워크에서 RIP 단점을 개선하기 위해 자신을 기준으로 링크 상태 알고리즘을 적용하여 최단 경로를 찾는 라우팅 프로토콜

 

OSFP 특징

특징	설명
다익스트라 알고리즘 사용	링크 상태 라우팅 기반 매트릭(Matric) 정보를 한 지역(Area) 내 모든 라우터에 변경이 발생했을때만 보내(Flooding)고 라우팅 테이블을 구성, 계산
라우팅 매트릭 지정	최소 지연, 최대 처리량 등 관리자가 라우팅 메트릭 지정
AS 분할 사용	자치 시스템을 지역(Area)으로 나누어 라우팅을 효과적으로 관리
홉 카운트 무제한	홉 카운트에 제한 없음

 

BGP(Border Gateway Protocol)

• AS 상호 간(Inter-AS 또는 Inter-Domain)에 경로 정보를 교환하기 위한 라우팅 프로토콜

 

BGP 특징

1. 변경 발생 시 대상까지의 가장 짧은 경로를 경로 벡트 알고리즘을 통해 선정하고 TCP연결(port 179)을 통해 자치 시스템(AS)으로 라우팅 정보를 신뢰성 있게 전달
2. ISP 사업자들 상호 간 주로 사용되는 라우팅 프로토콜
3. 순환을 피할 수 있도록 목적지까지 가는 경로 정보 제공
4. 라우팅 비용(CPU부하)이 많이 들고, 라우팅 테이블의 크기가 커서 메모리 사용량이 많음

 

라우팅 알고리즘

• 데이터는 송신 측으로부터 수신 측까지 데이터를 전달하는 과정에서 다양한 물리적인 장치들을 거쳐감
• 목적지까지의 최적 경로를 산출하기 위한 법칙
• 다양한 라우팅 프로토콜을 구현하는 소프트웨어 프로그램
• 각 링크에 비용 수치를 할당하는 방식으로 작동함
• 비용 수치는 다양한 네트워크 지표를 사용하여 계산됨

 

거리 벡터 라우팅	- 인접 라우터와 정보를 공유하여 목적지까지의 거리와 방향을 결정하는 라우팅 프로토콜 알고리즘 - 거리 벡터 라우팅 알고리즘에서는 모든 라우터가 각각 찾은 최상의 경로 정보를 주기적으로 서로 업데이트해 주어야 함 - 각 라우터는 총 비용의 현재 평가 결과에 대한 정보를 알려진 모든 대상으로 보냄 - 결국 네트워크의 모든 라우터는 가능한 모든 대상에 대한 최상의 경로에 대한 정보를 찾게 됨 - 벨만 포드(Bellman-Ford) 알고리즘 사용 - 각 라우터가 업데이트될 경우마다 전체 라우팅 테이블을 보내라고 요청하지만 수신된 경로 비용 정보는 이웃 라우터에게만 보내짐
링크 상태 라우팅	- 링크 상태 정보를 모든 라우터에 전달하여 최단 경로 트리를 구성하는 라우팅 프로토콜 알고리즘 - 다익스트라 알고리즘 사용 - 네트워크를 일관성 있게 파악할 수 있으나 거리 벡터 알고리즘에 비하여 계산이 더 복잡하고 트래픽을 광범위한 범위까지 전달 - 링크 상태 라우팅에서는 모든 라우터가 네트워크의 다른 모든 라우터를 검색 - 라우터는 이 정보를 사용하여 전체 네트워크의 맵을 만든 다음 데이터 패킷의 최단 경로를 계산함

 

라우팅이 중요한 이유

• 라우팅은 네트워크 통신의 효율성을 높임
• 네트워크 통신 장애가 발생하면 웹 사이트 페이지가 로드될 때까지 사용자가 기다리는 시간이 길어짐
• 웹 사이트 서버에서 많은 수의 사용자를 처리하지 못해 서버의 작동이 중단될 수 있음
• 라우팅은 네트워크가 정체 없이 최대한 많은 용량을 사용할 수 있도록 데이터 트래픽을 관리함으로써, 네트워크 장애를 최소화해 줌

 

Router 라우터

• LAN과 LAN을 연결하거나 LAN과 WAN을 연결하기 위한 인터넷 네트워킹 장비
• 3계층 데이터 패킷을 발신지에서 목적지까지 전달하기 위해 최적의 경로를 지정하고, 이 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치로 전달하는 네트워크 장비
• 라우팅 프로토콜은 경로 설정을 하여 원하는 목적지까지 지정된 데이터가 안전하게 전달되도록 함

 

라우터의 주요 3가지 기본 기능
경로 설정	- 소스에서 대상으로 이동하는 데이터의 경로 결정 - 지연, 용량 및 속도와 같은 네트워크 지표를 분석하여 최상의 경로를 찾으려고 시도함
데이터 전달	- 선택한 경로의 다음 디바이스로 데이터를 전달하여 최종적으로 대상에 도달하도록 함 - 디바이스와 라우터는 동일한 네트워크에 있거나 서로 다른 네트워크에 있을 수 있음
로드 밸런싱	- 경우에 따라 라우터가 여러 경로를 사용하여 동일한 데이터 패킷의 여러 사본을 전송할 수 있음 - 이 방법을 통해 데이터 손실로 인한 오류를 줄이고 이중화를 구현하고 트래픽 볼륨을 관리함

 

라우터 작동 원리

• 데이터는 데이터 패킷의 형태로 네트워크를 통해 이동
• 각 데이터 패킷에는 패킷의 의도된 대상에 대한 정보가 포함된 헤더가 있음
• 패킷이 대상으로 이동하는 동안 여러 라우터가 패킷을 여러 번 라우팅할 수 있음
• 라우터는 수백만 개의 패킷에 대해 초당 수백만 번 이 프로세스를 수행함
• 데이터 패킷이 도착하면 라우터는 먼저 라우팅 테이블에서 그 주소를 찾음(-> 목적지까지 가는 데 가장 적합한 버스 노선을 찾기 위해 버스 시간표를 참조하는 승객에 비유)
• 라우터는 패킷을 네트워크의 다음 지점으로 전달하거나 이동

ex. 사무실 네트워크의 컴퓨터에서 웹 사이트를 방문하면, 데이터 패킷이 먼저 사무실 네트워크 라우터로 이동

-> 라우터가 헤더 패킷을 조회하고 패킷 대상을 결정 -> 테이블을 조회 -> 네트워크 자체 내에서 패킷을 다음 라우터로 전달하거나 프린터와 같은 다른 디바이스로 전달

 

 

라우팅 유형

정적 라우팅	네트워크 관리자가 정적 테이블을 사용하여 네트워크 경로를 수동으로 구성하고 선택 네트워크 설계나 파라미터가 일정하게 유지될 것으로 예상되는 경우에 유용함 정적 라우팅 단점: 링크에서 장애가 발생할 경우에 대비해 관리자가 대체 경로를 구성할 수도 있지만, 일반적으로 정적 라우팅은 네트워크의 적응성과 유연성을 저하시켜 네트워크 성능을 제한함
동적 라우팅	라우터는 실제 네트워크 조건에 따라 런타임에 라우팅 테이블을 만들고 업데이트함 동적 라우팅 테이블을 만들고 유지 관리하고 업데이트하는 규칙 집합인 동적 라우팅 프로토콜을 사용하여 소스에서 대상까지 가장 빠른 경로를 찾으려고 시도함 동적 라우팅의 가장 큰 장점: 트래픽 볼륨, 대역폭, 네트워크 장애 등 변화하는 네트워크 조건에 대응한다는 것

 

라우팅의 발전

• 라우팅은 발전하는 네트워크 기술의 요구 사항에 따라 함께 발전해옴
• 라우팅은 더 이상 단순히 자율 시스템과 인터넷 간에 데이터 패킷을 전환하는 것만을 의미하지 않음
• 서드 파티 클라우드 제공업체가 호스팅하는 컴퓨팅 리소스와 하드웨어를 갖춘 클라우드 인프라가 등장
• -> 이러한 클라우드 리소스는 가상으로 연결되어, 기업이 애플리케이션을 호스팅하고 실행하는 데 사용할 수 있는 리소스의 가상 네트워크를 구축함
• 현재 많은 조직에서는 내부 하드웨어가 설치된 온프레미스 네트워크와 클라우드 네트워크로 구성된 하이브리드 네트워크를 사용
• 라우터는 이러한 내부 네트워크, 인터넷 및 클라우드 간에 트래픽을 라우팅해야함

 

클라우드 라우팅

• Border Gateway Protocol(BGP)을 사용하여 두 가상 클라우드 네트워크 간 또는 클라우드 네트워크와 온프레미스 네트워크 간의 연결을 동적으로 관리
• 클라우드의 변화하는 네트워크 상태에 자동으로 대응
• 라우터의 기능을 가상화하는 소프트웨어인 클라우드 라우터는 클라우드 라우팅을 지원

 

DNS 라우팅

• 도메인 이름 시스템(DNS)은 사람이 읽을 수 있는 도메인 이름(예: www.amazon.com)을 시스템이 읽을 수 있는 IP 주소(예: 192.0.2.44)로 변환
• 이 이름 정보를 시스템 정보에 매핑하는 데이터는 DNS 서버에 별도로 저장
• 웹 사이트로 데이터를 전송하기 전에, 라우터는 DNS 서버와 통신하여 데이터 패킷을 전송할 정확한 시스템 주소를 식별해야함
• 특히 많은 사용자가 동시에 웹 사이트를 방문하려 하는 경우, DNS 서버 통신은 병목 지점이 될 수 있음
• DNS 라우팅은 DNS 서버와의 통신을 관리하는 다양한 라우팅 전략 및 알고리즘을 의미
• 지연 시간 기반 라우팅 및 지리적 위치 기반 라우팅과 같은 다양한 전략을 통해 DNS 서버 통신 로드를 관리할 수 있음

 

 

참고자료

수제비 정보처리기사 실기 11-44~11-46

AWS 라우팅이란 무엇입니까?