네트워크(4)-라우팅

책 <하루 3분 네트워크 교실 >, 아미노 에이지 을 읽고 정리한 내용입니다

1. 네트워크 기초 지식에서는 네트워크 구축과 순서, 단계와 물리 계층을 다루고 있습니다

2. 신호의 전송과 충돌에서는 데이터링크 계층에 대해 다루고 있습니다.

3. IP 어드레싱에서는 네트워크 계층의 IP 어드레싱 역할에 대해 다루고 있습니다.

이 포스팅에서는 네트워크 계층의 라우팅에 대해 다뤄봅니다.

주소와 경로

IP 주소와 MAC 주소

MAC 주소는 같은 네트워크 내에서의 수신처를 결정하고, IP 주소는 수신처의 컴퓨터를 결정한다.

즉, IP 주소는 데이터의 최종 수신처가 되고 MAC 주소는 그 다음에 정의되는 수신처가 된다.

따라서 MAC 주소는 다음 수신처에 도달하게 되면 그 다음 수신처로 바뀌면서 최종 수신처에 도달한다.

마지막에 IP 주소로 지정되는 최종 수신처에 도달하는 과정을 통해 경로가 만들어진다.

경로

라우터가 경로를 결정하는 역할을 한다.

• 기본적으로 라우터는 자신의 위치에서 다음 위치까지만 결정한다.
• Hop-by-Hop

복수의 라우터가 다음 수신처를 결정하는 과정을 반복함으로써 경로를 만든다.

라우터는 네트워크 경계상에 배치되어서 다음 수신처를 결정한다.

다음 수신처란 최종 수신처에 가기 위한 다음 라우터

라우터가 없으면 다른 네트워크에 패킷을 보낼 수 없다.

• 동일 네트워크 수신이면 수신처에 직접 송신한다
• 다른 네트워크 수신이면 디폴트 게이트웨이에 설정된 라우터로 송신한다.

라우터

라우터는 네트워크의 경계상에 위치하기 때문에 복수의 인터페이스를 가질 수 있다.

• 라우터의 각 인터페이스는 각각 서로 다른 네트워크에 소속되어 있다.

라우터의 역할

• 라우팅을 통해 경로를 만든다.
• 복수의 네트워크를 연결한다.
• 패킷을 필터링한다.

라우터의 동작

라우팅 테이블

• 수신처 네트워크까지의 거리 정보
• 다음 도달하는 라우터 정보
• 다음 라우터에 연결되어 있는 자신의 인터페이스 정보

등이 기재되어 있다.

다음 수신처는 최장일치의 룰로 찾아낸다.

• 수신처 IP주소와 수신처 네트워크 주소의 비트열을 앞에서부터 순서대로 비교해서 가장 많이 일치하는 것부터 선택한다.

디폴트 게이트웨이

브로트캐스트 도메인

브로드캐스트가 도달하는 범위를 브로드캐스트 도메인이라 한다. 브로드캐스트는 라우터를 넘어서 전송할 수 없기 때문에 라우터는 브로드캐스트 도메인을 나누는 역할을 한다.

충돌 도메인을 나누는 역할은 스위치가 한다.

허브는 충돌 도메인과 브로드캐스트 도메인 둘 다 영향을 주지 않는다.

브로드캐스트 도메인 == 네트워크

ARP와 라우터

수신처 MAC 주소를 알아내려면 ARP를 이용해야 하는데, ARP는 브로드캐스트이다. 따라서 ARP는 수신처까지 도달할 수 없다.

그렇다면 다른 네트워크에 있는 컴퓨터의 MAC 주소는 어떻게 알까??

디폴트 게이트웨이

일단, 디폴트 게이트웨이로 패킷을 보내서 다른 네트워크로 전송한다.

즉, 컴퓨터가 다른 네트워크에 데이터를 송신할 경우 MAC수신처는 디폴트 게이트웨이의 MAC 주소가 된다. (디폴트 게이트웨이로 ARP를 수행한다.)

• 동일 네트워크라면 IP 수신처로 ARP를 수행해서 수신 MAC 주소를 얻게 된다.

컴퓨터는 수동 혹은 DHCP를 통해 디폴트 게이트웨이의 IP주소를 미리 설정해 둔다.

라우팅

라우팅 테이블

• 수신처 네트워크
• 다음 라우터
• 메트릭
• 인터페이스

가 기재되어 있다.

라우팅 테이블에 수신처가 없을 경우애는 수신처 불명으로 패킷을 파기한다.

2개의 라우팅

라우터는 최적의 경로를 찾기 위해 다른 네트워크 경로를 모두 알아야 한다.

알고 있는 경로 중 최적의 경로를 선택해서 라우팅 테이블을 작성한다.

정적 라우팅

• 관리자가 수동으로 경로를 입력하는 방법
• 입력한 경로를 사용할 수 없게 되는 경우 수동으로 경로를 다시 설정해야 한다.

동적 라우팅

• 라우터가 자동으로 정보를 서로 교환해서 최적의 경로를 알아내는 방법
• 정보 교환 과정에서 오버헤드가 늘어남
• 모든 라우터가 동일한 정보를 가져야 한다.(컨버전스)

라우팅 프로토콜

자율화 시스템

라우팅 프로토콜

• 근접해 있는 라우터 간의 네트워크 정보를 서로 교환하기 위한 규칙
• 교환한 정보를 근거로 라우팅 테이블을 변경한다.

자율화 시스템 Autonomous System

• 하나의 관리 단체에 의해 관리되는 네트워크 집합체
• 복수의 네트워크를 통합해서 큰 단위의 라우팅을 수행한다.

라우팅 프로토콜의 종류

AS간 라우팅 (EGP, Externel Gateway Protocol)

• BGP 프로토콜이 표준

AS 내부 라우팅 (IGP, Internel Gateway Protocol)

• 각 AS에서 관리자가 프로토콜을 선택한다.

라우팅을 행하는 규모나 동작에 따라 라우팅 프로토콜은 여러 종류가 있다.

라우팅 프로토콜의 역할

근접해 있는 라우터 간의 네트워크 정보 교환 시에

• 언제 정보교환을 할지
• 어떻게 할지
• 누구에게 전송할지
• 어떤 정보를 전송할지

를 결정한다.

정보 교환을 통해 컨버전스상태에 도달한다.

교환한 경로 정보를 기준으로 최적의 경로를 라우팅 테이블에 기재한다. 이를 통해 항상 최적의 경로가 사용 가능하다.

RIP

메트릭

최적의 경로를 결정할 때의 판단기준

최소 메트릭 값을 갖는 것을 최적의 경로로 결정한다.

RIP

routing information protocol

디스턴스벡터형 라우팅 프로토콜

라우터간 정보 교환을 RIP에서는 라우팅 업데이트라고 한다.

라우팅 테이블을 그대로 교환한다.

• 30초에 한번
• 업데이트를 6번 수신받지 않으면 장애 발생으로 판단해서 해당 라우터를 사용하는 경로들을 파기한다.

메트릭으로 홉 수를 사용한다

• 수신처 네트워크까지 통과하는 라우터 수

업데이트를 수신하면, 자기가 모르는 네트워크를 테이블에 추가한다. 업데이트를 보내온 라우터를 그 앞의 네트워크에의 중계 라우터로, 업데이트를 받은 인터페이스를 그 앞의 네트워크에의 송신 인터페이스로 정한다.

이미 테이블에 존재하는 네트워크에 대해서 새로운 정보가 업데이트되어 새로운 경로 쪽이 메트릭이 작으면 그쪽을 테이블에 기재한다.

ICMP

Internet Control Message Protocol

에러 보고 프로토콜. 네트워크의 제어. 관리 등을 수행하는 프로토콜

IP 패킷의 페이로트에는 보통 TCP or UDP 가 들어감. ICMP는 ICMP 메세지를 페이로드에 넣는다.

ICMP의 종류

Query 메세지

• 상태를 조사하기 위해 사용되는 메시지

Error 메세지

• 에러를 통직하기 위한 메시지

TTL

Time To Live

IP 패킷의 TTL은 라우터를 경유할 때마다 1만큼씩 줄어들고, 0이 되면 패킷은 파기된다.

Echo / Time Exceeded

Echo

ICMP 타입 0이 Echo reply, 타입 8은 Echo request

송신측은 Echo request, 수신한 컴퓨터는 Echo reply하는 구조

ping명령어가 대표적

송신처와 수신처 간 데이터를 송수신할 수 있다.

네트워크 상태를 조사할 수 있다.

Time Exceeded

‘시간초과에 의한 패킷 파기’

TTL에 의해 파기한 것을 통지하는 메시지

traceroute

• 수신처에 도달하기까지 경유하는 라우터를 가르쳐준다.
• 거쳐간 경로를 알 수 있다.