라우팅(ROUTING)

라우팅

라우팅은 네트워크에서 데이터를 전송하는 방법으로 결정하는 프로세스이다. 라우팅은 패킷을 전송하는 경로를 결정하는 데 사용 됩니다. 이는 패킷이 출발지에서 목적지로 이동하는 동안 거쳐야 할 다양한 라우터나 스위치와 같은 네트워크 장비를 통과하는경로를 결정한다.

라우팅은 네트워크의 논리적인 구조를 정의하며, 이는 네트워크의 구성요소인 라우터, 스위치, 게이트웨이 등에서 수행된다. 라우팅은 주로 라우팅 프로토콜을 사용하여 수행된다. 이러한 프로토콜은 라우터들 사이에서 정보를 교환하여 최적의 경로를 결정하며, 이를 통해 데이터 패킷이 목적지에 빠르고 안정적으로 전송된다.

라우팅은 네트워크의 성능과 안정성을 결정하는 중요한 요소 중 하나다. 잘못된 라우팅은 데이터 패킷의 지연, 손실 또는 보안 위협 등과 같은 문제를 초래할 수 있습니다. 따라서 라우팅은 신중하게 계획되고 구현되어야 한다.

라우팅 프로토콜

라우팅 프로토콜은 Static과 Dynamic으로 구분된다.

Static

Static Routing은 라우터가 수동으로 관리자에 의해 정의된 라우팅 경로를 사용하여 패킷을 전달하는 라우팅 방법이다. 즉,라우터는 수동으로 경로 정보를 입력하고 업데이트 하지 않는다. 매우 단순하고 구성이 쉽기 때문에 작은 네트워크나 특정상황에서는 유용할 수 있다.

Dynamic

Dynamic Routing은 라우팅 테이블을 자동으로 생성하고 유지하는 라우팅 방법이다. 즉, 라우터는 동적 라우팅 프로토콜을 사용하여 네트워크의 변경 사항을 감지하고 이를 기반으로 라우팅 테이블을 업데이트 한다. 네트워크의 구성 변경 시 자동으로 라우팅 정보를 업데이트하기 때문에, 네트워크 규모가 크고 복잡한 경우에 효율 적이다.

Dynamic은 IGP와 EGP로 나뉜다.

IGP (Interior Gateway Protocol)

Distance Vector와 Link State로 나뉜다.

Distance Vector는 라우터가 이웃 토폴로지 변경 사항을 주기적으로 알려야 한다. Bellman-Ford 알고리즘을 사용한다고 알려져 있다.

DV 라우터가 보관하는 정보

• 각 라우터의 ID
• 라우터에 연결된 각 링크와 연관되며, 링크 비용이 있다.
• 중간 홉

DV의 장점

• 링크 상태 라우팅보다 구성 및 유지 관리가 더 간단하다.
• 라우팅 테이블의 크기가 작아 메모리 절약

DV의 단점

• 링크 상태보다 수렴 속도가 느리다.
• 카운트 투 무한대 문제로 인해 위험에 처해 있다.
• 홉 수 변경이 모든 라우터에 전파되고 각 라우터에서 처리되어야 하므로 링크 상태보다 더 많은 트래픽을 생성한다. 홉 수 업데이트는 네트워크 토폴로지에 변경 사항이 없더라도 주기적으로 발생하므로 대역폭을 낭비하는 브로드캐스트가 계속 발생한다.
• 더 큰 네트워크의 경우 각 라우터가 다른 모든 라우터에 대해 알아야 하므로 거리 벡터 라우팅은 링크 상태보다 더 큰 라우팅 테이블을 생성한다. 이로 인해 WAN 링크의 정체가 발생할 수도 있다.

DV의 최단 경로 선택 방법

최단 경로 선택은 거리 값을 기준으로 이루어진다. 각 라우터는 자신과 인접한 라우터들에게서 받은 거리 정보를 이용하여 최단 경로를 선택한다. DV 라우팅에서는 라우터가 자신과 직접 연결된 라우터들과의 거리를 알고 있다. 이 거리 정보는 주기적으로 이웃 라우터들과 교환되거나, 변경 사항이 있을 때에만 업데이트 된다.

최소한의 홉 수를 기반으로 최상의 경로를 계산한다.

최단 경로 선택 방법 순서

1. Bellman-Ford 알고리즘을 사용하여 자신과 인접한 라우터로 부터 전달받은 거리 정보를 이용하여 최단 경로를 계산한다.
2. 자신과 인접한 라우터로부터 전달받은 거리 정보와 링크의 가중치를 합산하여 목적지까지의 총 비용을 계산한다.
3. 총 비용이 가작 적은 경로를 선택하여 최단 경로로 간주한다.

Distance Vector에는 RIP와 IGRP가 있다.

Link State는 링크 상태 정보를 모든 라우터에 전달하여 최단 경로 트리를 구성한다.

Dijkstra 알고리즘을 사용한다고 알려져 있다.

LS 라우터가 보관하는 정보

• 라우터 ID
• 링크 상태(링크가 활성화되어 있는지 여부를 나타낸다.)
• 링크 비용
• 이웃 라우터 정보

LS의 장점

• 라우팅 루프가 발생할 가능성이 매우 낮다.
• 정확한 최단 경로를 계산한다.

LS의 단점

• 라우터 간 정보 교환 비용이 높다.
• 네트워크 규모가 커질수록 Link State 테이블의 크기가 증가하고 복잡해진다.
• 한 라우터에서의 장애가 전체 네트워크에 영향을 미칠 수 있다. 이를 대비하여 복수의 경로가 필요하며, 이를 구성하는데 추가적인 비용과 구성이 필요하다.

LS의 최단 경로 선택 방법

• 시작점으로부터의 거리가 가장 짧은 라우터를 선택하고, 이를 경유지로 사용하여 다른 라우터의 거리를 갱신한다. 이 과정을 모든 라우터에 대해 반복하여 거리 벡터 테이블을 갱신한다. 이렇게 갱신된 거리 벡터 테이블을 사용하여 최단 경로를 선택한다.
• 최상의 경로를 계산하는 방법은 홉, 지연, 대역폭등 다양한 변수를 고려하여 계산한다.

최단 경로 선택 방법 순서

1. Dijkstra 알고리즘을 사용하여 각 노드까지의 최단 경로를 계산한다
2. 다음으로, 루트 노드로부터 각 노드까지의 최단 경로를 지정한다.
3. 각 노드에 대해 최단 경로를 취하고, 해당 경로의 다음 노드를 선택한다.
4. 최종 경로가 생성될 때까지 다음 노드를 따라 진행하고, 목적지 노드에 도달하면 최종 경로가 완성된다.

Link State에는 OSPF, IS-IS가 있다.

EGP (Exterior Gateway Protocol)

BGP (Border Gateway Protocol)

BGP는 인터넷에서 사용되는 라우팅 프로토콜 중 하나이다. BGP는 인터넷 상의 서로 다른 자치 시스템(Autonomous System, AS) 간에 라우팅 정보를 교환하기 위해 사용됩니다. 자치 시스템이란, 독립적으로 관리되고 라우팅 정책을 결정할 수 있는 네트워크 집합을 의미한다.

BGP는 대규모 네트워크에서 라우팅 정보를 교환하는 데 사용되며, 인터넷 서비스 제공자(ISP) 및 기업 등에서 사용 됩니다. BGP는 다양한 라우팅 정보를 교환하며, 다른 AS에서 액세스 가능한 네트워크 주소, AS 경로 및 라우팅 정책 등을 포함한다.

BGP는 경로 기반 프로토콜로 작동하며, 최적 경로를 선택하기 위해 경로 벡터 알고리즘을 사용합니다. 또한, BGP는 TCP/IP 프로토콜을 사용하여 안정적ㄷ인 연결을 유지하며, 라우팅 정보 교환 시 보안 기능을 제공합니다. BGP는 인터넷의 안정적인 운영에 중요한 역할을 합니다.