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Chapter 21. NETWORK LAYER : UNICAST ROUTING 본문
◆ Unicast Routing
Unicast (1ㄷ1 전달) 시, 실제로 어떻게 라우팅하느냐! 에 관한 것.
- Direct delivery (직접 전달)
- Indirect delivery (간접 전달)
■ 직접 전달 (Direct delivery)
=> 한 네트워크 안에 있을 땐 다이렉트로 바로 갈수있음.
그런데 2계층 내에서 전달하는 거라면,2계층 스위치는 MAC 주소만 알고, 3계층 정보인 IP 주소는 모를텐데!?=> 2계층 ↔ 3계층 정보 교환 가능하게 해주는게 arp와 rarp프로토콜. (MAC주소와 IP주소 맵핑)(라우터도 그밑에 2계층 애들 MAC주소가 뭐다~를 알 수 있음) cmd에 arp /a 치면 이 네트워크의 모든 호스트들의 IP 주소와 MAC 주소 나옴 |
즉 IP주소랑 MAC주소 맵핑해서, 같은 LAN의 옆 컴퓨터 바로 찾아갈 수 있다!!
■ 간접 전달(Indirect delivery)
=> 다른 네트워크에 있을 땐 라우터를 거쳐서 전달
IP 주소로 라우팅해서 전달함. 어떻게 하느냐를 앞으로 다룰 것.
◆ Forwarding
말 그대로, 패킷을 앞으로 보내는 것
라우팅은 길을 찾는 것이고, 포워딩은 실제로 보내는 것
그렇게 하기 위해서는 하나의 호스트 또는 라우팅 테이블을 가지고 있는 놈을 요구한다.
■ 포워딩 기법 : Next-hop method
: 다음 홉 라우팅 기법
다음에 어디로 갈지는 다음 홉에 가서 물어보세요~ 하는 방법.
기존의 경로 기반 라우팅(그림의 a)에서는 목적지로 가기 위한 모든 홉을 저장했다.
그러나 이렇게 하면 라우팅 테이블에 너무 많은 정보를 저장하게 되어 메모리가 많이 사용된다.
이를 해결하기 위한 방안이 다음 홉 라우팅(그림의 b)이다.
라우팅 테이블에 목적지로 가기 위한 다음 홉의 정보만 들어있다.
Host A에서 Host B로 가려면, 내 LAN 안에는 없으니 직접 전달은 못 함.
따라서 기본 게이트웨이(default gateway)의 주소로 보냄. (그림의 gateway1)
그러면 이제 gateway1의 MAC 주소와 IP주소를 붙여서 R1으로 감!
| 참고로 게이트웨이마다 각자의 MAC 주소와 IP 주소를 가짐. 그림의 Host A의 NetID와 gateway1의 NetID는 같음. 당연함 같은 네트워크니까~ 그림의 R1은 두 개의 게이트웨이 즉, 두 개의 네트워크와 연결되어 있는 것임! |
■ 포워딩 기법 : Network-specific method
: 네트워크 지정 라우팅 기법
라우터는 우리 호스트 주소까지는 알 바 아님! 네트워크 주소만 알면 됨
라우팅 테이블에다가 목적지의 호스트가 누군지까지 다 저장(호스트 지정 라우팅)한다면,
같은 네트워크의 다른 호스트로 갈 패킷들의 정보를 일일이 따로 저장해야 함!
따라서 좀 더 간편하게, 목적지의 네트워크 주소만 가지고 라우팅하는 기법이 네트워크 지정 라우팅 기법이다.
Net ID로 목적지 네트워크에 도달하고 나서는, 패킷의 헤더에 있던 목적지 Host ID로 목적지 찾아가면 됨!
■ 포워딩 기법 : Host-specific method
: 호스트 지정 라우팅 기법
라우팅 테이블에 호스트의 주소까지 저장하는 방법
▷경로 점검과 보안 측면에서 좋음.
■ 포워딩 기법 - Default method
: 기본 지정 라우팅 기법
어디로 갈 지 모르게써? 기본 라우터로 가!
어디로 보낼 지 모를 때, 기본 라우터로 보내는 것.
기본 라우터가 다음에 어디로 갈지 알아서 처리해준다. (기본 라우터의 기본 라우터로 갈수도~?)
앞에서 잠깐 언급했었다.
이 예시에 적용해보자면 이렇다.
Host A에서 N2 네트워크로 가려면, R1에다 전달하면 됨.
그러나 N2가 아닌 N3, N4...등의 다른 네트워크로 가려면 어디로 갈 지 모름!
따라서 기본 게이트웨이(default gateway)의 주소를 갖고 기본 라우터로 보냄.
■ 비클래스형(Classless)인 경우, 라우팅 테이블
비클래스형이란, ABCDE 클래스를 사용하지 않고 자유롭게 prefix를 정하는 것
클래스형으로 했을 때 주소 고갈 문제를 해결하기 위해 등장함.
비클래스형 라우팅 테이블에는 마스크, 네트워크 주소, 다음 홉 주소, 인터페이스
이렇게 최소한 4열의 정보가 들어가야 함!
예시
▽ R1의 라우팅 테이블
마스크가 긴 것부터 넣음.
패킷에 담긴 목적지 주소와 Mask를 Bit AND 연산 하면, Network Address가 나올 것임!
라우팅 테이블에 해당하는 네트워크 주소가 있다면 거기로 보내면 됨
■ 라우팅 테이블 - Address aggregation
: 주소 집단화
라우팅 테이블의 크기를 줄이기 위한 방법
R2에서는 목적지 주소가 140.24.7.0 ~ 140.24.7.255사이에 있는 패킷을 받으면
최종적으로 어느 조직으로 가는 것일지라도 m0 인터페이스를 통하여 전달한다.
즉, /26인 경우 /24로 써서 보내면 됨.
■ 라우팅 테이블 - Longest mask matching
: 가장 긴 마스크 매칭
마스크를 적용할 때 숫자가 큰 마스크부터 적용함.
/24보다 /26을 먼저 적용해서 라우팅한다는 뜻.
R2에 패킷 들어오면, 목적지 주소에 /26 적용해보고 맞으면 거기로 보냄
틀리면 /24 적용해보고 맞으면 거기로 보냄
틀리면 /??? 적용해보고 . . .
. . .다 해봤는데 다 틀리면, default gateway로 보냄!
◆ Unicast Routing Protocols
<라우팅 프로토콜 종류>
ㆍIntradomain 내부 기관 내에서 쓰는 프로토콜. AS 내부에서 사용
- Distance Vector 거리 벡터 라우팅 (ex: RIP)
- Link State 링크 상태 라우팅 (ex: OSPF)
ㆍInterdomain 바깥으로 내보낼 때 쓰는 프로토콜. AS 끼리 연결할 때 사용
- Path Vector 경로 벡터 라우팅 (ex: BGP)
■ AS (Autonomous System)
: 같은 라우팅 프로토콜을 사용하는 집합(영역)
■ Distance Vector Routing - RIP 프로토콜
: 거리 벡터 라우팅
라우터 붙여놓으면 지들끼리 정보 교환하는 것.
바로 목적지로 못 가더라도, 누구를 통해서 가면 돼! 라는 정보를 알게 됨.
가는데 걸린 시간 또는 비용을 cost로 표현하자
A에서 B C D로 갈 수 있는 cost가 정해져 있다.
못가는 곳(E)은 무한대로,
자기 자신(A)은 0으로 표기함
A에서 E로 가는 Cost는 원래 무한대(못 감)였는데, C로부터 E로 가는 정보를 받았음.(Cost는 합쳐서 6 됨)
즉 링크된 라우터들끼리는 라우팅 정보를 공유함 (계속 연결해서 나가면 끝도 없으니까 최대 16개까지만~)
이렇듯 링크된 라우터들끼리
없는 정보는 채워주고,
만약 다른 라우터한테 받은 거리가 더 짧다(Cost↓)?
그러면 그 정보를 업데이트하면서 이젠 걔 통해서 가라~하는 것임.
예시 (RIP 프로토콜)
RIP 프로토콜은,
- Hop 수를 카운팅해 비용을 계산함.
- 30초마다 라우팅 정보를 업데이트함.
업데이트 라는 건 이런거다.
라우팅 테이블에 누구를 통해서 가라는 정보가 포함되어있음
즉, R2에서 130.11.0.0으로 가고싶으면, 거기로 가게 해줄 수 있는 R1으로 보냄!
예를 들자면
R1은 처음엔 R2와 R4 정보밖에 없었을 것임.
얘네들로부터 점점 받아와서 라우팅 테이블을 채운 것임!
■ Link State Routing - OSPF 프로토콜
주로 기관 내에서 라우터 경로를 설정하는 방법
링크 상태를 다 알고 있다고 가정.
설계 시점에서 어떤 비용이나 시간(딜레이)를 사전에 다 알았을 때,
라우팅 path는 이렇게 가면 돼! 하고 라우팅 테이블을 다 세팅해놓는 것
(그러나, 새로운 부서가 생기면 또 연결하고, 또 생기면 또 연결하고.. 다 해줘야 함 ㅠ)
가장 빨리 갈 수 있는 길을 설계할 수 있음.
이를 위해 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘 사용!
예시 (OSPF 프로토콜)
OSPF 프로토콜은,
- 링크 상태에 변화가 있을 때마다 즉각적으로 업데이트 함.
네트워크 Topology를 다 알고있고, 비용을 알고 있다. 그러면 최단 경로를 정할 수 있다!
▽ A 에서의 라우팅 테이블
■ Path Vector - BGP 프로토콜
=> 서로 다른 AS 간의 경로를 설정하는 프로토콜.
개념만 알고 넘어가자.
서로 다른 AS에 존재하는 IP주소로도 쉽게 패킷을 전달할 수 있어야 한다!
이걸 가능하게 해주는 게 BGP(Border Gateway Protocol)
최단 경로 보다는, 정책에 의해 미리 정해진 경로를 선택함.
- iBGP (internal BGP)
같은 AS들의 Border Gateway들의 연결을 담당하는 BGP - eBGP (external BGP)
다른 AS들의 Border Gateway들의 연결을 담당하는 BGP
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