라우팅이란 (정적 경로 설정과 동적 경로 설정, IGP와 EGP, Distance Vector와 Link State에 관해서)

 

 

라우팅(Routing)이란 Internetwork를 통하여 근원지에서 목적지로 데이터가 전달될 수 있도록 하는 기능을 말한다. 수많은 경로 중 하나를 선택하여 이동하는 것을 라우팅이라고 생각하면 될 듯.

라우터가 packet을 목적지까지 전달할 수 있도록 하려면 라우터는 해당 목적지에 대한 경로 정보를 알고 있어야 하며, 이 정보에 따라 패킷을 전달한다. 따라서 라우터들은 목적지에 대한 정보를 가지고 이웃의 라우터들과 정보를 교환하는데, 이때 라우터들끼리 경로 정보를 교환하는 프로토콜을 라우팅 프로토콜이라고 한다.

라우팅에는 Network Admin 이 라우터마다 최적의 경로를 인위적으로 등록하는 정적 경로(Static Routing)와 자동적인 라우팅 알고리즘에 의해 최적의 경로를 판단하는 동적 경로(Dynamic Routing)가 있다.

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정적 경로 설정 vs 동적 경로 설정

정적 경로 설정 (Static Routing Protocol)

관리자가 네트워크에 대한 경로 정보를 직접 지정하여 라우팅 하는 방법.

• 장점 : 동적 경로 설정보다 관리자에 의한 라우팅 정보만을 참조하므로 라우터 자체의 부담이 없어 동적 경로 설정보다 속도가 빠르며 안정적임.
• 단점 : 네트워크 변화가 빈번한 경우, 등록해야 할 네트워크 수가 많을 경우에는 능동적으로 경로 설정을 변경하기 어렵고, 관리자의 네트워크에 대한 설정 및 운영 지식을 습득해야 함.

동적 경로 설정 (Dynamic Routing Protocol)

동적인 라우팅으로 대규모 네트워크에 사용하며 인접한 라우터간에 동일한 라우팅 프로토콜을 설정하여 라우터 간에 변경된 네트워크에 대한 정보를 자동으로 교환하여 라우팅 하게 하는 방법

• 장점 : 라우터간에 서로 라우팅 정보를 주고받아 라우팅 테이블을 라우터가 자동으로 작성하기 때문에 네트워크 관리자는 초기 설정만 해주면 됨. 네트워크 변화에 능동적으로 대처할 수 있음.
• 단점 : 라우터의 메모리를 정적 경로 설정보다 많이 차지함.

 

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IGP vs EGP

네트워크 집합을 몇 개의 그룹으로 나누었을 때 동일 그룹 내에서 라우팅 정보를 교환할 때 사용하는 라우팅 프로토콜을 IGP(Internal Gateway Protocol)라고 하고, 다른 그룹과 라우팅 정보를 교환하는 프로토콜을 EGP(Exterior Gateway Protocol)라고 한다.

라우팅 도메인은 하나의 관리 정책 하에서 운영되어지는 라우팅 범위이며, 일반적으로 기업 및 ISP의 개별 네트워크가 그 단위가 된다. 따라서 기업 내부에서의 라우팅 프로토콜은 IGP를 사용하며, 그 라우팅 도메인 간의 라우팅은 EGP를 사용하게 된다.

IGP(Internal Gateway Protocol)

• 라우터로 상호 접속이 되어있는 여러 개의 네트워크 집합. 도메인 혹은 자율시스템(Autonomous System, AS)이라고 함.
• 같은 도메인 내에 존재하는 라우터는 도메인 내부 라우터가 되고 도메인 외부에 존재하는 라우터는 도메인 외부 라우터가 되는데, 여기서 도메인 내부 경로 설정에 대한 프로토콜이 ISP임.
• 단일 시스템의 네트워크에서 경로 제어 정보 등을 전달하는 데 사용되는 프로토콜로서 RIP(Routing Information Protocol), HELLO, IGRP(Interior Gateway Routing Protocol), OSPF(Open Shortest Path First), ISIS(Intermediate System-to-Intermediate System) 등이 이에 해당됨

EGP(Exterior Gateway Protocol)

• 시스템 사이에 경로 설정 정보 등을 교환하기 위해 사용하는 프로토콜
• 다른 도메인 사이에 라우팅 시 정리된 관리가 거의 없고 많은 경우에 신용도가 매우 낮아 빠른 수행보다는 보안과 제어가 EGP의 본래 복적임.
• EGP(게이트웨이 역외 프로토콜)와 BGP(Boarder Gateway protocol : 종속 게이트웨이 프로토콜) 등이 이에 해당됨.

Basic Networking, IGP와 EGP

 

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Distance Vector vs Link State

최적의 path를 결정하는 기준(Metric), Router간 교환 라우팅 정보(Message), Routing Table의 생성, 변경 정보의 전달 방식 등에 따른 분류이다. Dynamic Routing에는 주로 두가지의 방식이 사용되는데, 하나는 Link State 방식이고 또 다른 하나는 Distance Vector 방식이다.

• Link State : Network에 대한 전반적인 정보(Topology, path)를 가짐
• Distance Vector : Network의 distance 값에 대한 정보만 가짐.

Distance Vector Protocol

Distance Vector란 경로 설정을 위한 요소를 거리와 방향에 중점을 두고 만들어진 라우팅 알고리즘이다. 경로 설정(Routing Table)의 일부 또는 전체를 직접 접속된 라우터가 교환하여 라우팅 테이블을 생성, 관리하는 프로토콜로서 특정 목적지에 대한 다수의 경로 중 Hop 수*를 기준으로 최적 경로를 결정한다. 설정은 쉽지만, 주기적인 라우팅 테이블 교환에 의존하므로 변경에 대한 반영이 느리다.

즉, 모든 라우터들은 주기적으로 라우팅 테이블을 교환하여 라우팅 정보의 변화가 생기지 않았는지를 지속적으로 확인 및 관리하게 된다. 이에 해당하는 라우팅 프로토콜에는 RIP, IGRP 등이 있다.

(*hop : 데이터 통신망에서 각 패킷이 매 라우터를 건너가는 양상을 비유적으로 표현한 것. hop 수는 거치게되는 라우터 수를 뜻함.)

RIP(Routing Information Protocol)

• 최초에 Xerox Network System(XNS) 프로토콜에 사용하기 위하여 설계된 프로토콜
• 1982년 버클리(Berkeley Standard Distribution) 버전의 UNIX에 탑재되기 시작하면서 유닉스와 TCP/IP에 결합되기 시작하였으며, 오늘날에도 가장 일반적으로 사용되는 라우팅 프로토콜 중 하나임.
• RIP에서 라우팅 테이블은 데이터그램 패킷을 통하여 모든 라우터에 방송(broadcast)되며, 송신자와 수신자 간의 거리는 패킷이 경유하는 라우터의 개수에 해당하는 hop 수로 표시.
• 최대 hop을 16으로 제한하므로 16 이상의 경우는 도달할 수 없는 네트워크를 의미함.
• 소규모 네트워크에 주로 이용되며, 네트워크 상황 변화에 신속하게 대처하지 못하며 멀티 캐스팅을 지원하지 못함.

IGRP(Interior Gateway Routing Protocol)

• 시스코(Cisco)사에서 독자적으로 개발한 프로토콜
• 독립적인 네트워크 내에서만 사용하기 위해 개발된 것
• RIP와 유사하게 IGRP는 hop수를 기준으로 한 정보를 전송함
• 라우팅 경로의 결정은 회선의 전송 능력, 전송 지연 시간, 회선의 사용률, 신뢰성(에러율), MTU(Maximum Transmission Unit : 최대 전송 단위)를 바탕으로 함.
• 복수의 경로상에서 로드 밸런싱(Load Balancing) 기능을 지원함.
• RIP와 유사하지만, 크고 복잡한 네트워크를 위해 개발되었다는 점이 다름.

 

Link State Protocol

Link State Algorithm은 Distance Vector Algorithm이 가지고 있는 제한을 극복하기 위하여 디자인되었다. Link State Algorithm의 성격은 아래와 같다.

• 전체 네트워크의 위상(Topology) 정보를 database 형태로 간직함
• Topology Database를 근거로 SPF(Shortest Path Frist) 알고리즘을 사용하여 Routing Table을 작성함
• 네트워크상에 변화가 생겼을 때만 라우팅 정보를 발송함

따라서 라우팅 정보 트래픽이 훨씬 적다. 하지만 Topology 등 다수의 Metric을 참조하는 Database를 지녀야 하기 때문에 distance vector보다 메모리를 많이 사용하며, 계층적 구조를 가지므로 configuration이 상대적으로 복잡하다는 단점이 있다.

Link State Algorithm을 사용하는 대표적인 라우팅 프로토콜에는 OSPF(Open Shortest Path Frist)가 있다.

OSPF (Open Shortest Path First)

• IETF(Internet Engineering Task Force)에서 개발한 프로토콜로 link state protocol을 사용하는 shortest path first라는 알고리즘을 사용함.
• SPF(Shortest Path Frist) 알고리즘에서는 모든 라우터가 Topoloty에 관한 모든 정보를 완벽히 가지고 있다.
• 가장 경제적인 경로 지정과 복수 경로 선정 등의 기능을 제공하여 변화 발생에 관한 정보가 RIP에 비하여 빨리 전파된다.
• 라우팅 정보를 인접한 라우터에 모두 전송하는 플러팅(flooding) 방식을 사용하므로 topology에 관한 정보가 전체 네트워크 상의 라우터에서 동일하게 유지된다.
• 각 라우터는 자신을 네트워크의 중심점으로 간주하여 최단 경로의 트리를 구성하며, 라우터 ID는 전체 라우터들을 OSPF에서 식별하는 데 사용된다.
• 식별은 인접된 라우터들의 관계를 설정하는 것과 네트워크에서 구동되는 SPF 알고리즘의 복사본들 사이에서의 메시지 조정을 위해 중요하다.
• 간단한 인증 기능을 제공한다.

 

Hybrid Protocol

Distance Vector Protocol와 Link State Protocol 방식의 장점만을 수용한 프로토콜로, configuraion이 쉽고 효율적이다. 대표적인 라우팅 프로토콜로는 시스코에서 개발한 EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol : 강화 내부 경로 제어 통신 규약 - IGRP를 기반으로 한 개방형 라우팅 프로토콜)이 있다.

 

 

 

참고 : http://apollo89.com/wordpress/?p=527