라우팅과 라우팅 프로토콜에 대해 알아보자.

라우팅과 라우팅 프로토콜 설명 - 거리벡터, 링크상태 알고리즘

 

라우팅

인터넷은 LAN들이 연결된 네트워크입니다. LAN은 Local Area Network의 약자이며 이때 LAN과 LAN들은 라우터로 연결됩니다.

 

라우터에는 여러 개의 포트(port)가 있어서 여러 LAN과 연결될 수 있습니다. 여러개의 네트워크가 연결이 된다면 길을 찾아갈 수 있도록 라우팅이 필요합니다.

 

이 연결은 동네를 LAN으로 생각하고 도로를 전송통로로, 사거리를 라우터라고 생각하면 실제 도로망과 매우 유사합니다. 결과적으로 세상에 존재하는 LAN들은 다양한 경로를 통해 서로 연결되어 있는 것입니다.

 

인터넷에서 어떤 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 통하는 길은 다양하며 복잡합니다. 도로망에서 한 지점에서 다른 지점으로 이동하는 경로는 매우 다양하고 복잡한 것과 같습니다.

 

이런 상황에서 라우터는 가장 효율적인 길을 찾아 주어야 합니다. 라우터들은 자신에게 도착한 패킷의 목적지 주소를 보고 가장 적절한 포트로 전송해 줍니다. 전제는 네트워크의 모든 라우터들이 목적지에 이르는 길에 대한 똑똑한 판단을 할 수 있어야 한다는 것입니다.

 

그렇지 않다면 최악의 경우는 패킷이 네트워크 내에서 무한정 돌아다니는 일(Loop)이 발생할 수 있습니다.

 

이런 일을 방지하고 라우팅이 효과적, 효율적으로 잘 이루어지도록 하려면 라우터들이 길을 찾는 방법이 동일한 원칙으로 이루어져야 하며 라우터들 사이에 정보를 서로 주고받아야 하는데 이를 가능하게 하는 것이 라우팅 알고리즘 및 라우팅 프로토콜입니다.

 

라우팅 알고리즘이 정해지면 라우터들 간에 주고받아야 할 정보가 정해지므로 라우팅 프로토콜은 알고리즘에 의존하게 됩니다. 현재 라우팅 알고리즘은 크게 거리 벡터(distance-vector) 알고리즘과 링크 상태(link-state) 알고리즘의 두 종류로 나누어 볼 수 있습니다.

 

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최단 경로 라우팅

최단 경로 라우팅 방식에서는 패킷이 목적지까지 도달하는 과정에 거치는 라우터 수가 최소화 될 수 있도록 경로를 선택합니다. 장점은 비교적 간단한 형식으로 쉽게 적용할 수 있습니다. 전송 패킷이 목적지까지 도착하는 여러 경로 중 가장 짧은 경로를 선택합니다.

 

 

거리 벡터 알고리즘(Distance-vector) 알고리즘

라우터가 자신과 직접 연결된 주변 라우터와 라우팅 정보를 교환하는 방식이다. 정보를 교환하는 라우터는 거리 벡터 프로토콜을 사용하는 호스트나 라우터들 입니다. 교환 정보는 각각의 라우터에서 전체 네트워크에 속하는 개별 네트워크까지 패킷을 전송하는데 걸리는 거리 정보입니다. 거리 벡터 알고리즘을 구현하려면 개별 라우터가 링크 벡터, 거리벡터, 다음 홉 벡터라는 세 가지 필수 정보를 관리해야 합니다.

 

 

RIP(Routing Information Protocol)

RIP는 거리 벡터 방식을 사용하는 내부 라우팅 프로토콜 중에서 가장 간단하게 구현될 것입니다. 소규모 네트워크 환경에 적합합니다. RIP에는 버전1, 버전2 등으로 나눠져 있습니다

 

따라서 hop count를 통해서 라우팅을 결정하며 현재에는 특별한 경우가 아니고는 잘 사용하지 않습니다. 최대 hop수가 15개로 한정되어 있어 대규모 네트워크에서는 사용할 수 없습니다.

 

링크 상태(Link-state) 알고리즘

링크 상태 프로토콜에서는 라우터 간의 정보 교환 원리가 거리 벡터 방식과 반대입니다.

 

개별 라우터가 주변 라우터까지의 거리 정보를 구한 후 이를 네트워크에 연결된 모든 라우터에 통보합니다.

 

거리 벡터 프로토콜에서는 각 라우터가 상당 양의 정보 전송을 요구받고, 특히 링크 상태가 많이 변하면 동작 과정에서 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 링크 상태 알고리즘은 이와 같은 단점을 극복하려고 고안된 방식입니다.

 

거리 벡터 알고리즘은 알고리즘의 특성상 정보가 주기적으로 라우터로 전달됩니다. 하지만 링크 상태 프로토콜에서는 주변 상황에 변화가 있을 때만 정보 전달이 이루어집니다.

 

링크 상태 프로토콜은 정보 전달을 위해 플러딩(Flooding)기법을 사용합니다. 최초의 라우터가 주변의 모든 라우터에 정보를 전달하고, 다시 이들 라우터에서 주변의 모든 라우터에 정보를 전달하는 방식으로 동작합니다.

 

링크 상태 방식을 사용하는 라우팅 프로토콜에는 TCP/IP 기반 인터넷에서 사용하는 OSPF(Open Shortest Path First)가 있습니다.

 

 

OSPF(Open shortest Path First)

IP 라우팅 프로토콜의 한 종류. RIP(routing information protocol)보다 규모가 큰 네트워크에서도 사용할 수 있습니다. 규모가 크고 복잡한 TCP/IP 네트워크에서 RIP의 단점을 개선한 라우팅 프로토콜. RIP에 비해 자세한 제어가 가능하고, 관리 정보의 트래픽도 줄일 수 있습니다.

 

OSPF는 area라는 개념을 사용하여 구현할 수 있으며 영역이 나눠져 있기 때문에 더 넓은 네트워크 환경에서도 사용할 수 있습니다.

 

 

 

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