* 포워딩과 라우팅


포워딩 - 패킷이 라우터의 입력 링크에 도달했을 때 라우터는 그 패킷을 적절한 출력링크로 이동시켜야 한다.


라우팅 - 송신자가 수신자에게 패킷을 전송할 때 네트워크 계층은 패킷 경로를 결정해야 한다. 이러한 경로를 계산하는 알고리즘을 라우팅 알고리즘이라 한다.


포워딩은 라우터가 입력 링크 인터페이스에서 적당한 출력링크 인터페이스로 데이터그램을 전송하는 내부적인 동작을 말한다. 반면에, 라우팅은 네트워크 전반에 걸쳐 출발지에서 목적지까지 데이터그램의 종단간의 경로를 결정하는 것이다.


라우팅 알고리즘은 라우터 포워딩 테이블에 삽입되는 값을 결정한다.


패킷 스위치(링크 계층 스위치) - 링크 게층 프레임의 필드값에 근거하여 포워딩을 결정한다. 


라우터 - 네트워크 계층 필드값에 근거하여 포워딩을 결정한다.


* 가상회선과 데이터그램 네트워크 


데이터그램 네트워크(비연결형) - 데이터 그램 네트워크는 각 패킷의 전달 경로가 다를 수 있다. 이 때문에 목적지에 도착하는 패킷의 순서가 송신지에서 보낸 순서와 맞지 않을 수 있기 때문에, 목적지에서 패킷의 재조합이 필요하다. 송신지와 목적지 경로를 설정할 필요없이 그냥 목적지 주소만 넣어서 패킷을 보내면 된다. 또한 고정된 경로만을 이용하는 것이 아닌, 네트워크 상황에 따라 일부 경로에 장애가 생긴 경우 다른 경로를 사용하여 목적지까지 전송될 수 있다.


가상회선 네트워크(연결형) -  가상회선 네트워크는 송신지에서 목적지로 패킷을 보내기 전에 전달될 패킷이 이용할 경로를 미리 예약한다. 패킷을 전달하기 전에 경로를 설정해야 한다는 부담이 있지만 한번 경로가 설정되면 송신지에서 목적지로 전달되는 패킷들은 순서가 보장되어 전달되기 때문에 목적지에서 재조합 될 필요가 없다.


* 라우팅 기법의 분류


정적 라우팅 기법 - 정적 라우팅 기법은 입력된 라우팅 정보가 재입력을 하기 전까지 변하지 않고 고정된 값을 유지하는 라우팅 기법이다. 전체 네트워크에 대한 라우팅 정보를 관리자가 수동으로 입력해 준다. 만일 네트워크의 규모가 커져서 연결된 라워의 숫자가 늘어나게 되면 관리자가 입력해야 할 정보도 함께 늘어나게 되는 것이다.


동적 라우팅 기법 - 동적 라우팅 기법은 정적 라우팅 기법에서 라우팅 정보를 네트워크 관리자가 일일이 입력해야 하는 불편함을 해결한다. 라우팅 프로토콜은 라우터가 가지고 있는 라우팅 정보를 인접한 다른 라우터들과 자동으로 교환할 수 있게 해준다. 하나의 라우터의 라우팅 정보고 네트워크상의 모든 라우터들로 전파된다.


디폴트 라우팅 기법 - 임의의 라우터가 패킷을 수신하게 되면 라우팅 테이블 상 네트워크 주소를 검색하여 수신된 패킷을 어디로 보낼 것인가를 결정하게 된다. 이와 같은 라우터에 디폴트 라우터가 설정이 되어 있다면 라우팅 테이블에 등록되어 있지 않는 주소를 갖는 패킷들은 디폴트 라우터에서 지정된 경로로 전송된다.


* 영역에 따른 라우팅 프로토콜의 분류 


1. AS(자치시스템) 

  독자적인 관리체계와 동일한 운영정책을 가지는 네트워크 집합이다. 예) ISP


2. IGP

  하나의 AS내에서 라우팅 정보를 교환하는 데 사용되는 프로토콜이다.


3. EGP

  AS와 AS 간의 정보를 교환하는 데 사용되는 프로토콜이다.


IGP 에는 RIP, IGRP, OSPF 프로토콜이 있으며

EGP 에는 BGP가 잇다. 


* 라우팅 알고리즘 


- 거리벡터 알고리즘 - 각 라우터가 인접해 있는 라우터와 경로설정 정보를 교환하여 네트워크의 구성이나 장치 배치에 관한 모든 정보, 즉 네트워크 토폴로지에 관한 정보를 교환하는 구조를 말한다. 이때의 라우팅 메트릭에는  네트워크 지연시간, 대역폭, 신뢰성, 부하율등이 고려된다.


거리벡터 알고리즘은 비교적 간단해서 쉽게 설정할 수 있다. 그러나 네트워크 규모가 점점 커지게 되면 네트워크 정보에 관한 프로세스 처리나 통신량이 많아져서 네트워크에 부담이 가중된다. 거리 벡터 알고리즘은 기본적으로 인접 라우터가 어떤 정보를 가지고 있는 지 고려하지 않기 때문에 네트워크 토폴로지 변화에 대한 경로설정 정보의 재편성과 같은 사태에 대해 진단하지 못한다는 단점이 있다.또한,라우팅 테이블 전파속도가 느리며 RIP의 경우 최대 Hop Count15를 넘지 못하며, 라우팅 테이블에 대한 정보를 주고받을 때 네트워크 대역폭을 많이 소비하고, 대규모 네트워크에는 적당하지 않다.


라우팅 테이블에 변화가 생겼을 경우 이 변화된 내용을 다른 라우터가 인식하는데 까지 걸리는 시간을 컨버전스 타임(Convergence time)이라 한다.


- 링크상태 알고리즘 


한 라우터가 목적지 네트워크로 가는 모든 경로에 대한 정보를 모두 가지고 있는 방식

- 라우터는 먼저 어디에 어떤 네트워크가 있는지, 그 네트워크로 갈려면 어떤 라우터를 통과해야 하는지에 대한 정보를 토폴로지 데이터베이스로 만든다.

SPF(Shotest Path First) : 라우터는 이렇게 만들어진 토폴로지 데이터베이스를 기초로 하여 어떤 경로로 가야 가장 빠른 길인지를 계산하는데 이때 사용하는 알고리즘이며, SPF TreeSPF의 계산의 결과물이다.

절차 : 라우터간의 정보를 취합하여 토폴로지 데이터베이스 생성->SPF 알고리즘을 이용해 가장 빠른 경로 계산

-> SPF 트리 생성->라우팅 테이블 생성

목적지 경로를 다 알고 있기 때문에 어떤 한 경로에 문제가 생기더라도 알아내는 시간이 훨신 짧다. 또한 주변의 라우터들과 라우팅 테이블을 주고 받을 때 변화가 있는 부분만 주고 받기 때문에 네트워크 트래픽 발생도 적다.

단점 : 각각의 라우터가 모든 경로에 대한 정보를 다 관리해야 하기에 메모리 소비가 심하고, SPF 계산등 연산할 일이 많기 때문에 CPU에 부담을 준다.

대규모 네트워크에 설치되는 고성능 라우터에 적합한 방식이다.

대표적인 링크 상태 알고리즘에는 OSPF(Open Shortest Path First)가 있다.


* 라우팅 프로토콜 구현 사례


- 역내 라우팅 프로토콜의 예(IGP)


RIP - 거리,벡터 라우팅 기법을 사용하는 가장 보편적인 프로토콜로, 라우터가 가지고 있는 모든 라우팅 정보를 다른 라우터에 주기적으로 전송한다. 그러나 이는 홉의 제한을 소규모나 중간규모의 네트워크에 적합하다.


OSPF - OSPF 라우팅 프로토콜은 최근에 주목받고 있는 경로설정 프로토콜이다. OSPF는 동일한 AS 내에서 사용되는 IGP이며, RIP의 문제점을 해결하기 위해 고안된 링크 상태 프로토콜이다. 


- 역외 라우팅 프로토콜의 예(EGP)


EGP - 경로제어 정보를 교환하는 두 IP 라우터가 서로 다른 두 AS에 속할 때 이를 역외환경이라 한다. 이와 같이 역외환경에서 라우터가 도착 가능성 정보를 다른 AS에 알리기 위해 사용하는 프로토콜이 EGP이다.




* OSPF 라우팅 프로토콜 


- OSPF의 라우팅 계위


OSPF에서는 RIP와 달리 라우팅 알고리즘을 적용하기 위한 계위구조를 취한다. 자치시스템은 공통적인 라우팅 정보를 공유하면서 하나의 관리 체제에 의해 관리되는 네트워크의 집합으로 정의된다. AS는 다시 여러 개의 서브네트워크로 나누어지고, 연속적인 네트워크 및 접속된 시스템들의 집합으로 구성된다. 하나의 AS내에서 서브네트워크을 연결해주는 네트워크를 '백본 네트워크'라고 한다. 


내부라우터 - 서브네트워크에 직접 접속한 라우터이며 백본 네트워크에 접속한 라우터도 이 범주에 속한다.


영역경게 라우터 - 서브네트워크와 백본 네트워크를 연결시켜주는 라우터


백본 라우터 - 백본 네트워크에 접속한 모든 라우터 


AS 경계라우터 - 다른 AS 속한 라우터와 경로 정보를 주고 받는 라우터









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