네트워크 계층과 라우팅
네트워크 계층의 주된 역할은 데이터 패킷을 전송지에서 수신지까지 보내는 것이다. 송수신 호스트 사이의 패킷 전달 경로를 결정하는 기능을 라우팅(Routing)이라고 한다.
라우팅을 수행하는 장치는 중계 라우터(Intermediate Router)이고, 네트워크 구성 형태에 관한 정보를 관리하는 공간은 라우팅 테이블(Routing Table)이다. 라우팅 테이블은 라우터가 패킷을 경우할 최적의 경로를 찾기 위한 가장 기본적인 도구로, 수신지 주소, 수신지 주소까지 소요되는 비용인 메트릭(Metric), 다음 라우터 혹은 게이트웨이, 그리고 인터페이스에 관한 내용 등이 들어있다.
라우터는 라우팅 테이블에 있는 정보를 참조해 경로를 설정한 후 데이터 패킷을 중계해 서로 다른 네트워크를 연결하며, 도착한 패킷의 수신지 주소와 라우팅 테이블의 값을 비교한 뒤 그 후에 보낼 경로를 고려해 해당 인터페이스에 패킷을 내보낸다.
라우팅 방식
라우팅을 수행하는 방식은 라우팅 알고리즘에서 요구하는 사항을 살펴본해 특성에 따라 선택할 수 있다. 라우팅 알고리즘을 설계할 때 충족해야 하는 기본 요구사항은 다음과 같다.
- 최적성: 라우팅 프로토콜에 따라 메트릭의 가중치를 계산하는 방식이 다르지만, 네트워크 상태를 잘 나타낼 수 있도록 최적으로 계산해야 한다.
- 단순성: 라우팅 알고리즘은 한정된 환경(자원, 메모리, CPU 등)에서 운영되어야 하므로 필요한 최소의 소프트웨어와 오버헤드를 갖도록 설계해야 한다.
- 안정성: 라우팅 알고리즘은 하드웨어 문제, 네트워크 에러 발생, 과부하 등과 같이 예측 불가능한 환경에서도 정확하고 안정적으로 운영되어야 한다.
- 유연성: 라우터 이상 등 네트워크에 변화가 발생하면 필요한 정보를 신속하게 업데이트 하고 모든 디바이스에 신속하게 알려야 한다.
정적 라우팅
정적 라우팅은 네트워크 관리자가 패킷의 경로를 수동으로 구성하는 방식이다. 네트워크 환경의 변화와 무관하게 같은 라우팅 경로가 유지된다. 라우팅 정보를 수정하려면 수동으로 작업해야 한다. 라우터에 연결된 네트워크 정보가 변경되면 모든 라우터에 알려야 하므로 네트워크 규모가 커져 라우터가 많아지면 관리자가 입력해야 하는 정보도 함께 늘어나며, 네트워크 변경에 따른 대응이 다소 어렵다. 고정 라우팅(Fixed Routing)이라고도 한다. 정적 라우팅은 트래픽 패턴이 예측 가능하고 규모가 작은 네트워크에서 주로 사용한다.
동적 라우팅
동적 라우팅은 이웃 라우터 사이에서 라우팅 프로토콜을 이용해 네트워크 정보를 교환하고 라우팅 테이블을 자동으로 생성하는 방식이다. 적응적 라우팅(Adaptive Routing)이라고도 한다.
영역에 따른 라우팅 프로토콜
네트워크의 규모가 커지고 네트워크 정보가 급증하면 일괄적인 네트워크 관리가 어려워진다. 따라서 네트워크 경로를 계층화하고 AS(Autonomous System, 자치시스템)의 내부와 외부로 구분해 경로설정을 제어하며 효율적으로 관리하는 방법이 개발되었다. IGP(Interior Gateway Protocol, 내부 라우팅 프로토콜)은 AS 내부에서만 이루어지는 라우팅 프로토콜이다. EGP(Exterior Gateway Protocol, 외부 라우팅 프로토콜)은 다른 AS 상호 간에 경로정보를 교환하기 위한 라우팅 프로토콜이다.
알고리즘에 따른 라우팅 프로토콜
- 거리벡터 라우팅 프로토콜
거리벡터 라우팅 프로토콜(Distance Vector Routing Protocol, DVRP)은 전체 네트워크의 토폴로지에 대해서는 알지 못하고 이웃 라우터와 주기적으로 갱신정보를 주고 받으며 전송지까지의 경로를 결정하는 프로토콜이다. 전체 라우터가 동일한 정보를 갖기까지 많은 시간이 걸리며, 비교적 규모가 작은 네트워크에 적용된다.
- 링크상태 라우팅 프로토콜
링크상태 라우팅 프로토콜(Link State Routing Protocol)은 주기적으로 이웃 라우터와 갱신정보를 주고받는 거리벡터 라우팅 프로토콜과 달리 링크상태에 어떤 변화가 있을 때만 갱신정보를 보내면서 최선의 경로를 찾는다.
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