라우팅

라우팅(routing)은 네트워크상에서 주소를 이용하여, 통신 데이터를 목적지까지 보낼 최적의 경로를 선택하는 과정을 말한다. 이 과정을 능동적으로 수행하는 장치를 라우터(Router)라고 하며, 경로선택을 위한 데이터베이스(목록)을 라우팅 테이블(Routing Table)이라고 한다. 라우팅 테이블은 목적지 네트워크 주소와 라우터의 출구 포트 정보, 최적 경로 산출을 위한 메트릭(metrics) 등의 정보를 포함한다. 즉, 라우팅은 경로 산출에 필요한 라우팅 테이블을 작성하기 위한 일련의 동작을 모두 포함하여 의미한다.

라우팅 알고리즘

디폴트 라우팅(Default Routing)

라우팅 알고리즘(Routing Algorithm)은 라우팅과 같은 의미이며, 정확성(correctness), 단순성(simplicity), 견고성(robustness), 안정성(stability), 공정성(fairness), 최적성(optimality)과 같은 요구사항이 필요하다.

글로벌 라우팅(Global Routing)

• 모든 라우터가 모든 완전한 토폴로지와 링크의 비용 정보를 알고 있다.
• 링크 상태 알고리즘 (link state algorithms)

분산 라우팅(Decentralized Routing)

• 라우터는 물리적으로 연결된 이웃(physically-connected neighbors), 이웃과의 연결 비용(link costs to neighbors)에 대한 정보를 알고 있다.
• 계산의 반복과정, 이웃 노드와의 정보교환이 필요하다.
• 거리 벡터 알고리즘 (distance vector algorithms)

정적 라우팅(Static Routing)

• 라우터에 관리자가 고정적인 형태로 라우팅 테이블을 등록하는 기법(예 : 최단경로 라우팅 기법, 플러딩(flooding) 기법, 흐름기반 라우팅 넷째 수준기법 등)

동적 라우팅(Dynamic Routing)

• 라우터끼리 네트워크 정보를 주고 받으면서 라우팅 테이블을 자동적으로 작성하는 기법
• 구성형태나 트래픽의 상태의 변화에 따라 라우팅 결정을 동적으로 반영
• 거리벡터 라우팅 기법과 링크상태 라우팅 기법으로 구분

디폴트 라우팅(Default Routing)

• 라우팅 테이블에 등록되어 있지 않는 주소를 갖는 패킷들은 디폴트 라우터에서 지정된 경로로 전송
• 네트워크에서 주소가 식별되지 않는 모든 패킷은 디폴트 라우터인 B로 전송

라우팅 프로토콜

라우팅 프로토콜은 패킷이 목적지까지 가는 방법을 결정해주는 프로토콜이다. RIP, OSPF, IGRP, BGP 등이 있으며 라우팅 테이블을 참조해 가장 좋은 길로 패킷을 전송시킨다. 라우팅 프로토콜은 스태틱(Static)과 다이나믹(Dynamic)프로토콜로 구분된다. 스태틱 라우팅은 정적으로 라우팅을 관리하는 것을 말한다. 즉 사람이 직접 경로를 결정해 주고, 라우터는 입력받은 경로로만 패킷을 전송시키는 방법을 의미한다. 스태틱 라우팅은 라우팅 테이블을 교환하지 않고 라우팅이 가능하기 때문에 네트워크 대역폭을 절약할 수 있다. 또한 외부에 자신의 경로를 알리지 않기에 보안에도 강하다. 하지만 경로에 문제가 생길 경우 대처하기 어렵다는 단 점이 존재한다. 다이나믹 라우팅은 이와 반대로 자동으로 경로가 결정되는 프로토콜이다. 즉 라우터가 판단하여 가장 효율적인 방법으로 패킷을 전송시키는 방법이다.

RIP

RIP(Routing Infomation Protocol)은 최소 홉 카운트(Hop Count)를 파악하여 라우팅하는 프로토콜이다. 거리와 방향으로 길을 찾아가는(Distance Vector) 다이나믹 라우팅 프로토콜 이다. RIP 프르토콜은 '최단 거리' 즉, 라우팅되는 홉 카운트가 가장 적은 경로를 택하여 라우팅하는 프로토콜로, 라우팅 테이블(Routing Table)에 인접 라우터 정보를 저장하여 경로를 결정한다. 최대 홉 카운트는 15로, 거리가 짧기 때문에 내부용(IGP)으로 많이 이용하는 프로토콜이다. 직접 연결되어 있는 라우터는 홉으로 계산하지 않고, 30초 주기로 디폴트 라우팅(default routing)을 업데이트 하여 인접 라우터로 정보를 전송한다. 또한, 4~6개까지 로드밸런싱이 가능하다는 특징이 있다. 주로 UDP 세그먼트에 캡슐화되어 사용한다. RIP는 단순 홉을 카운트하여 경로를 결정하기 때문에 경로의 네트워크 속도는 판단하지 않는다. 때문에 비효율적인 경로로 패킷을 전달할 가능성이 있다. 또한 거리 벡터(Distance Vector) 알고리즘으로 네트워크 변화에 대처하는 시간(컨버전스 타임)이 느리다는 단점이 있다.

OSPF

OSPF(Open Shortest Path First)는 최단 경로 우선 프로토콜이다. 최저 COST(최소 시간) 경로를 최적 라우팅 결로로 결정하는 것이다. 가장 대표적인 링크 상태 프로토콜로, 최단거리 우선 알고리즘(Shortest Path First; SPF)을 통해 라우팅 테이블을 생성한다. 주로 내부 게이트웨이 프로토콜(Interior Gateway Protocol; IGP)로 대규모 기업망에서 사용된다. 특히 아레아(Area)라는 개념을 사용하여 전체 네트워크를 작은 영역으로 나눠 효율적으로 관리하는 방식을 택한다. 각 아레아는 백본 아레아(Backbone Area)에 연결되어 있다. 또한 RIP가 30초마다 업데이트 되어 정보를 전송시켜주는 반면에 OSPF는 링크 상태에 변화가 있을 시 즉각적 으로 플러딩(Flooding)을 해주기 때문에 컨버전스 타임이 매우 빠르다. OSPF는 헬로(HELLO) 패킷을 보내 인접 라우터들을 찾는다. OSPF 라우터 간에 공유하는 라우터 ID를 통하여 헬로 패킷을 전송하게 되는데, 이 때 브로드캐스트(255.255.255.255)가 아닌 멀티캐스트 주소(224.0.0.5)로 전송한다. 헬로 패킷 안에는 DR, BDR을 결정하기 위한 우선 순위(Priority) 필드가 존재한다. OSPF 라우터는 헬로 패킷 송수신을 통하여 이웃 관계를 유지한다. 또한 VLSM(Variable Length Subnet Mask)을 지원하기 때문에 IP 주소를 효율적으로 사용할 수 있고 라우팅 테이블을 줄일 수 있다.

BGP

BGP(Border Gateway Protocol)은 외부 라우팅 프로토콜(EGP)로 AS(관리 도메인)와 AS간 사용되는 라우팅 프로토콜이다. 정해진 정책에 의하여 최적 라우팅 경로를 수립하며, 거리 벡터 방식의 라우팅 프로토콜로 다른 IGP보다 컨버전스는 느리지만 대용량의 라우팅 정보를 교환할 수 있는 프로토콜이다. TCP 포트 179번을 통하여 인접 라우터들과 이웃 관계를 성립하며, 이웃 라우터 간에는 유니캐스트 라우팅 업데이트를 실시한다.

라우터

라우터(router)는 한 네트워크에서 다른 네트워크로 패킷을 이동시키는 과정과 네트워크 안의 호스트에게 패킷들을 전달하는 하드웨어 장치이다.

기능

• 경로 설정 : 데이터 패킷이 출발지부터 목적지까지 갈 수 있는 경로를 검사하고 어떤 경로로 가는 것이 최선인지 결정한다.
• 스위칭 : 경로 설정이 결정될 경우 데이터 패킷 스위칭 작업을 한다.

종류

네트워크에서 쓰이는 위치나 규모에 따라 라우터의 종류가 달라질 수 있다. 다만 라우터의 기본적인 기능은 모두 같다. 라우터의 기능에 있어서 차이점은 처리할 수 있는 패킷 및 트래픽의 숫자에 따라서 다음과 같이 구분이 된다.

• 코어 라우터 : 인터넷 서비스 제공자(ISP)의 랜이나 여러 개의 ISP 네트워크를 서로 연결한다.
• 센터 라우터: WAN 회선을 거쳐 회사의 본점과 회사의 지점을 서로 연결한다. 또, 인터넷 서비스 제공자와 기업의 네트워크와 연결할 때에도 쓰인다.
• 엣지 라우터 : 지점, 영업소의 네트워크를 WAN 회선에 연결하여 회사의 본점의 라우터에 접근한다.
• 원격 라우터 : 랜과 WANG을 중계한다. WAN 라우터라고도 부른다.
• 브로드밴드 라우터 : 가정이나 작은 규모의 기업에서 브로드밴드급의 인터넷에 접속할 때 쓰인다.
• 핫스팟 라우터 : 휴대용 핫스팟에서 인터넷에 접속할 때 쓰인다.
• ISP 라우터 : 인터넷을 제공하는 제공자에 의해 접속할 때 쓰이는 라우터이다.

참고자료

• 차재복, 〈Routing 라우팅, 루팅, 중계방식〉, 《정보통신기술용어해설》
• 〈라우팅〉, 《위키백과》
• Just Blue, 〈라우팅 (Routing)〉, 《네이버 블로그》, 2011-08-11
• 더욱 더 친절해진 초록양파, 〈라우터와 라우팅테이블이란〉, 《티스토리》, 2018-11-14
• 최현호, 〈네트워크 계층과 라우팅 기법〉, 《한경대학교》, 2011
• Proneer, 〈라우팅 알고리즘(Routing Algorithm)〉, 《티스토리》, 2008-01-25
• 무미닝, 〈(네트워크) 라우팅 프로토콜 (RIP, OSPF, BGP)〉, 《네이버 블로그》, 2017-05-23
• 〈라우터〉, 《위키백과》

같이 보기

• 라우터

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