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라우터
라우터(Router)란 IP 대역이 서로 다른 네트워크와 네트워크를 이어주는 다리 역할을 해주는 장비이다.
목차
개요
라우터(router 혹은 라우팅 기능을 갖는 공유기)는 패킷의 위치를 추출하여, 그 위치에 대한 최적의 경로를 지정하며, 이 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치로 전향시키는 장치이다. 이때 최적의 경로는 일반적으로는 가장 빠르게 통신이 가능한 경로이므로, 이것이 최단 거리 일수도 있지만, 돌아가는 경로라도 고속의 전송로를 통하여 전달이 되는 경로가 될 수 있다. 간단히 말해 서로 다른 네트워크 간에 중계 역할을 해준다.[1] 내부 네트워크는 사용하는 컴퓨터 기종이나 OS, 프로토콜 등을 확실히 알 수 있기 때문에 네트워크의 최적화를 이룰 수 있다. 하지만 내부 네트워크를 외부와 연결할 때는 외부 네트워크에서 사용하는 프로토콜이나 컴퓨터 기종 등의 정보를 알 수 없다. 이러한 알 수 없는 임의의 네트워크와 내부 네트워크를 연결하기 위한 네트워크 장비가 바로 라우터이다.[2] 그런데 기술의 발달로 요즘엔 잘 쓰이지 않는다.
특징
데이터를 출발지에서 목적지까지 가장 빠르고 효율적인 길을 스스로 찾아 안내해주는 능력을 가지고 있다. 또한 라우터가 라우팅 프로토콜을 통해서 궁극적으로 이루려고 하는 것은 바로 3계층의 IP패킷(트래픽)을 흐르게 하여 데이터를 전송하는 것이다. 라우터의 종류가 많고, 제조사도 많으며 중소 규모의 사무실용의 라우터나 ISP업체의 대형 라우터까지 다양하다. 라우터의 제조사 중 대표적인 것이 시스코사(Cisco Network)이며, 장비를 이용하기 위해 네트워크 개념이 필요하다. 라우팅 세팅방법으로 IP라우팅, IPX, DECNET, AppleTalk 등이 있으나, 대부분이 IP라우팅 용도로 사용된다.
기능
네트워크 계층에서 인터 네트워킹 기능을 제공한다. 그리고 호스트가 local LAN이나 remote LAN에 엑세스(access)할 수 있도록 하며, WAN 인터페이스를 통해 WAN에 접속하는 기능이 있다. 또한 라우팅 프로토콜을 사용하여 경로(routing)기능도 제공하는 망 연동 장비 이며 어드레스 테이블에 해당하는 '라우팅 테이블'을 가지고 라우팅 서비스를 제공한다. 또한, 데이터에 포함되어 있는 프로토콜을 해석하고 최적의 경로를 선택하여 데이터를 송출한다.
로드 밸런싱
라우터로부터 나오는 여러 케이블 선들의 트래픽량을 고루게 분산시켜 준다.
우회 경로
링크(link) 중 하나가 고장나면 우회 경로를 구성시켜준다.
패킷 스위칭
한 포트로 패킷을 입력 받아서 다른 포트로 출력하며 데이터그램(또는 패킷)을 소프트웨어 기반으로 스위칭을 한다
라우팅
라우팅은 한 네트워크에서 다른 네트워크로 패킷을 이동시키는 과정과 네트워크 안의 호스트에게 패킷들을 전달하는 과정을 의미힌다. 그 종류에는 정적 라우팅, 동적 라우팅이 있다.
라우팅 테이블
라우팅 테이블(routing table)은 컴퓨터 네트워크에서 목적지 주소를 목적지에 도달하기 위한 네트워크 노선으로 변환시키는 목적으로 사용된다. 라우팅 프로토콜의 가장 중요한 목적이 바로 이러한 라우팅 테이블의 구성이다. 가장 단순한 모델인 hop-by-hop 라우팅 방식에서, 각 라우터의 라우팅 테이블은 모든 목적지 정보에 대해 해당 목적지에 도달하기 위해서 거쳐야 할 다음 라우터의 정보를 가지고 있다. 라우팅 테이블이 일관적이라고 가정하면, 패킷을 받은 다음, 라우팅 테이블을 검사해서 다음 라우터를 찾은 뒤, 해당 라우터로 패킷을 넘겨주는 이러한 단순한 알고리즘만으로 네트워크 상의 어느 곳으로라도 데이터를 전송할 수 있다. 하지만 실제로는, hop-by-hop 라우팅 방식은 MPLS와 같은 계층적 아키텍처에 밀려나서 급격히 사라지는 추세이다. 계층적 아키텍처에서는 한 번의 테이블 검사로 몇 번의 전달 과정을 대체할 수 있으며, 이는 테이블 검사시간을 감소시키며 따라서 네트워크의 성능을 증가시킨다. 제한된 저장 공간에 수많은 목적지로의 노선을 저장해야 하는 요구 사항은 라우팅 테이블 구성에서 큰 어려움으로 다가온다. 라우팅에서 하나의 중요한 기본 가정은 유사한 주소는 비슷한 주소의 목적지는 인접해있으리라는 것이며, 이는 다수의 목적지 주소를 하나의 라우팅 테이블 항목에 관리할 수 있게 해준다. 다수의 목적지를 하나의 항목에 넣는 이러한 그룹 방법은 이제까지 많이 바뀌어 왔으며, 아직도 활발한 연구 과제로 남아 있다. 인터넷에서 현재 가장 널리 사용되는 그룹 기법은 사이더(Classless Inter-Domain Routing, CIDR)라고 불리는 비트 단위 접두어 비교방식이다. 네트워크 상의 각 라우터에서는 일관된 라우팅 테이블 정보를 가지고 있어야 하며, 그렇지 않을 경우 루프가 발생할 수 있다. 이는 특히 hop-by-hop 라우팅 방식에서 크게 문제가 되는데, 이는 각 라우터가 올바른 라우팅 테이블을 가지고 있는 것처럼 보여도 서로 패킷을 무한히 주고받게 되기 때문이다. 라우팅 루프를 피하는 것은 라우팅 프로토콜을 설계할 때 중요한 문제의 하나이다.[3]
- 정적 라우팅 프로토콜
정적 라우팅(staic)은 관리자의 권한으로 특정 경로를 통해서만 패킷이 지날 수 있도록 설정한 것이다. 이러한 정적 라우팅은 네트워크 변경사항이 발생할 때 라우팅 테이블을 수동으로 직접 고쳐줘야 하는 큰 단점이 존재한다. 동적 라우팅을 사용하면 전체 네트워크에 대한 정보가 유출될 수 있기 때문에 보안이 중요한 네트워크인 경우 정적 라우팅을 많이 선호한다. 특징으로서는 경로 설정이 실시간으로 이루어지지 않기 때문에 초기에 관리자가 다양한 라우팅 정보를 분석하여 최적의 경로 설정이 가능하다. 라우팅 알고리즘을 통한 경로설정이 이루어지지 않기 때문에 라우터의 직접적인 처리 부하가 감소한다. 네트워크 환경 변화에 능동적인 대처가 어렵다. 네트워크 환경 변화 시 관리자가 새로운 라우팅 정보를 통해 경로를 재산출하여 각 라우터에 제공해야 한다. 비교적 환경 변화가 적은 형태의 네트워크에 적합하다.[4]
- 동적 라우팅 프로토콜
동적 라우팅(dynamic)은 라우터가 네트워크 연결 상태를 스스로 파악하여 최적의 경로를 선택해 전송하는 방식이다. 동적 라우팅은 네트워크 연결 형태가 변경되어도 자동으로 문제가 해결될 수 있다는 큰 장점이 있다. 라우팅 알고리즘을 통하여 결로를 자동 변경이 가능하다. 특징으로서는 경로 설정이 실시간으로 이루어지기 때문에 네트워크 환경 변화에 능동적인 대처가 가능하다. 라우팅 알고리즘을 통해 자동으로 경로 설정이 이루어지기 때문에 관리하기 쉽다. 주기적인 라우팅 정보 송수신으로 인한 대역폭 낭비를 초래한다. 네트워크 환경 변화 시 라우터에 의한 경로 재설정으로 라우터의 처리 부하가 증가하고 지연이 발생한다. 수시로 환경이 변하는 형태의 네트워크에 적합하다.[4]
종류
네트워크에서 쓰이는 위치나 규모에 따라 라우터의 종류가 달라질 수 있다. 다만 라우터의 기본적인 기능은 모두 같다.
- 코어 라우터: 인터넷 서비스 제공자(ISP)의 랜이나 여러 개의 ISP 네트워크를 서로 연결한다.[5]
- 센터 라우터: WAN 회선을 거쳐 회사의 본점이나 회사의 지점을 서로 연결한다. 또, 인터넷 서비스 제공자와 기업의 네트워크와 연결할 때에도 쓰인다.
- 에지 라우터: 지점, 영업소의 네트워크를 WAN 회선에 연결하여 회사 본점의 라우터에 접근한다.[6]
- 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.
구성
라우터의 기본 구성은 컴퓨터와 마찬가지다. 중앙처리 장치인 CUU가 있고, 각종 메모리가 라우터의 운영체제와 환경설정 정보, 라우팅 정보 등을 담고 있다. 그리고 네트워크 인터페이스를 통해 트래픽을 입출력한다.[7]
CPU
시스템(System 초기화, 라우팅) 기능, 네트워크 인터페이스 컨트롤(NIC)같은 운영체제 명령어 실행
플래시 메모리
- 라우터를 움직이는 운영 체제인 IOS(Internetwork Operating System) 저장
- 전원이 꺼져도 데이터가 지워지지 않는 곳
- 라우터에 따라서 플래시 메모리를 교체하거나 확장 가능
- NVRAM에 비해서 용량이 큼
- NVRAM은 구성 파일 저장용으로 사용
- 주로 IOS 이미지 파일 저장용으로 사용
- 플래시 메모리에 저장된 IOS는 전원 켜지면 램으로 이동하고, 전원을 끄면 다시 플래시 메모리로 이동
- 플래시(Flash) 정보 확인 명령어 : show flash
NARAM
- 라우터가 켜지면 램으로 올라와서 라우터를 구성 파일대로 움직이게 하고 파워가 꺼질 때는 NVRAM에 저장
- 비휘발성이며 전원을 끈 상태에서도 구성정보가 없어지지 않음
- 사용자에 의해 설정된 값들은 RAM에 저장되나 RAM은 휘발성이기 때문에 설정한 후 RAM의 구성 값을 NVRAM에 저장하여 반영구적으로 적용
- NVRAM 정보 확인 명령어 : show startup-config 또는 show config
RAM
- 사용자에 의해 설정된 값들이 RAM에 저장되지만 컴퓨터의 전원을 끌 시 구성 정보가 날아가 버림
- 전원을 켤 시 NVRAM에 저장되어 있는 구성 정보를 불러들임
- 필요에 따라 추가 확장이 가능함
- RAM 정보 확인 명령어 : show running-config 또는 write terminal
ROM
- 라우터의 가장 기본적인 내용들을 기록 해둔 곳
- PC의 CMOS Setup과 비슷한 역할
- 부트 스크랩을 통해 플래시 메모리안의 IOSS를 메모리로 이동하는 역할
- 플래시 메모리에 이상이 생겨 IOS를 불러올 수 없을 때 자체적으로 가지고 있는 보조 ISO를 메모리로 이동(윈도우의 안전모드 역할)
IOS
- 시스코 라우터에서 사용되는 운영 시스템 소프트웨어는 시스코 IOS(Internetwork operation System)로 알려짐
- 라우터의 하드웨어와 소프트웨어 자원(메모리할당, 프로세스 관리, 보안, 파일, 시스템 관리 등)을 관리하는 역할
- 라우팅, 스위칭, 인터네트워킹, 통신 기능이 통합된 멀티태스킹 운영 시스템
모드
사용자 모드
- 테스트를 목적(ping 이나 trace)으로 사용되며, 현재 상태만 확인해 볼 수 있음
권한 모드
- 유저모드에서 enable 명령어를 통해 전환되는 모드
- 운영자 모드로서 라우터의 모든 명령어 가능
전역 구성 모드
- 프리빌리지드 모드(Priviledge mode)에서 config terminal 명령어를 통해 전환되는 모드
- 라우터의 구성 파일을 변경하는 경우에 사용하는 모드
- 보통 config모드라고 하며 프리빌리즈 모드를 통해서만 들어갈 수 있음
설정 모드
- Configuration File이 없는 경우, 자동으로 나타나 Interactiove한 라우터 설정 가능
- 보통 라우터를 처음 동작시킬 때 라우터의 구성파일이 없기 때문에 라우터가 부팅하면서 자동으로 들어가는 모드
- 라우터가 구성에 관계된 질문을 하나씩 던지고 사용자는 이 질문에 대답하면서 구성파일 설정
문제점
초기 라우터는 라우팅 기능을 처리하는 프로세서의 성능에 비하여 링크를 통한 데이터의 전달 속도가 빠르지 않았고, 라우터를 통하는 트래픽 비율이 크지 않았기 때문에 프로세싱 환경과 여기서 실행되는 소프트웨어로 구현되었다. 이러한 방식에서는 성능 향상을 위한 기술로 프로세서의 고성능화와 시스템 버스의 고속화 등이 시도되었다.[8] 그러나, 광통신 등 전송 기술의 발달로 데이터 전송속도가 프로세서의 처리속도보다 빨라지고, 네트워크를 통한 트래픽이 증가하여 프로세서에 의한 라우팅 처리 과정이 병목현상의 주된 원인이 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 여러 가지 기술들이 연구되고 개발되었는데, 컴퓨터의 병렬처리 기술을 도입하여, 태스크와 데이터 전달을 병렬로 처리하는 한편 라우팅 과정에서 패킷 포워딩 부분을 분리하여 프로세서의 부담을 줄이는 방향으로 진행되었다. 이와 동시에 고속 스위치 등의 고속 데이터 교환 방식을 도입하고, 아울러 시스템 구조적 측면에서도 하나의 라우팅 유니트를 공유하는 서버 구조에서 각 라인 접속 유니트마다 포워딩 유니트를 포함하게 하는 분산구조로 발전하게 되었다.[9]
전망
세계적으로 백본 네트워크를 구성하는 주요 기술인 고속 라우터에 대한 핵심 기술을 확보하고 시장을 선점하기 위한 기술개발 경쟁이 치열하다. 이에 따라 국내에서도 고속 라우터 기술의 중요성을 깊이 인식하고 이에 대한 투자 및 연구가 시작되어, 백본 네트워크의 에지 라우터로 사용될 수 있는 80Gbps급 라우터의 조기 개발을 목표로 IP 패킷 포워딩 용량을 증대시키고, 라우터의 접속 링크 속도를 높이며, 또한 서비스 품질을 향상 시키는 기술 등을 확보하기 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구 개발을 통하여 선진국과의 기술 격차를 해소할 수 있으며, 소수의 국외 업체가 독점하고 있는 고속 라우터 시장의 타파가 가능하며, 차세대 인터넷의 기술 표준을 주도할 수 있는 기반을 확보하게 될 것으로 기대된다. 그리고 향후 트래픽의 대규모 증가에 따른 망관리의 복잡성이나 멀티캐스트의 그룹관리 등을 효과적으로 다룰 수 있는 액티브 네트워크 기술이 고속 라우터에 적용될 수 있도록 이에 대한 연구가 병행되어야 할 것이다.[9]
각주
- ↑ 라우터 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%9D%BC%EC%9A%B0%ED%84%B0
- ↑ Wan, 〈Network-1:허브, 스위치, 공유기, 라우터란?〉, 2018-10-01
- ↑ 라우팅 테이블 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%9D%BC%EC%9A%B0%ED%8C%85_%ED%85%8C%EC%9D%B4%EB%B8%94
- ↑ 4.0 4.1 주호, 〈네트워크 보안 - 정적 라우팅과 동적 라우팅〉, 《네이버 블로그》, 2015-05-19
- ↑ 〈알카텔-루슨트, 코어 라우터 '7950XRS' 텔레포니카에 공급〉, 《아이티월드》, 2012-12-10
- ↑ Jim Duffy〈시스코의 통신시장 비밀병기는 "에지 라우터"〉, 《아이티월드》, 2008-11-04
- ↑ GoldDog, 〈[1]〉
- ↑ 이철호 기자, 〈고서능과 보안성을 모두 갖춘 기업용 VPN 라우터, 디링크 DSR-500〉, 《스마트피시사랑》, 2019-09-03
- ↑ 9.0 9.1 이형호, 김태일, 〈고속 라우터 기술〉, 《아이티파인드》
참고자료
- Wan, 〈Network-1:허브, 스위치, 공유기, 라우터란?〉, 2018-10-01
- TIM, 〈라우터 모드, 설정, 패스워드〉, 2010-06-07
- TIM, 〈라우터 내부구조 및 TFTP, Backup, Copy, Debug〉, 2010-06-09
- TIM, 〈정적 라우팅(Static Routing)과 디폴트 라우팅(Default Routing)〉, 2010-06-13
- TIM, 〈라우터(Router)개념 총 정리〉, 2010-06-13
- GoldDog, 〈라우터(Router) 란?〉
- popbox, 〈(윈도우 네트워크) 라우터 란?〉, 2017-04-10
- ChaSconet, 〈라우터의 기본 기능〉, 2011-03-14
- 이형호, 김태일, 〈고속 라우터 기술〉, 《아이티파인드》
- 〈라우팅 테이블〉, 《아마존 웹 서비스》
- ChoiDev, 〈네트워크 기초 5장 ( 라우터 Router) 〉, 2019-01-01
- 〈라우터〉, 《네이버지식백과》
- 구루구루, 〈스위치, 허브, 브리지, 라우터 각 장비의 특징〉, 2008-12-07
- APOLLO89, 〈라우팅(Routing)의 기본 개념〉, 2012-05-05
같이 보기
