computer network ( routing technology )

Computer NetworkComputer Network

( Routing Technology )( Routing Technology )

Computer NetworkComputer Network

( Routing Technology )( Routing Technology )

99003089 오민식99003110 이인수99003152 황인률20021520 서유화

22

목 차목 차목 차목 차

Routing라우팅의 개요

– 라우팅 기능– 라우팅 알고리즘

라우팅의 두가지 방법– 동적 라우팅– 정적 라우팅

AS (Autonomous System)라우팅 프로토골

Routing Protocol RIP (Routing Information Protocol) OSPF (Open Shortest Path First)

참고 자료

33

1.Routing1.Routing 의 개요의 개요 (1)(1)1.Routing1.Routing 의 개요의 개요 (1)(1)

Routing라우터는 다양한 네트워크를 연결하는 인터넷의 필수 적인 요소 패킷을 전송하기 위해 송신측에서 목적지까지의 경로를 정하고 정해진 경로를 따라

패킷을 전달하는 일련의 과정OSI reference model 의 Layer 3 Network 계층에서 수행

Router 기능Router 는 OSI reference model 의 Layer3 device 로 네트워크의 logical topolo

gy 에 관한 정보를 주고 받고 logical topology 를 통해 배운 정보를 바탕으로 작성된 Map 을 이용하여 Packet 을 전송

Packet– OSI reference model 의 Layer3 PDU(Protocol Data Unit) 으로 라우터가 해석할 수 있는 목적지 및 주소를 포함하고 있음

Routing– Network 의 logical topology 를 통해 Map 작성 및 경로 제시

44

1.Routing1.Routing 의 개요 의 개요 (2)(2)1.Routing1.Routing 의 개요 의 개요 (2)(2)

라우팅 알고리즘최적의 경로를 찾는 방법정적 라우팅 알고리즘

– 관리자가 직접 라우팅 테이블 설정– 프로세스 오버헤드가 작지만 설정 유지가 어렵고 변화에 적응을 하지 못한다

동적 라우팅 알고리즘– 라우팅 정보 변화에 능동적으로 대처– 적응성과 구성을 유지하기가 쉽지만 오버헤드 증가 및 대역폭 소비가 발생한다

라우팅 프로토콜 라우터들은 패킷을 목적지까지 전달하기 위해서 인접한 라우터 사이에서 경로정보를 주고 받는데 , 이때의 경로정보를 작성하고 제어하는 프로토콜 네트워크 정보의 생성 , 교환 제어하는 프로토콜

라우팅 프로토콜의 목적최적 경로 결정Loop-free routing빠른 convergence설계 관리 최소화갱신으로 인한 트래픽 발생 최소화

55


AS (Autonomous System)하나의 관리 도메인에 속해 있는 라우터들의 집합IGP (Interior Gateway Protocol)

– AS 내에서 라우팅 정보 교환 (ex. RIP, OSPF, …)

EGP (Exterior Gateway Protocol)– AS 간의 라우팅 정보 교환 (ex. BGP, …)

Interior Gateway Protocol

Interior Gateway ProtocolInterior Gateway

Protocol

Exterior GatewayProtocol

AS

ASAS

66


라우팅 기본원칙라우터는 다른 네트워크의 경로를 나타내는 네트워크 IP 주소와 지역 네트워크에

대한 호스트 IP 주소를 나열하고 있는 라우팅 테이블을 가지고 있음라우터에서 IP 패킷의 처리 되는 과정

– IP 패킷이 도착하면 목적지 주소를 찾기 위해 라우팅 테이블을 검색– 패킷이 다른 네트워크로 전달되어야 하는 것이면 테이블의 인터페이스에 있는 다음

네트워크로 전달– IP 패킷이 LAN 에 있는 호스트와 같이 라우터의 지역네트워크에 있다면 직접 보냄– 위와 같은 검색 후에도 라우팅 테이블에 경로가 검색되지 않은 경우 디폴트 라우터로

보내짐라우터들이 다른 네트워크들과 지역 호스트에 도달할 수 있는 경로만을 유지 하면

되기 때문에 라우팅 테이블의 크기를 크게 줄일 수 있게 함

77

2.RIP2.RIP (Routing Information Protocol) (1) (Routing Information Protocol) (1)2.RIP2.RIP (Routing Information Protocol) (1) (Routing Information Protocol) (1)

개요버클리 대학에서 개발한 RIP 은 오늘날 네트워크에서 가장 널리 사용되고 있는 라우팅

프로토콜 거리 벡터 알고리즘을 사용가장 단순한 라우팅 프로토콜라우터는 주기적으로 이웃 라우터와 라우팅 정보 교환거리벡터값으로 홉카운트 사용RIP 패킷의 대부분은 네트워크 주소와 비용의 쌍인 정보

거리 벡터 알고리즘 (Distance Vector algorithm)개요

– 자신의 라우팅 테이블을 주기적으로 이웃 라우터에게 전송– 이웃 라우터로 부터 라우팅 정보 수신하여 자신의 라우팅 테이블을 갱신하고 이를 통하여 경로 선택– RIP 네트워크 모델

A

D

E

C

B

1 1

1

1

1

1

88


라우팅 테이블 생성목적지 주소와 비용 , 이웃 라우터의 주소 저장

목적지 비용 다음 홉

A 2 C

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

99


라우터의 초기 라우팅 테이블은 자신의 이웃 정보로 구성


B 1 B

C 1 C

D ∞ -

E 1 E


A 1 A

C 1 C

D ∞ -

E ∞ -

A 라우터 B 라우터


A 1 A

B 1 B

D 1 D

E ∞ -

C 라우터


A 1 A

B ∞ -

C ∞ -

D 1 D


A ∞ -

B ∞ -

C 1 C

E 1 E

D 라우터 E 라우터

1010


각 라우터는 자신의 라우팅 테이블을 모든 이웃 라우터와 교환

라우팅 테이블 교환 과정을 반복하여 각 라우터는 전체 네트워크의 정보를 얻음라우터 B 의 최종 라우팅 테이블

A

D

E

C

B


A 1 A

C 1 C

D 2 C

E 2 A

1111


라우팅 테이블 갱신이웃 라우터로 부터 라우팅 테이블을 수신하면 라우터는 자신의 것과 비교하여 라우팅 테이블을

갱신

?받은 목적지가 라우팅 테이블에 있나

테이블에 통지된 정보를 더함

NO

YES

?다음 홉 필드가 같나

YES

통지된 비용이 더 크더라도 테이블에 정보를 바꿈

NO

< 통지된 비용 테이블 비용

새로운 정보로 대체 기존의 정보 유지

YESNO

1212


라우팅 테이블 동작 예 (B 가 A 로부터 라우팅 테이블 수신 )


A 1 A

C 1 C

D ∞ -

E ∞ -

B 전 라우팅 테이블


B 1 B

C 1 C

D ∞ -

E 1 E

+ 1 A 로 바뀜


A 1 A

C 1 C

D ∞ -

E 2 A

B 후 라우팅 테이블


B 2 A

C 2 A

D ∞ -

E 2 A

수신한 라우팅 테이블

갱신

A B 에서 로전송

라우터 B 에서 라우팅 테이블 갱신

1313


RIP 절차네트워크에서 쓰이는 간단한 라우팅 프로토콜 거리 벡터 값은 홉 카운트 라우터 방송 -> 데이타그램 패킷 최대 홉 : 16 제한 180 초 이상 초과시 이상징후로 판단

RIP 규칙라우팅 정보는 단지 180 초 동안만 유효 현재의 Hop 수 보다 낮은 Hop 수의 라우팅 정보 수신시 효율적인 경로를 선택

1414


메시지요청과 응답의 2 가지 종류의 패킷 메시지요청 패킷

– 라우터가 처음 부팅되었을 때 전송– 특정 목적지 정보가 타임 아웃 되었을 때 전송

응답 패킷– 매 30 초마다 주기적으로 이웃 라우터에게 전송– 트리거 갱신시 자신의 라우팅 테이블에 변화가 생겼을 때 전송

타임아웃 시간동안 라우팅 정보의 수신이 이루어지지 않을 때– 의미없는 목적지로 간주– 일정시간후 라우팅 테이블에서 삭제

1515


RIP 패킷 형식메트릭은 1 에서 15 의 거리값을

나타내고 16 은 무한태를 나타냄– RIP 패킷이 15 홉보다 긴 경로를 가지 지 않게 함– 무한 루프 방지

0 8 16 31

command 버전 Must be zero

Family of net 1 Must be zero

net 1 의 주소

Must be zero

Must be zero

메트릭 1

Family of net 2 Must be zero

net 2 의 주소

Must be zero

Must be zero

메트릭 2

.

.

.

1616


문제점홉수가 15 이상인 네트워크에 사용할 수 없으므로 네트워크 규모의 제한메트릭을 홉수로 제한함에 따라 항상 가장 빠른 경로를 선택할 수 없음라우팅 정보가 30 초 마다 교환되므로 장애시 전체 네트워크의 복구시 많은 시간이

소요특정 경로에 루프 가능성

해결방안트리거 갱신 : 변경시 즉시 통보함으로써 복구 시간을 줄임Hold down : 무한대인 경로에 대해서 전체 네트워크의 경로가 새로 갱신될 때까지

일정 시간 동안 기다림Split horizon : 라우팅 정보를 전달해준 인터페이스로 재 전송하지 않음으로 루프

방지Route posion : 회선이 고장난 경우 즉시 홉을 16 으로 지정하여 전체 네트워크에

전송

1717


RIP 의 동작 방법홉 (Hop) : 거리값 (ex) 홉 2=> 목적지까지의 네트워크 2 개를 경유

패킷 형태 : 요청과 응답

요청패킷 : 전체 목적지 정보 혹은 특정 부분의 목적지 정보들을 요청

응답패킷 : 실제 목적지에 대한 정보 패킷 ( 3 가지 중 하나 )

– 주기적 전송 .

　 – 상대의 요청 패킷에 의한 응답

　 – 목적지 정보의 변화 　

응답 패킷을 수신한 경우 , 라우터는 수신된 정보를 통해 최적 경로의 결정하게 되는데 수신된 목적지의 거리값 (+ 수신 네트워크의 거리값 (1)) 과 현재 유지하고 있는 거리값을 비교하여 작은 것을 목적지에 대한 경로로 유지하게 된다 .

1818


향후 전망RIP 버전 2 가 개발

실제로 잘 쓰이지는 않는 상황

OSPF 같은 링크 상태 알고리즘이 일반적인 추세이다

1919

3. OSPF3. OSPF (Open Shortest Path First) (1) (Open Shortest Path First) (1)3. OSPF3. OSPF (Open Shortest Path First) (1) (Open Shortest Path First) (1)

등장 배경 1980 중반 RIP의 한계

SPF(Shortest Path First) 알고리즘에 기반 IP 네트워크용 라우팅 알고리즘 개발 => OSPF 가 탄생

OSPF : 모든 사양이 개방 (Open)

대규모의 네트워크에서 사용할 수 있도록 한 프로토콜

2020

3. OSPF 3. OSPF (Open Shortest Path First)(Open Shortest Path First) (2) (2)3. OSPF 3. OSPF (Open Shortest Path First)(Open Shortest Path First) (2) (2)

개요링크 상태 알고리즘 사용네트워크에 변화시 플러딩과정을 통해 갱신링크에 대한 비용 지정 1980년대 중반 IETF(Internet Engineering Task Force) 가 개발모든 라우터는 동일한 토폴로지 데이터베이스 유지 , 자신을 중심으로 최적의 경로를 계산수렴시간을 감소라우팅 트래픽 양 감소

A

D

E

C

B

4

3

1

7

9

3

2121

3. OSPF 3. OSPF (Open Shortest Path First)(Open Shortest Path First) (3)(3)3. OSPF 3. OSPF (Open Shortest Path First)(Open Shortest Path First) (3)(3)

메시지동일한 헤더

0 8 16 31

버전 타입 메시지길이

소스 주소

Area ID

인증 정보

체크섬 인증 타입

< OSPF 헤더 포맷 >

2222


Area 필드OSPF 는 한 도메인에서 계층적으로 구성이 가능하므로 필요

Area 1 Area 2Area 3

BackboneArea

< 계층 구조의 AS >

2323


동작플러딩을 위해 D class IP 주소를 사용 멀티캐스팅 수행“hello” 메시지

– 이웃라우터에게 자신이 살아있다는 것을 알리기 위해 사용– 일정기간동안 “ hello” 메시지가 없을 때에는 이상상태가 발생했음을 감지하고 그 사실을 플러딩

수렴 속도 (Convergence)네트워크 토폴로지가 변경되었을 때 신속하게 적응

– 장애를 즉시 감지– 변경된 정보를 LSP 에 담아 모든 OSPF 라우터에 플러딩 – LSP 수신시 즉시 데이터베이스 갱신– 최단 경로 알고리즘을 이용하여 경로를 재 계산

영향을 주는 요인– 장애 감지

인터페이스 상태변화 Dead Timer 시간내에 이웃라우터로부터 hello 패킷이 수신되지 않을 때

– 경로 계산 네트워크의 크기 , 데이터베이스 내의 경로 개수에 따라 달라짐

2424


링크 상태 알고리즘 (Link State algorithm)개요

– 라우터는 이웃에 대한 연결정보를 다른 모든 라우터에 전달– 네트워크 전체 토폴로지에 대한 정보를 얻고 이를 바탕으로 최적의 경로 선택

플러딩 (flooding)– 링크 상태 프로토콜을 사용하고 있는 모든 라우터에 링크 상태 정보를 전송 과정– 링크 상태 패킷 (LSP: Link State Packet) 을 사용하여 정보 전송

LSP ID생성 라우터 목적지 주소 비용 ID이웃 라우터

< LSP 구성 >

2525


LSP 플러딩 과정

링크 상태 데이터베이스 (Link State Database)– 모든 라우터는 동일한 네트워크 맵정보 보유하며 최적의 경로를 계산– 공통의 데이터 베이스 유지

A

C

EB

D

3

9

7

4

3

1

(a)

A

C

EB

D

3

9

7

4

3

1

(b)

A

C

EB

D

3

9

7

4

3

1

(c)

2626


링크 상태 데이터베이스 예– 각 노드는 플러딩 과정을 통하여 네트워크 토폴로지 정보를 링크 상태 데이터베이스에 넣어 공통의

데이터 베이스를 유지

광고자와

이웃노드

사이의

주소

광고자 목적지 비용 이웃노드

A

A

A

B

B

C

C

C

D

D

E

E

3 B

7 C 4 E 3 A

9 C

7 A

9 B

1 D

1 C

3 E

4 A

3 D

네트워크

2727


최단 거리 트리 – Dijkstra 알고리즘– 라우터는 자신을 루트로 하여 목적지 까지의 최단 거리 트리 구성– Dijstra 알고리즘 적용 모델

A

D

E

C

N1

B

N2N4

N5

N6

N3

2

2

7

6

3

5

1 2

4

3

3

5

2828

3. OSPF 3. OSPF (Open Shortest Path First) (Open Shortest Path First) (10)(10)3. OSPF 3. OSPF (Open Shortest Path First) (Open Shortest Path First) (10)(10)

Dijstra 알고리즘– 라우터와 네트워크를 노드로 , 그 연결을 아크로 한 그래프를 이용하여 네트워크에 있는 노드간의 최단경로를 계산

하나의 노드를 루트로 하여 아크에 연결된 노드를 임시노드에 두고 최소 비용을 가지는 노드를 찾는 검사를 수행하여 최단거리 트리의 영구노드를 결정

알고리즘 절차– 트리의 루트가 될 하나의 노드를 정한다 .

– 1 의 노드를 영구노드로 결정한다 .

– 가장 최근에 영구노드가 된 노드의 이웃노드를 검사한다 .

– 각 노드에 누적합의 비용을 계산하고 임시 노드로 만든다 – 임시 노드들에 대해서 가장 비용이 적은 노드를 찾아 영구 노드로 만든다 .

하나이상의 경로가 존재 할 때는 누적합이 가장 작은 경로를 선택한다 .

– 3 에서 5 의 과정을 모든 노드가 영구노드가 될 때까지 반복한다 .

2929


A를 루트로 최단 경로 계산

N1 N5

2 3A

N1 N5

2 3

B2

AN1 N5

2 3

B

2

N2

9

A

N6

5

N6

5

N6

5

(a) A가 root로 지정 (b) N1, N6, N5 가 임시노드로추가

(c) N1 , 이영구노드 B 트리추가 (d) B , 이영구노드 N2 추가

A

3030


N1 N5

2 3

2

N2

9

3

A

B

N1 N5

2 3

B

2

N2

9

3

N4

6N6

5

N6

5

N1 N5

2 3

B

2

N2

9

3

N4

6N6

5

C

N1 N5

2 3

B

2

N2

9

3

N4

6N6

5

C

55

N3

6

A A

(e) N5 , 이영구노드 E 트리추가 (f) E , 이영구노드 N4 트리추가

EE

E

A

(g) N6 , 이영구노드 C 트리추가 (h) C , 이영구노드 N3 트리추가

E

3131


N1 N5

2 3

B

2

N2

9

3

N4

6N6

5

C

5

N3

6 6

A

N1 N5

2 3

B

2

N2

9

3

N4

6N6

5

C

5

N3

6 6

N1 N5

2 3

B

2

N2

9

3

N4

6N6

5

C

5

N3

6 6

A

A

E

(j) D , N3 8>6 이영구노드 는 므로추가안함

(k) N3 이영구노드 (l) N2 영구노드

E

D

D

E

D

N1 N5

2 3

B

2

N2

9

3

N4

6N6

5

C

5

N3

6 6

A

(i) N4 , D 이영구노드 트리추가

E

D

3232


라우터 A의 링크상태 라우팅 테이블

목적지 네트워크 비 용 다음 홉

N1 2 -

N6 5 -

N5 3 -

N2 9 B

N3 6 c

N4 6 e

3333


OSPF 의 라우팅 계위라우팅 알고리즘을 적용하기 위한 계위 소유

< 계위에 따른 전형적인 망 구조 >

백 본

Area 1 Area 2

Area 3

라우터 1라우터 4

라우터 5

라우터 8

라우터 7

라우터 6

라우터 2 라우터 3

백본 라우터 (Backbone Router) : 라우터 1, 라우터 2, 라우터 3, 라우터 4Area 경계라우터 (Area Border Router) : 라우터 1, 라우터 2, 라우터 3내부 라우터 (Internal Router) : 라우터 4, 라우터 5, 라우터 6, 라우터 7, 라우터 8AS 경계라우터 (AS Border Router) : 라우터 3

다른 라우팅 도메인

3434


OSPF 의 동작 방법

네트워크 1지명 라우터

라우터 A

네트워크 1

네트워크 2

라우터 B

라우터 C

라우터 D라우터 E

네트워크 2지명 라우터

라우터 A 가 지명 라우터 B 에 Link-state 송출 (Designated Router 용 멀티캐스트 )

라우터 B 는 네트워크 2 상의 인접 관계를 가지는 라우터 C 에 멀티캐스트 송출 를 수신한 라우터 C 는 네트워크 1 상의 지명 라우터 D 를 향해서 Link-state 송출 라우터 D 는 네트워크 1 상의 인접관계를 가지는 라우터 E 에 멀티캐스트로 송출 에서 의 흐름으로 A 가 송출한 Link-state 가 Area 내에 전파된다 . 또한 수신한 라우터는 반드시 수신 확인 (ACK) 을 보낸다 .

3535


OSPF의 향후 전망 OSPF 의 적용은 일반화되어 있음

기존의 RIP망을 OSPF 로 바꾸는 작업 활발이 진행

다른 어떤 라우팅 프로토콜보다도 주도적 역할을 수행할 것으로 예상 => 라우터의 중요성 및 역할이 많이 줄어들고 있는 상황 but 외부와 연결하기 위해서는 라우터가 필요

3636

Link-State

라우터 라우터

라우팅테이블

라우팅테이블

데이터베이스

Link state

라우팅테이블

1) OSPF

2) RIP

< OSPF< OSPF 와 와 RIP RIP 라우팅 테이블 구성 과정의 차이점 라우팅 테이블 구성 과정의 차이점 >> < OSPF< OSPF 와 와 RIP RIP 라우팅 테이블 구성 과정의 차이점 라우팅 테이블 구성 과정의 차이점 >>

3737

참고 자료참고 자료참고 자료참고 자료 참고 문헌

고속내트워크 , 인터비젼 , WILLIAM STALLINGS < 박영근 역 > 컴퓨터 네트워크 , 생능 출판사 < 정진욱 ,김현철 , 조강홍 공저 >Network Bible 3rd Ed. , 영진 .com < 임강진 , 신재호 , 권병희 공저 >

참고 사이트http://www.hicore.com/doc/RoutingProtocol2.htm#1. RIP http://kmh.ync.ac.kr/network/lesson/router/rprotocol.html http://www.izibia.com/network/white_routing.html http://210.99.250.240/computer/network-study/nt-list.htm http://www.leeic.com/network/router/router-1.htm http://webteacher.new21.net/hard/comm/router.html

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