라우팅의 기본 개념

라우팅(Routing)이란 Internetwork을 통하여 근원지에서 목적지로 데이터가 전달될 수 있도록 하는 기능을 말합니다.
여러분들이 서울을 출발해서 부산을 가려고 한다고 가정해 볼 때 서울에서 부산까지 여러가지 경로가 있을 것입니다. 이 때 가고자 하는 목적지(부산)로 가는 많은 경로 중 하나를 선택하여 이동하는 것을 라우팅이라고 생각하시면 될 것입니다.
라우터가 packet을 목적지까지 전달할 수 있도록 하려면 라우터는 해당 목적지에 대한 경로 정보를 알고 있어야 하며, 이 정보에 따라 packet을 전달합니다. 따라서 라우터들은 목적지에 대한 경로 정보를 가지고 이웃의 라우터들과 경로 정보를 교환하는데, 이때 경로 정보(라우팅 정보)를 교환하는 Protocol을 라우팅 프로토콜이라고 합니다.
Routing에는 Network Admin이 Router마다 최적의 경로를 인위적으로 등록하는 정적 경로(Static Routing)와 자동적인 Routing Algorithm에 의해 최적의 경로를 판단하는 동적 경로(Dynamic Routing)가 있습니다.

1) 정적 경로 설정 vs 동적 경로 설정
– 정적 경로 설정(Static Routing Protocol)
관리자가 네트워크에 대한 경로 정보를 직접 지정하여 Routing하는 방법

* 장점
동적 경로 설정보다 관리자에 의한 라우팅 정보만을 참조하므로 라우터 자체의 부담이 없어 동적 경로 설정보다 속도가 빠르며 안정적임

* 단점
네트워크의 변화가 빈번한 경우, 등록해야 할 네트워크의 수가 많을 경우에는 능동적으로 경로 설정을 변경하기 어렵고, 관리자의 네트워크에 대한 설정 및 운영지식을 습득해야 함

– 동적 경로 설정(Dynamic Routing Protocol)
동적인 Routing으로 대규모 Network에 사용하며 인접한 라우터 간에 동일한 Routing Protocol을 설정하여 라우터 간에 변경된 네트워크에 대한 정보를 자동으로 교환하여 Routing하게 하는 방법

* 장점
라우터 간에 서로 Routing 정보를 주고 받아 Routing Table을 라우터가 자동으로 작성하기 때문에 Network 관리자는 초기 설정만 해주면 됨
Network의 변화에 능동적으로 대처할 수 있음

* 단점
라우터의 Memory를 Static Routing보다 많이 차지함

2) IGP vs EGP
네트워크의 집합을 몇 개의 그룹으로 나누었을 때 동일 그룹 내에서 라우팅 정보를 교환할 때 사용하는 라우팅 프로토콜을 IGP(Internal Gateway routing Protocol)라고 하고, 다른 그룹과 라우팅 정보를 교환하는 프로토콜을 EGP(Exterior Gateway routing Protocol)라고 합니다.
Routing Domain은 하나의 관리 정책 하에서 운영되어지는 Routing 범위이며, 일반적으로 기업 및 ISP의 개별 네트워크가 그 단위가 됩니다. 따라서 기업 내부에서의 Routing Protocol은 IGP를 사용하며, 그 Routing Domain간 Routing은 EGP를 사용하게 됩니다.

– IGP
* 라우터로 상호 접속되어 있는 여러 개의 네트워크 집합을 도메인(Domain) 혹은 자율 시스템(Autonomous System, AS)이라고 함
* 같은 Domain 내에 존재하는 라우터는 Domain 내부 라우터가 되고 Domain 외부에 존재하는 라우터는 Domain 외부 라우터가 되는데, 여기서 Domain 내부 경로 설정에 관한 프로토콜이 IGP임
* 단일 시스템의 네트워크에서 경로 제어 정보 등을 전달하는 데 사용되는 프로토콜로서 RIP(Routing Information Protocol), HELLO, IGRP(Interior Gateway Routing Protocol), OSPF(Open Shortest Path First), IS-IS(Intermediate System-to-Intermediate System) 등이 이에 해당됨

– EGP
* 시스템 사이에 경로 설정 정보 등을 교환하기 위해 사용하는 프로토콜
* 다른 도메인 사이에 Routing시, 정리된 관리가 거의 없고, 많은 경우에 신용도가 매우 낮아, 빠른 수행보다는 보안과 제어가 EGP의 본래 목적임
* EGP(Exterior Gateway Protocol: 게이트웨이 역외 프로토콜)와 BGP(Boarder Gateway Protocol: 종속 게이트웨이 프로토콜) 등이 이에 해당됨

3) Distance Vector vs Link State
최적의 Path를 결정하는 기준(Metric), Router간 교환 Routing 정보(Message), Routing Table의 생성, 변경 정보의 전달방식 등에 따른 분류입니다. Dynamic Routing에는 주로 두 가지의 방식이 사용되는데, 하나는 Link State 방식이고 또 다른 하나는 Distance Vector 방식입니다.

Link State : Network에 대한 전반적인 정보(Topology, path)를 갖음
Distance Vector : Network의 Distance 값에 대한 정보만 갖음

– Distance Vector Protocol
Distance Vector란 경로 설정을 위한 요소를 거리와 방향에 중점을 두고 만들어진 라우팅 알고리즘입니다. 경로설정(Routing Table)의 일부 또는 전체를 직접 접속된 Router와 교환하여 Routing Table을 생성, 관리하는 Protocol로서 특정 Destination에 대한 다수의 경로 중 Hop 수를 기준으로 최적경로를 결정(단일 Metric)합니다. 설정은 쉽지만, 주기적인 Routing Table 교환에 의존하므로 변경에 대한 반영이 느립니다.
즉, 모든 라우터들은 주기적으로 라우팅 테이블을 교환하여 라우팅 정보의 변화가 생기지 않았는지를 지속적으로 확인 및 관리하게 됩니다. 이에 해당하는 라우팅 프로토콜에는 RIP, IGRP 등이 있습니다.

* RIP(Routing Infomation Protocol)
최초에 Xerox Network System(XNS) 프로토콜에 사용하기 위하여 설계된 프로토콜
1982년 버클리(Berkeley Standard Distribution) 버전의 UNIX에 탑재되기 시작하면서 UNIX와 TCP/IP에 결합되기 시작하였으며, 오늘날에도 가장 일반적으로 사용되는 라우팅 프로토콜의 하나임
RIP에서 라우팅 테이블은 데이터그램 패킷을 통하여 모든 라우터에 방송(Broadcast) 되며, 송신지와 수신지 간의 거리는 패킷이 경유하는 라우터의 갯수에 해당하는 Hop 수로 표시
최대 hop을 16으로 제한하므로 16이상의 경우는 도달할 수 없는 네트워크를 의미함
소규모 네트워크에 주로 이용되며, 네트워크 상황 변화에 신속하게 대처하지 못하며, 멀티캐스팅을 지원하지 못함

* IGRP
시스코(Cisco)사에서 독자적으로 개발한 프로토콜로, 독립적 네트워크 내에서만 사용하기 위해 개발된 것
RIP과 유사하게 IGRP는 Hop 수를 기준으로 한 정보를 전송함
라우팅 경로의 결정은 회선의 전송 능력, 전송 지연 시간, 회선의 사용율, 신뢰성(에러율), MTU를 바탕으로 결정함
복수의 경로 상에서의 로드 밸런싱(Load Balancing) 기능을 지원함
RIP과 유사하지만, 크고 복잡한 네트워크를 위해 개발되었다는 점이 다름

– Link State Protocol
Link State Algorithm은 Distance Vector Algorithm이 가지고 있는 제한을 극복하기 위하여 디자인 되었습니다. Link State Algorithm은 전체 Network의 위상(Topology) 정보를 Database 형태로 간직합니다. Topology Database를 근거로 SPF(Shortest Path First) Algorithm을 사용하여 Routing Table을 작성하고, Link-State Algorithm은 Network 상에 변화가 있을 때만 Routing 정보를 발송합니다.
따라서 Routing 정보 Traffic이 훨씬 적습니다. 하지만 Topology 등 다수의 Metric을 참조하는 Database를 지녀야 하기 때문에 Distance-Vector 보다 Memory를 많이 사용하며, 계층적 구조를 가지므로 Configuration이 상대적으로 복잡하다는 단점이 있습니다. Link State Algorithm을 사용하는 대표적인 Routing Protocol에는 OSPF가 있습니다.

* OSPF(Open Shortest Path First)
IETF(Internet Engineering Task Force)에서 개발한 프로토콜인 OSPF는 link state 프로토콜을 사용하는 Shortest Path First라는 알고리즘을 사용함
SPF 알고리즘에서는 모든 라우터가 Topology에 관한 모든 정보(네트워크 맵)를 완벽히 갖고 있음
가장 경제적인 경로 지정과 복수 경로 선정 등의 기능을 제공하여, 변화 발생에 관한 정보가 RIP에 비하여 빨리 전파됨
라우팅 정보를 인접한 라우터에 모두 전송하는 플러딩(flooding) 방식을 사용하므로 Topology에 관한 정보가 전체 네트워크 상의 라우터에서 동일하게 유지됨
각 라우터는 자신을 네트워크의 중심점으로 간주하여 최단 경로의 트리를 구성하며, 라우터 ID는 전체 라우터들을 OSPF에서 식별하는데 사용됨
식별은 인접된 라우터들의 관계를 설정하는 것과 네트워크에서 구동되는 SPF 알고리즘의 복사본들 사이에서의 메시지 조정을 위해 중요
간단한 인증 기능을 제공함

– Hybrid Protocol
Distance Vector Protocol과 Link State Protocol 방식의 장점만을 수용한 Protocol로 Configuration이 쉽고 효율적입니다. 대표적인 라우팅 프로토콜로는 시스코(Cisco)에서 개발한EIGRP가 있습니다.