CISCO 네트워킹 08. 라우팅 프로토콜

RIP (Routing Information Protocol)

RIP는 거리-벡터 알고리즘을 사용하는 동적 라우팅 프로토콜로 최대 홉 카운트는 15이다.

 

경로 선택을 오직 홉 카운트에 의존하기 때문에 최대 라우팅할 수 있는 거리가 짧아 소규모 네트워크에 적합하다.

 

RIP는 매 30초마다 이웃 라우터들과 라우팅 정보를 교환하여 경로에 이상이 있는지 확인하고 새로 생긴 경로가 있는지 확인한다.

 

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Distance-Vector 라우팅 알고리즘

거리-벡터 알고리즘의 가장 큰 단점은 한 번 배운 라우팅 테이블을 계속 전달하기 때문에 업데이트가 모든 네트워크에 전달되는 시간이 오래 걸리는 현상, 루핑이 발생한다.

 

루핑 해결 방법 5가지

Maximum Hop Count

 > 라우팅을 위해 출발지로부터 목적지까지 도착하는 중간 경유지 하나하나를 홉이라고 부른다.

 > 최대 홉 카운트는 통신을 위해 건널 수 있는 최대 홉을 정하여 이를 넘기지 못하게 만드는 것이다.

 

Hold Down Timer

 > 특정 네트워크가 다운된 경우, Hold Down Timer를 시작한다.

 > 타이머가 동작하는 동안 외부에서 들어온 라우팅 경로 정보를 보고 기존 값보다 크다면 무시한다.

 > 즉, 어떤 경로가 죽었다고 판단되면 이 경로에 대한 상태를 바꾸지 않고 일정 시간이 지난 다음에 바꾸는 것이다.

 

Split Horizon

 > 라우팅 정보가 들어온 곳으로는 같은 정보를 보낼 수 없는 것이다.

 > 만약 하나의 라우터가 어느 네트워크 정보를 인접한 라우터에서 받았다면 해당 인접 라우터는 그 네트워크에 더 가까이 있을 것이 분명하며, 이러한 정보를 다른 라우터로부터 더 이상 받을 필요가 없는 것이다.

 

Router Poisoning

 > 특정 네트워크가 다운되면 다른 라우터는 해당 네트워크에 대한 값을 16 같이 최대 홉 카운트를 넘는 값을 사용하는 것이다.

 

Reverse Poisoning

 > 특정 네트워크가 다운되면 해당 네트워크는 외부로부터 들어오는 모든 요청에 대한 반환 값으로 무한대 값을 되돌려 보내는 것이다.

 

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PPS (Packet Per Second)

네트워크 기기의 성능 측정을 위해 사용하는 대표적인 척도는 초당 패킷 수(이하 PPS)다. 

PPS = 1 / (IFG + Preamble Time + Frame Time)

 

 

IFG (Inter Frame Gap)

• 전송되는 프레임과 프레임 사이의 간격으로, 전송되는 프레임 간 구분을 돕는다.
• 1 GBit 이더넷의 경우, 대략 9.6 μs의 IFG를 가진다.

 

Preamble Time

• 프레임 앞에 붙는 서두 또는 서문
• 이를 통해 수신받는 하드웨어는 들어오는 패킷 타이밍에 동기화한다.
• 1 GBits 이더넷의 경우, 8 bytes 서문을 전송하는데  8 μs가 걸린다.

 

Frame Time

• 프레임을 전송하는데 걸리는 시간으로 프레임 크기와 네트워크 속도에 좌우된다.
• 구하는 수식은 ( Bits 내 프레임 크기 / 초당 Bits 내 네트워크 속도 ) 이다.
• 1 GBits 이더넷의 경우, 표준 Ethernet 프레임 크기 1500 bytes를 전송하는데 12 μs가 걸린다.

위의 예시들로 PPS를 구하면 다음과 같다.

 

Total Time Per Frame = 9.6 μs + 8 μs + 12 μs = 29.6 μs

 

PPS = 1 / 29.6 μs = 33,784 pps

 

그래서 1 GBits에서 초당 보낼 수 있는 프레임 수는 대략 33,784 개이다.

 

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OSPF (Open Shortest Path First)

핵심 개념

1. IP 패킷 안에서 프로토콜 넘버 89를 가진다.
2. 어떤 변화가 생길 때마다 컨버전스 타임 없이 바로 전달할 수 있어 훨씬 빠르다.
3. 네트워크를 작은 영역으로 나누기 때문에 효율적인 관리가 가능하다.
4. RIP와 달리 VLSM을 지원하며, 네트워크 크기에 제한이 없다.
5. 네트워크에 변화가 있을 때만 정보가 멀티캐스트로 전송되기 때문에 실용적이다.

 

OSPF가 지원하는 토폴로지 유형

1. Broadcast Multi-Access

  - 한 네트워크 내 모든 라우터에 정보를 전송

  - ex. 이더넷 세그먼트

 

2. Point-to-Point

  - 네트워크에 오직 한 쌍의 라우터가 존재하는 경우
  - ex. 전용선

 

3. NBMA (Non-Boradcast Multi Access)

  - 2개 이상의 라우터가 연결된 경우
  - ex. 프레임 릴레이, X.25

 

 

OSPF 동작 방식

특정 라우터가 헬로 패킷을 네트워크의 멀티캐스트 주소로 전송하면 연결된 모든 라우터가 해당 라우터의 주소를 학습하고('Init 과정'), 해당 라우터에게 유니캐스트로 자신의 정보를 반환한다.

 

정보를 돌려받은 라우터는 통신을 주고 받은 라우터의 정보 중 Hello/dead 인터벌, Area ID, 인증 패스워드, Stub 영역 플래그가 동일한지 확인한다.

 

OSPF 라우터는 이웃 관계가 형성되어야 통신을 시작할 수 있다.

라우터는 서로 라우터 ID를 비교하기 때문에 가장 중요한데, 라우터 ID는 해당 라우터가 가진 Router의 IP 주소 중 가장 높은 IP 주소를 사용한다. 또한 라우터 ID는 가장 안전한 인터페이스를 사용하기 위해 루프백(Loopback) 인터페이스를 설정한다.

 

OSPF의 반장, 부반장

OSPF 라우터에서 반장, 부반장 역할을 하는 DR(Designated Router), BDR(Backup Designated Router)이 존재한다.

DR은 모든 라우터들이 연결 상태(Link State)를 교환할 때 발생하는 트래픽을 줄이고, 연결 상태의 일치성을 관리한다. BDR은 DR이 제대로 동작하는지 감시하며, 이상이 발생할 경우 이를 대체한다.

 

OSPF에서 모든 라우터는 DR, BDR과 연결 상태를 일치시켜야 하는데 이걸 Adjacency라고 부른다.