제 1 회 라우팅 프로토콜의 역할을 이해한다

제 1 회 라우팅 프로토콜의 역할을 이해한다

亀野 에이코
인터넷 요리사
2001/11/6

IP 네트워크의 세계에서는, 패킷 릴레이 " 라우팅 "의 역할이 매우 중요합니다. 만약 IP 네트워크 분야를極めよ고자하는 경우 라우팅 구조를 이해하는 것은 필수 지요. 본 연재에서는 라우팅에서 "경로 정보"관리 " 라우팅 프로토콜 "에 초점을 맞추어 그 구조와 운영 방법을 설명하고 있습니다. TCP / IP와 라우팅 어느 정도 지식이있는 것을 전제로 설명을 계속 진행할 수 있으므로, 미리 " 연재 : 라우터의 구조를 배우자 제 2 회 이더넷 라우팅 "" 연재 : 네트워크 명령 문제 해결 제 3 회 라우팅 설정은 올바른가? "등을 읽어되는 것을 권장합니다 (편집국)

■ "동적 라우팅"며 "고정 라우팅"

　IP 네트워크에서 라우팅 정보를 관리하는 방법으로 " 정적 라우팅 "과" 동적 라우팅 "이 존재합니다. 정적 라우팅은 경로 정보를 각 라우터에 수동으로 설정하는 방법으로이 경로 정보는 기본적으로 라우팅 테이블에서 사라질 수 없습니다. 반면 동적 라우팅은 " RIP (Routing Information Protocol) "" OSPF (Open Shortest Path First) "" BGP (Border Gateway Protocol) "등의 라우팅 프로토콜을 사용하여 라우터가 라우팅 정보를 자동 학습하는 방법으로이 경로 정보를 동적으로 업데이 트됩니다.

　그럼,이 2 가지 방법의 장점과 단점을 간단히 비교하여 봅시다.

● 정적 라우팅
　정적 라우팅의 장점은 관리되는 경로 정보가 기본적으로 라우팅 테이블에서 삭제되는 일이 없기 때문에 안정적인 네트워크 접근성을 제공할 수있는 것입니다. 또한 경로 정보를 수동으로 설정하기 때문에 정보 교환을위한 CPU 처리 및 트래픽도 발생하지 않습니다. 그러나, 대상 네트워크가 존재하지 않는 경우에도이 정보를 기반으로 트래픽을 전송되지 버리거나 ( 그림 1 ) 라우팅 정보의 수에 비례하여 그 관리에 소요되는 수고도 매우 많다는 단점 있습니다.

그림 1 정적 라우팅 예제

- 평상시
경로 정보를 사용하여 네트워크 A에서 네트워크 B로 트래픽은 라우터 2로 보냅니다

- 장애 발생시
경로 정보는 자동으로 업데이 트되지 않으므로 네트워크 A에서 네트워크 B로 트래픽은 라우터 2로 보내지고, 통신 불능에 빠졌습니다

● 동적 라우팅
　동적 라우팅의 장점은 라우팅 정보가 라우팅 프로토콜에 의해 동적으로 학습되기 때문에 관리에 필요한 수고를 줄일 수 있습니다. 또한 네트워크 업데이 트를 동적으로 반영할 수 있으므로 사용할 수 없게 된 경로 수신 트래픽을 신속하게 제거하고 적절한 우회 도로를 선택하는 것이 가능합니다 ( 그림 2 ). 그러나 잘못된 구성 및 장비 장애로 인해 오 기다린 경로 정보가 발표되면,이 정보를 네트워크 전반에 전달되기 때문에 광범위 통신 불능에 빠져 버리는 단점이 있습니다. 또한 최악의 경우, 경로 루프를 일으키는 원인이 CPU 부하 및 트래픽이 급속히 증가하고 네트워크 자체가 다운되는 일도 생각할 수 있습니다.

그림 2 동적 라우팅 예제

- 평상시
경로 정보를 사용하여 네트워크 A에서 네트워크 B로 트래픽은 라우터 2로 보냅니다

- 장애 발생시
경로 정보는 자동으로 업데이 트되고 라우터 3 통한 경로 정보가 활성화됩니다. 따라서 네트워크 A에서 네트워크 B로 트래픽은 라우터 3를 통해 전송됩니다

　네트워크를 구축하는 데 두 가지 방법을 사용할 것인지 결정하려면 두 방법의 장단점을 고려할 필요가 있습니다. 그러나 실제로는 동적 라우팅을 전혀 사용하지 않고 네트워크를 구축한다는 것은 거의 없습니다. 인터넷의 보급에 따라 IP 네트워크의 규모가 점점 커지고있는 오늘날, 이러한 거대한 네트워크에서 경로 정보를 수동으로만 처리하는 것은 현실적으로 불가능합니다. 또한 다양한 응용 프로그램이 IP에서 실행하도록되면 저절로 네트워크 이중화 및 트래픽 제어는 요청도 나올 것입니다. 이러한 요구를 충족시키기 위하여 역시 동적 라우팅이 필요하다 할 수 있습니다.

■ 인터넷을 구성하는 라우팅 프로토콜

　라우팅 프로토콜은 " IGP (Interior Gateway Protocol) "와" EGP (Exterior Gateway Protocol) "라는 2 가지로 나눌 수 있습니다. 인터넷을 1 개의 거대한 IP 네트워크로 파악하면 현재 인터넷은 여러 AS (Autonomous System : 자율 시스템) 의 집합체라고 할 수 있습니다. AS와 동일한 라우팅 정책 아래에서 동작하는 라우터의 집합체 것이고 각 AS에서는 독자적인 규칙과 정책을 가지고 있습니다. 이 AS 내부 라우팅에 사용되는 라우팅 프로토콜은 "IGP"라고, AS 간의 라우팅에 사용되는 라우팅 프로토콜은 "EGP"라고되어 있습니다.

그림 3 IGP와 EGP의 관계. AS 내부 라우팅에 IGP가 AS 간의 라우팅은 EGP가 사용된다. 참고로 인터넷에서 AS하지만 "AS ≒ ISP"라고 생각하면 이해하기 쉬운

● IGP
　IGP로 사용되는 프로토콜은 "RIP" "OSPF" "IS - IS" "IGRP / EIGRP (Cisco Systems 사의 독자적인 프로토콜)"등이 있습니다. RIP과 IGRP는 비교적 소규모 네트워크에 적합합니다. 또한 중간 규모 이상의 네트워크에는 OSPF, IS - IS, EIGRP이 더 적합합니다. 특히, 회사 네트워크에서, RIP, OSPF, EIGRP 등이 채택되고, 경력 및 서비스 제공 업체와 같은 네트워크에서는 OSPF 또는 IS - IS가 채용되고있는 것이 많습니다.

● EGP
　EGP로 사용되는 프로토콜에는 BGP와 EGP ^{* 1} 등이 존재합니다. 인터넷이 등장하기 시작했을 무렵에는 EGP를 사용했습니다이 라우팅 프로토콜은 현재 거의 사용되지 않습니다. 이것은 EGP가 널리 보급에도 불구하고, 라우팅 루프에 대한 대처 및 토폴로지의 제한이 있었다 등 여러 가지 문제를 안고 있기 때문입니다. 현재는 "BGP - 4 (버전 4)"이 인터넷 AS 간 라우팅의 표준이되고 있습니다.

* 1 일반적인 총칭으로 EGP 아니라 "EGP"라는 라우팅 프로토콜을 가리 킵니다

■ 주요 라우팅 프로토콜과 조합

　다음은 주요 라우팅 프로토콜이다 "RIP" "OSPF" "BGP"의 3 가지를 주제로 각각의 특징을 소개하고 있습니다.

● RIP (Routing Information Protocol)
　RIP는 IP의 라우팅 프로토콜로, 아주 옛날부터 사용되고 있습니다. 이 프로토콜은 UDP 브로드 캐스트 데이터 패킷을 사용하여 라우팅 정보를 인접한 라우터에 알려줍니다. 이 안에는 " 지표 "라는 대상 네트워크까지 디스턴스를 나타내는 정보 (라우터 홉)이 포함되어 있으며, 라우터를 초과마다 1 개씩 추가됩니다. RIP이 메트 릭을 사용하여 네트워크 토폴로지를 파악하기 위해 " 디스턴스 벡터 알고리즘 "에 따라 라우팅 프로토콜이라고합니다.

　RIP는 지표가 더 적은 경로 정보가 최적 경로로 사용됩니다. 최대 수치는 15이며, 이것을 넘으면 도달할 수없는 것으로 간주됩니다. RIP는 이러한 모든 경로 정보를 30 초 주기로 인접한 라우터에 공지함으로써 정보를 업데이 트합니다.

RIP 제한 　RIP는 대규모 네트워크에서 사용하면 경로 수렴까지 상당한 시간이 소요됩니다. 이것은 오래된 구현 RIP1 (버전 1)은 경로 정보를 업데이 트가있을 경우이 업데이 트를 반영하기 위하여 정기적으로 전송 간격 (30 초) 및 유지 시간 (180 초), 가비지 컬렉션 (120 초) 등의 제약이 있기 때문입니다. 새로운 구현 RIP1과 RIP2 (버전 2)는 트라이 가드 업데이트 를 채용하여 경로 정보를 정기적으로 전송 거리에 따른 제약은 개선되고 있지만 여전히 유지 시간 및 가비지 컬렉션과 같은 제약이 남아 있지 있습니다.

● OSPF (Open Shortest Path First)
　OSPF는 IETF OSPF 집단에서 개발된 IP의 프로토콜입니다. OSPF에서 각 라우터가 " 링크 상태 "라고하는 정보 요소를 만들고, IP 멀티 캐스트를 사용하여 다른 모든 OSPF 라우터로 전달합니다. 이것을받은 라우터는이 링크 상태 정보를 사용하여 다른 라우터가 어디에 있으며 어떻게 연결되어있는가하는 LSDB 을 만들어 네트워크 토폴로지를 파악합니다. 따라서 OSPF는 " 링크 상태 알고리즘 "에 따라 라우팅 프로토콜이라고합니다.

　OSPF에서는 비용 값 (주로 인터페이스의 대역폭에 의해 결정) 낮은 경로 정보가 최적 경로로 사용됩니다. 또한, 한 번 연결 상태 정보를 교환하는이 정보 업데이 트가없는 경우에는 기본적으로 Hello 패킷의 생존 확인을 풉니다. 그리고 업데이 트가있을 경우에는 그 차이점만을 교체합니다.

　다음이 RIP와 OSPF의 특징을 비교한 표입니다.

경로 정보 보내기 수렴 속도 최적 경로 부하 분산 VLSM 인증 구현 난이도 RIP1 일상 (전체 경로) 느린 홉 없음 미대응 미대응 낮은 RIP2 일상 (전체 경로) 느린 홉 없음 지원 지원 낮은 OSPF 변경시 (차등) 빠른 비용 가치 있음 지원 지원 높은

표 1 RIP와 OSPF 비교

RIP가? OSPF가? 　RIP는 한때 매우 많은 네트워크에서 사용되고있었습니다. 이것은 그 구현이 비교적 용이하고, 또 그 당시의 링크 상태 라우팅 프로토콜 형식보다는 안정되어 있었기 때문에라고도합니다. 그러나 네트워크 규모의 확대와 링크 상태 형식 라우팅 프로토콜의 구현이 거의 안정되어 온 것도 있고, 현재는 OSPF 등을 채택하는 사례가 많아지고 있습니다 .

● BGP (Border Gateway Protocol)
　BGP는 AS 간의 경로 정보를 교환하기 위해 설계된 라우팅 프로토콜입니다. 이 BGP는 " 경로 벡터 형식 라우팅 프로토콜 "라고되어 있습니다. 이것은 BGP 경로 정보를 통해 온 일련의 AS 번호를 선택하고이를 바탕으로 한 최적 경로 선택 및 라우팅 루프를 감지하는 행동을 위해 (특히 루프 감지 기능은 과거 EGP 는 없었다 장점입니다.)

　BGP 라우터는 인접한 라우터와 TCP를 이용하여 1 대 1의 세션을 설정, 세션 설정 직후 모든 경로 정보를 교환합니다. 그런 다음이 정보 업데이 트가없는 경우 Keep Alive 패킷의 생존 확인을 풉니다. 또한 업데이 트가있을 경우에는 그 차이점만을 교체합니다. BGP 경로 정보는 경로 특성 라는 경로에 대한 정보가 포함되어 있으며 이에 따라 최적 경로를 결정합니다. 따라서, BGP에서는 이러한 경로 속성을 수정하여 유연한 트래픽 제어를 할 수 있으며, 이것은 BGP의 큰 특징이라고 할 수 있습니다.

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　네트워크를 구축할 때 이러한 라우팅 프로토콜을 용도에 따라 선택할 수 있습니다. 기본적으로 이미 설명했듯이, AS 내의 라우팅은 OSPF 및 RIP 등을 사용하며, AS 간의 라우팅은 BGP를 사용하는 것입니다. 사실, OSPF 및 BGP의 조합이 많습니다.

그림 4 라우팅 프로토콜과 함께 예제

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　다음에서 이러한 라우팅 프로토콜의 구조와 운영 방법에 대해 설명하고 싶다고 생각합니다.

연재 로드맵 제 1 회 라우팅 프로토콜의 역할을 이해한다 제 2 회 BGP 구조 제 3 회 BGP의 운영 방법 제 4 회 RIP의 구조와 운영 방법 제 5 회 OSPF의 구조와 운영 방법

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용어 해설 ● 유지 시간 : hold time RIP에서 경로 정보의 업데이 트를받을 때 허용되는 최대 기간. "홀드 다운 타임"라고 불리기도한다. 기간은 180 초이다. 이 기간 내에 다시 수신되지 않은 경로 정보는 다운으로 간주되고 지표가 무한 (16)에 설정되어 인접 라우터에 통지되어 삭제 과정에 들어가게된다 ● 가비지 수집 : garbage - collection RIP에서 경로 정보가 삭제 과정에 들어간 때 설정되며 타이머. 기간은 120 초이다. 이 기간 내에 새롭게 접근할 수있는 경로 정보를 수신할 때,이 타이머는 삭제되지만, 기간이 지나면이 경로는 제거된다 ● 트라이 가드 업데이트 : triggered update RIP에서 경로 정보에 변경이 있으면 즉시이 정보를 인접한 라우터에 전하는 기능. 이렇게하면 경로 정보를 주기적으로 업데이트주기를 기다리지 않고, 업데이트된 정보를 전달할 수있다 ● 링크 상태 : Link State 링크를 라우터의 인터페이스라고 생각하면 해당 인터페이스 비용과 인접한 라우터와 관계 등을 설명하는 정보를 가리 ● LSDB : Link State DataBase 링크 상태 정보를 수집하여 만든 데이터베이스. OSPF 등은이 정보를 네트워크 토폴로지 파악 및 최적 경로 선택을 수행 ● 경로 특성 : Path Attribute BGP 경로 정보에 포함된 경로에 대한 정보. 경로 속성은 AS 경로 특성과 ORIGIN 특성 Next - Hop 특성 등이있다

　

"Master of IP Network 종합 인덱스"