L3 스위치와 라우터를 구분하기 어렵기 때문에 라우터에 대한 설명은 L3스위치에도 동일하게 적용되는 설명으로 볼 수 있다
- 라우터 : 패킷을 최적의 경로를 지정해주는(포워딩) 장비
01. 라우터의 동작 방식과 역할
경로 지정 - 브로드캐스트 컨트롤 - 프로토콜 변환
- 경로 지정
경로 정보를 모아 라우팅 테이블을 만들고 패킷의 도착지 IP주소 확인하여 경로 지정하고 패킷 포워딩
- 경로 정보 얻는 역할
자신이 얻은 경로에 한해서만 패킷을 포워딩- IP주소 입력하며 인접 네트워크 정보 얻는 방법
- 관리자가 직접 경로 정보 입력하는 방법
- 라우터끼리 서로 경로 정보 자동 교환하는 방법
- 얻은 경로 정보 확인하고 패킷 포워딩하는 역할
- 브로드캐스트 컨트롤
라우터는 스위치와 다르게 분명한 목적지 정보가 있을 경우에만 통신
- 멀티캐스트 정보를 습득하지 않고 브로드캐스트 패킷 전달하지 않음
➡️ 브로드캐스트가 다른 네트워크로 전파되는 것을 막을 수 있다
= "브로드캐스트 컨트롤/멀티캐스트 컨트롤"
네트워크에 브로드캐스트가 많이 발생하는 경우, 라우터로 네트워크 분리하여 브로드캐스트 네트워크를 분할하여 네트워크 성능 높일 수 있다
- 프로토콜 변환
과거에 더 많이 쓰이던 기술이다
LAN과 WAN의 프로토콜이 완전히 달랐기 때문에 LAN이 WAN으로 변환되어야만 통신이 가능했고 이 역할을 라우터가 했다
02. 경로지정
서브넷 단위로 라우팅 정보 습득하고 서머리 작업을 통해 여러 서브넷 정보를 뭉쳐 전달 (라우팅 정보 최적화) 하므로 패킷의 목적지 주소와 정확히 일치하지 않더라고 가장 근접한 정보를 찾아 포워딩
- 라우팅 동작과 라우팅 테이블
홉-바이-홉 ( Hop - by - Hop )
: 단말부터 목적지까지 경로를 모두 책임지는 것이 아니라 인접한 라우터까지만 경로 지정, 다음 경로 파악 후 포워딩
( 인접한 라우터 = Next Hop )
- 라우터는 패킷이 목적지로 가는 전체 경로를 파악하지 않고 최적의 넥스트 홉을 선택해 보낸다
Next Hop 지정하는 방법
- 다음 라우터(next hop) 의 IP를 지정
- 상대방 라우터의 인터페이스 IP 주소 지정
- (특수case) 라우터의 나가는 인터페이스 지정
- 상대방의 next hop 라우터의 IP를 모르더라도 MAC 주소 정보를 알아낼 수 있을 때만 사용 가능WAN 구간 전용선에서 상대방의 MAC주소를 알 필요 없는 경우
상대방 라우터에서 프록시 ARP가 동작해 정확한 IP주소 모르더라도 상대방의 MAC주소를 알 수 있는 경우 등의 한정된 조건
- 라우터의 나가는 인터페이스와 다음 라우터 (next hop)의 IP를 동시에 지정
라우터가 패킷을 포워딩할 경로를 선택할 때는 출발지를 고려하지 않으므로 라우팅 테이블에는
- 목적지 주소
- 넥스트 홉 IP주소, 나가는 로컬 인터페이스 (선택가능)
저장
- 라우팅 ( 라우터가 경로 정보를 얻는 방법 )
: 다양한 방법으로 경로 정보를 얻고 그 정보 중 최적의 경로라고 생각하는 경로를 라우팅 테이블에 올려 유지하는 과정
👉🏻 라우터에 패킷이 들어왔을 때 라우터가 최선의 경로로 패킷을 빨리 포워딩하는 것을 도와주기 위함
1. 다이렉트 커넥티드
- IP 주소와 서브넷 마스크로 해당 IP 주소가 속한 네트워크 주소 정보
- 해당 정보로 네트워크에 대한 라우팅 테이블을 자동으로 생성
2. 스태틱 라우팅
- 관리자가 목적지 네트워크와 넥스트 홉을 라우터에 직접 지정해 경로 정보를 입력하는 것
- 연결된 인터페이스 정보가 삭제되거나 비활성화되면 연관된 정보가 자동 삭제됨
논리 인터페이스는 물리 인터페이스가 비활성화되어도 삭제되지 않을 수 있다
🙂 변화가 적은 네트워크에서 네트워크를 손쉽게 관리할 수 있다
😞 라우터 사이의 회선이나 라우터에 장애가 발생하면 장애 상황을 파악하고 대체 경로로 패킷을 보낼 수 없다
( 라우터 너머의 다른 라우터 상태의 정보를 파악할 수 없기 때문 )
😞 관리할 네트워크 수가 많아지거나 연결이 복잡해지면 관리자가 직접 라우팅을 추가하거나 삭제하는데 한계가 있음
3. 다이나믹 라우팅
라우터끼리 본인이 가진 경로 정보나 링크 상태 정보를 교환해 전체 네트워크 정보를 학습
- 라우터끼리 경로 정보가 교환되므로 자체적으로 상황을 인지해 대체경로로 패킷 포워딩 가능
- 자신이 광고할 네트워크를 선언해 주어야 함
🙂 관리자의 개입 없이 라우터끼리의 정보 교환만으로 장애를 인지하고 트래픽 우회 가능
=> 대부분의 네트워크에서 사용되는 방법
스위칭 ( 라우터가 경로를 지정하는 방법 )
패킷이 들어와 라우팅 테이블을 참조하고 최적의 경로를 찾아 라우터 외부로 포워딩하는 작업
2계층의 스위치와 다른 개념
들어온 패킷의 목적지가 라우팅 테이블의 정보와 완벽히 일치할 수도 있지만 일치하지 않는 경우도 존재한다
완전히 일치하지 않는 경우
: 롱기스트 프리픽스 매치 Longest Prefix Match
라우터가 패킷을 포워딩할 때 자신이 갖고 있는 라우팅 테이블에서 가장 좋은 항목을 찾는 알고리즘
정확한 정보 매치 : exact match
-> 많은 리소스 소모
한번 스위칭 작업한 정보는 캐시에 저장하고 뒤에 들어오는 패킷
: 패킷 네트워크에서 데이터를 보낼 시 여러 패킷을 연속적으로 보내기 때문에 유용
라우팅, 스위칭 우선 순위
토폴로지 테이블 ( 일반적인 경로정보들의 모음) 에서 좋은 경로 정보를 모아놓은 테이블 = 라우팅 테이블
목적지 네트워크 정보가 동일한 서브넷을 사용하는 경우 )
정보를 얻은 소스에 따라 가중치 정함
" 가중치 "
- 내가 갖고 있는 네트워크 ( 다이렉트 커넥티드 )
- 내가 경로를 직접 지정한 네트워크 ( 스태틱 라우팅 )
- 경로를 전달받은 네트워크 ( 다이나믹 라우팅)
기본적인 우선순위
1순위 ) 라우터에 바로 연결된 네트워크 ( 다이렉트 커넥티드 )
2순위 ) 목적지 네트워크에 대한 경로 직접 지정 (스태틱 라우팅)
3순위 ) 라우팅 프로토콜로부터 경로 전달받은 네트워크
- AD : 관리자가 우선순위 조정해서 경로 조정하는 것
- 가중치 값이 동일한 경우 : "cost"값으로 우선순위 정함
- cost값도 동일한 경우 : ECMP 기능 으로 동일한 코스트 값을 가진 경로 값 정보를 모두 활용해 트래픽 분산
( cost값은 라우팅 프로토콜마다 기준이 다름)
패킷 스위칭하는 경우 "Longest Prefix Match"기법으로 우선순위 정함
03. 라우팅 설정 방법
다이렉트 커넥티드
외부 네트워크로 통신하려고 하는데 다이렉트 커넥티드 라우팅 테이블 정보만 있는 경우 통신 불가능
다른 적절한 라우팅 정보가 필요하지만, 다이렉트 커넥티드 정보가 잘못된 경우 외부 네트워크와 통신 불가능
스태틱 라우팅
네트워크 정보를 쉽게 추가하고 경로를 직접 제어할 수있는 가장 강력한 방법
- 네트워크 관리자 뿐만 아니라 서버 담당자도 경로 관리에 사용하는 경우가 많다
- 일반적인 회사의 라우터의 용량문제를 해결하기 위해 " 디폴트 라우팅 " 사용
다이나믹 라우팅
