라우터는 네트워크의 3계층 장비로, 네트워크 간 데이터를 전달하며 최적의 경로를 선택하는 역할을 한다. 이 글에서는 라우터의 동작 원리, 라우팅 테이블, WAN 및 LAN 구간의 프로토콜, 그리고 정적 및 동적 라우팅에 대해 알아본다.
1. 라우터의 동작 원리
1.1 라우팅 테이블과 패킷 처리
라우터는 패킷의 목적지 주소를 확인하고, 라우팅 테이블에서 해당 목적지로 가는 경로 정보를 찾는다.
- 라우팅 테이블에 경로 정보가 없으면: 패킷은 버려진다.
- 라우팅 테이블의 정보: 목적지 주소와 그에 해당하는 넥스트 홉(Next Hop) IP 주소를 저장한다.
1.2 프로토콜 변환
LAN 구간에서 WAN 구간으로 패킷이 이동할 때 프로토콜 변환이 일어난다.
- LAN 구간: 이더넷(Ethernet) 프로토콜이 사용되며, 패킷의 2계층 헤더가 포함된다.
- WAN 구간: PPP(Point-to-Point Protocol) 헤더로 변경된다.
- 라우터는 패킷이 지나가면서 2계층까지의 헤더를 벗기고 새로운 프로토콜로 헤더를 추가한다.
1.3 TTL(Time to Live)
TTL은 실제 시간의 초가 아니라 홉(Hop)을 지칭한다.
- 라우터를 한 번 지날 때마다 TTL 값이 1씩 줄어든다.
- TTL 값이 0이 되면 패킷은 폐기된다.
2. 라우팅 테이블과 경로 정보
2.1 라우터가 경로 정보를 얻는 방법
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Direct Connected
- 라우터에 직접 연결된 네트워크에 대한 경로 정보를 자동으로 학습한다.
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Static Routing
- 관리자가 수동으로 라우팅 정보를 설정한다.
- 예: 라우터 R1이 20.20.20.0/24 네트워크로 가는 경로를 학습하려면, Next Hop을 수동으로 설정해야 한다.
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Dynamic Routing
- 정적 라우팅의 단점을 개선한 방식이다.
- 라우터끼리 경로 정보나 링크 상태 정보를 교환하며 전체 네트워크를 학습하고, 라우팅 테이블을 자동으로 갱신한다.
3. 토폴로지 테이블과 라우팅 테이블
- 토폴로지 테이블: 라우터가 학습한 모든 네트워크 경로 정보를 저장한다.
- 라우팅 테이블: 토폴로지 테이블 중에서 가장 최적의 경로를 선택하여 저장한다.
- Longest Prefix Match: 라우터는 가려는 목적지와 가장 유사한 라우팅 경로를 선택하는 알고리즘
4. 내부와 외부 라우팅 프로토콜
4.1 Autonomous System (AS)
AS(자율 시스템)는 단일 관리 하에서 운영되는 네트워크 집합을 의미한다.
라우팅 프로토콜은 내부용(IGP)과 외부용(EGP)으로 나뉜다.
4.2 IGP(Interior Gateway Protocol)
- AS 내부에서 사용하는 라우팅 프로토콜이다.
- 예: RIP, OSPF, EIGRP.
4.3 EGP(Exterior Gateway Protocol)
- AS 간 통신에 사용하는 라우팅 프로토콜이다.
- 예: BGP(Border Gateway Protocol).
5. 라우팅 프로토콜의 종류
5.1 Distance Vector
Distance Vector 프로토콜은 인접한 라우터끼리 경로 정보를 교환하며 경로를 학습한다.
- 예: RIP(Routing Information Protocol).
5.2 Link State
Link State 프로토콜은 라우터에 연결된 링크 상태 정보를 교환하며 네트워크 맵을 생성한다.
- 예: OSPF(Open Shortest Path First).
