라우팅 프로토콜
라우팅 프로토콜은 정적(Static) & 동적(Dynmaic)으로 구분된다
- 정적 라우팅: 경로 정보를 라우터에 미리 저장하여 패킷 전송
- 동적 라우팅: 경로 정보가 네트워크 상황에 따라 더 빠른 경로로 변경되어 패킷 전송
- 역할
목적지까지의 최적 경로를 계산하고 라우팅 테이블에 업데이트
동적으로 라우팅 테이블을 유지 및 관리하는 알고리즘
Distance Vector & Link State routing으로 구분한다
- Distance Vector: 분산 업데이트, 각 라우터들의 의해 최소 비용 경로 계산 -> 인접 노드와 교환
소규모 네트워크, 주기적이며 비동기 방식 - Link State: 중앙 집중형 업데이트, 네트워크 전체 정보를 통해서 최소 비용 경로 계산
대규모 네트워크에 적합, 이벤트 기반의 라우팅 테이블 관리
Distance Vector 라우팅
- 거리 + 방향
- 목저지 IP까지의 거리 = Hop카운트 = 라우터와 라우터 사이의 거리 + 인터페이스 방향
- 인접 라우터들과 주기적으로 라우팅 테이블을 교환하여 확인 및 관리
- 인접 라우팅 테이블만 관리 -> 메모리 절약
- 비교적 구성이 간단
- 주기적 라우팅 테이블 업데이트 -> 무의미한 트래픽 발생 가능
- Convergence time(라우팅 테이블 업데이트 시간)이 느리다
- 소규모 네트워크에 적용
- Bellman-Ford 알고리즘에 기반하여 설계
Bellman-Ford 알고리즘
최단 경로 문제를 풀어주는 알고리즘
주기적 업데이트
- 연결 링크의 비용 변경
- 최단 거리의 변경
Listening -> Change -> Estimate -> Notify -> Update
기다림 -> 최단 거리 값 & 연결 링크 비용 변경 -> 인접 노드로 전달
-
각 노드의 인접 경로별 Cost
-
t가 q에게 e까지의 경로 비용을 전달, q는 e까지의 경로 계산하여 업데이트
q -> e = 4 + 1 = 5
S
-
t가 w에게 e까지의 경로 비용을 전달, w는 e까지의 경로 계산하여 업데이트
w -> e = 2 + 1 = 3
-
t가 w에게 q까지의 경로 비용을 전달, w는 q까지의 경로 계산하여 업데이트
w -> q = 2 + 4 = 6
-
w가 q에게 e까지의 경로 비용을 전달, q는 e까지의 경로 계산하여 업데이트
q -> e = 1 + 2 + 1 = 4
최단 경로 값 변경 5 -> 4
-
모든 라우팅 테이블 업데이트 완료 -> 컨버전스 타임 with Change -> 업데이트
Link State 라우팅
- 링크 상태
- 즉, 회선의 대역폭을 고려하여 가중치를 부여
- 네트워크 토폴로지 경로를 모든 라우터들에게 전달
- 라우팅 정보가 변경되는 이벤트 건에 대해서만 전파 -> 네트워크 트래픽 감소
- 전체 네트워크 상의 라우터들의 테이블 정보가 동일하게 유지
- 각 라우터들은 최상의 경로 계산 -> Dijkstra's 다이스트라 알고리즘
예시
초기값은 무한이 되면 경로가 없다라는 뜻. 초기에는 무한으로 세팅되어 있다.
동적 라우팅
동적 라우팅 프로토콜은 AS(Autonomous System)에 따라 구분된다
- IGP(Interior Gateway Protocol): AS 내에서 동작하는 라우팅 프로토콜
- EGP(Exterior Gateway Protocol): AS와 AS간의 라우팅 프로토콜
AS
하나의 회사 또는 단체 안에서 동일한 정책으로 관리되는 라우터들의 집단
EGP
BGP(Border Gateway Protocol)
현재 인터넷에서 쓰이는 가장 대표적인 EGP라우팅 프로토콜
- ISP to ISP 연결 간 사용
- 경로 벡터 라우팅 프로토콜을 사용 - 루핑 방지
- 빠른 속도 보다는 조직 또는 단체간 맺어진 정책에 의거하여 최적 경로 결정
구성
eBGP & iBGP
설정
Router ID, Neighbor, Network 설정
- Router ID: 라우터 별 식별용 IP설정
- Neighbor: 자동 탐지 불가, 수동으로 인접 라우터의 AS번호를 설정
Connected 인터페이스로 Next hop 설정 - Network: 전파할 네트워크 대역
BGP 메시지 4가지
인접 라우터 관계 확인 및 라우팅 정보 교환하는 용도
-
OPEN: 인접 라우터와 연결된 후 보내는 메시지
BGP 버전, AS번호, Hold Time, Operation parameter -
UPDATE: 경로에 대한 속성 값
Unreachable Route, Path Attribute, Network Layer Reachability -
NOTIFICATION: 에러가 감지 되면 에러 코드를 보내고 BGP 연결 종료
-
KEEPALIVE: 주기적으로 인접 라우터와의 연결을 확인
BGP FSM(Finite State Machine)
피어 라우터와의 동작을 결정하기 위해 6가지 유한 상태 머신 사용
- Idle: 모든 자원을 초기화하고 피어 연결 준비 상태
- Connected: 연결이 완료되기를 기다리는 상태
- Active: 연결 실패 이후 다시 연결을 시도하는 상태
- Open Sent: OPEN 메시지를 보내는 상태
- Open Confirm: OPEN 메시지를 받은 상태
- Established: KEEPALIVE 메시지를 받은 상태
- 예제: 상태별 처리 과정
1) Idle -> Connect
1-1. 연결 성공: Open 메시지를 보낸다
1-2. 연결 실패: Active 상태로 변경
2) Connect 또는 Active -> Open Sent
2-1. 오류 검출: NOTIFICATION 메시지를 보낸다
2-2. 정상: KEEPALIVE 메시지를 보낸다
3) OPEN -> Open Confirm
3-1. KEEPALIVE 메시지 받은 상태: Established
3-2. NOTIFICATION 메시지를 받은 상태: Idle
IGP
RIP(Routing Information Protocol)
- Distance Vector 기반의 IGP용 라우팅 프로토콜
- 속도가 아닌 거리(라우터의 홉)기반 경로 선택
- 주기적으로 전체 라우팅 테이블 업데이트 - 30초
- 최대 홉 카운트는 15
- 구성이 간단, 적은 메모리 사용, 소규모 네트워크에서 주로 사용
RIPv1: Classful 라우팅, 라우팅 업데이트시 서브넷마스크 정보를 전달하지 않음
-브로드 캐스팅
RIPv2: Classless 라우팅, 라우팅 업데이트시 서브넷마스크 정보 전달
-멀티캐스팅, Triggered Update 설정 가능
RIP 메시지 포맷
Command: 명령 1 Request, 2 Response
Version: 1 or 2
Family: 프로토콜 정보, IP=2
IP Address: 목적지 주소, Subnetmask, Next Hop
Distance: 홉 카운트
RIP 동작
-
요청 메시지
라우터가 초기화 또는 라우팅 테이블의 특정 엔트리 타이머 종료시
특정 네트워크 주소 또는 전체 라우팅 정보를 요청 -
응답 메시지
요청 메시지 수신 후 응답 또는 주기적(30초)으로 자신의 라우팅 정보를 전파
일정시간(180초) 동안 특정 경로에 대한 응답이 없으면 홉 카운트 16으로 설정
Router(config)#router rip
Router(config-router)#network 10.0.0.0
Router(config-router)#network 192.168.1.252
Router(config-router)#network 192.168.1.248
RIP 메시지 수신
- 신규 목적지 -> 라우팅 테이블에 추가
- Next Hop 정보가 수정된 경우 -> Next Hop 정보 변경
- Hop Count 비교 -> 숫자가 작으며 변경, 크면 무시
OSPF
Open Shortest Path First
- 링크 스테이트 라우팅 알고리즘을 사용하는 IGP용 라우팅 프로토콜
- RIPv1의 단점을 보환
- 홉 카운트의 제한이 없음
- VLSM(Variable-Length Subnet Mask)사용하여 효율적 IP관리
- 변경된 정보만 전파, 적은 양의 라우팅 트래픽 유발
- 단순 라우터의 홉이 아닌 ㄹ이크의 상태로 경로 설정
- Convergence 타임이 빠름
구성
계층적 구조, 여러개의 Area로 나뉘고 각 영역은 독립적으로 라우팅 수행
ASBR: 다른 AS에 있는 라우터와 라우팅 정보 교환
Backbone Router: AS내의 여러 Area를 모두 연결, OSPF도메인 내에서 모든 링크 상태 정보를 취합하고 분배
ABR: 각 Area와 백본 Area 0을 연결
OSPF 메시지
프로토콜 ID 89, 인접 라우터의 발견 및 관계 유지, 멀티캐스트 사용
- Hello: 인접 라우터 및 로컬 링크 상태 검색, 관계를 설정하고 주요 매개변수 전달
일정 간격으로 인접 라우터들의 상태(Keepalive)를 확인
- LSDB(Link State Database): 각 OSPF Area 내 전체 망 정보, 링크 상태 및 경로 정보
- LSA(Link State Advertisement) 패킷들에 의해 구축, LSU? & DD 메시지를 통해 전달
LSDB정보 업데이트 및 관리 메시지
- DBD(Database Description): OSPF정보 구축을 위해 LSDB내용을 전달
- LSR(Link State Request): 상대 라우터에게 링크 상태 정보를 요청
- LSU(Link State Update): 네트워크 변화 발생시 인접 라우터에게 상태 전달
- LSAck(Link State Acknowledgment): 수신 확인, 신뢰성 확보
테이블 종류
- OSPF 네이버 테이블
-네이버를 성립한 인접 라우터 정보 관리
-네이버 라우터 ID확인 - OSPF DB 테이블
-네이버에게 수신한 라우팅 업데이트 정보를 관리
-LSA 메시지를 이용하여 LSDB 동기화
-LSDB 정보를 기반으로 최적 경로를 선출 - 라우팅 테이블
-최적 경로 등록
-Inter Area라우팅 정보, 다른 Area 업데이트 정보, 외부 AS 업데이트 정보
네이버 테이블의 라우터 상태 변화
- Down: Power off
- init
Hello 메시지를 받으면 init상태, 인식 - 2 way
Hello 메시지로 Neighbor확인
확인된 내용을 neighbor list에 업데이트 - Exstar(실행)
DBD메시지를 통해 마스크/슬레이브 선출 - Exchange(교환)
DBD 메시지를 통해 링크 상태 정보 교환 - Loading(전송)
LSR을 통해 완전한 정보 요청
LSU를 통해 상대방에게 업데이트를 보낸다 - Full
인접한 네이버 라우터들의 정보를 유지
링크 종류
-
Point to Point
라우터와 라우터가 1:1로 직접 연결 -
Transient
여러개의 라우터가 동일한 Area에서 버스를 통해서 연결 -
Stub
하나의 Area에 1개 라우터만 연결 -
Virtual
물리적으로 백본영역과 연결이 어려운 상태에서 가상으로 연결
DR & BDR
DR: Designated Router
BDR: Back-uup Designated Router
- DR과 BDR은 중복되는 LSA교환을 방지하고자 선출
- LSA(Link State Advertisment)
- 라우팅 기초 정보가 담겨진 패킷으로 링크 상태, 진접 관계 형성, 요약 정보
- 네트워크/링크의 경로 비용 포함
- 그외 라우터들은 LSA정보를 교환하지 않고 Hello만 교환하고 네이버 관계 형성
- DR/BDR은 다른 라우터들과 LSA 정보를 교환하여 인접 네이버 관계를 형성
- OSPF Priority가 가장 높은 라우터를 DR로 선출
- Priority가 동일하면 라우터 ID로 선출
동작 과정
- R1이 새로 OSPF 라우팅으로 구성/Join
- Hello 메시지로 인접 라우터 확인
- DR & BDR 주소 확인
- LSA정보를 DR & BDR에게 전달
- BDR은 타이머 세팅, DR수행 감시
- DR은 LSA정보를 다른 모든 라우터들에게 전달
모든 라우터들에게 ack을 수신 - DR이 BDR타이머 동안 제대로 수행 못하면,
BDR이 DR로 선출되고, 추가로 BDR선출 - 링크 다운시 R2는 DR에게 알리고
DR은 다시 모든 라우터들에게 전달
