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은혜 어
6 years ago
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1 2011 년봄학기데이터통신 Chapter 06 네트워크계층과라우팅기법

목차 마스터텍스트스타일을편집합니다 1 네트워크계층과라우팅프로토콜둘째수준셋째수준1 넷째수준 2 다섯째수준 2 3 31

2 목차 마스터텍스트스타일을편집합니다 1 네트워크계층과라우팅프로토콜둘째수준셋째수준1 넷째수준 2 다섯째수준 거리벡터와링크상태라우팅알고리즘 3 라우팅프로토콜의구현사례 4 OSPF 라우팅프로토콜 RIP 라우팅프로토콜 31

3 Section 01 네트워크계층과라우팅프로토콜 마스터 네트워크텍스트계층스타일을편집합니다둘째수준셋째수준넷째수준 라우팅 (routing) 기능다섯째수준 기능 : 데이터패킷을전송측에서목적지까지보내는것 일반적으로중간에중계라우터 (intermediate router) 를경유 전송측에서목적지까지데이터패킷의경로를배정 라우터들의집합으로구성된네트워크 ( 서브네트워크 ) 의구성형태 (topology) 에대하여알고있어야함 네트워크계층은종단간패킷전송을취급하는가장하위계층 라우팅알고리즘의속성 정확성, 단순성, 견고성, 안정성, 공정성, 최적성, 유연성 3

4 라우팅기능의수행개념 라우팅테이블의구성요소. 마스터 텍스트네트워크주소스타일을 : 목적지주소편집합니다둘째수준 메트릭 (Metric) : 목적지주소까지의소모비용셋째수준넷째수준보낼인터페이스로패킷을내보냄다섯째수준 다음게이트웨이 (Next Gateway) : 패킷을전송할다음주소 인터페이스 : 다음게이트웨이가존재하는인터페이스 라우터에도착한 IP 패킷에서목적지주소와라우팅테이블을대조하여다음에

5 Routing Algorithm 의구분 (1) 마스터텍스트스타일을편집합니다 글로벌 (Global) 라우팅둘째수준셋째수준넷째수준다섯째수준 분산 (Decentralized) 라우팅 모든라우터가모든완전한토폴로지와링크의비용정보를알고있음 링크상태알고리즘 (link state algorithms) 라우터는 physically-connected neighbors, link costs to neighbors 에대한정보를알고있음 계산의반복과정, 이웃노드와의정보교환필요 거리벡터알고리즘 (distance vector algorithms)

6 Routing Algorithm 의구분 (2) 마스터텍스트스타일을편집합니다 정적라우팅 (Static Routing) 둘째수준셋째수준넷째수준기법등다섯째수준 라우터에관리자가고정적인형태로라우팅테이블을등록하는기법 예 : 최단경로라우팅기법, 플러딩 (flooding) 기법, 흐름기반라우팅 동적라우팅 (Dynamic Routing) 라우터끼리네트워크정보를주고받으면서라우팅테이블을자동적으로작성하는기법 구성형태나트래픽의상태의변화에따라라우팅결정을동적으로반영 거리벡터라우팅기법과링크상태라우팅기법으로구분

7 Routing Algorithm 의구분 (3) 디폴트라우팅 (Default Routing) 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준라우터에서지정된경로로전송셋째수준넷째수준전송다섯째수준 라우팅테이블에등록되어있지않는주소를갖는패킷들은디폴트 네트워크에서주소가식별되지않는모든패킷은디폴트라우터인 B 로

영역에따른라우팅프로토콜의분류 자치시스템 (AS, Autonomous System):

조직내부에서발생하는라우팅정보와네트워크외부에서발생하는라우팅정보를구분해야할필요성에따라 IGP

8 영역에따른라우팅프로토콜의분류 자치시스템 (AS, Autonomous System): 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째 특정조직에수준의해서관리되는내부네트워크셋째사용되는수준라우팅프로토콜넷째수준프로토콜다섯째수준 어떤조직에서내부적으로네트워크를구성하고이들네트워크를외부의다른네트워크들과연결하는경우에 조직내부에서발생하는라우팅정보와네트워크외부에서발생하는라우팅정보를구분해야할필요성에따라 IGP (Interior Gateway Protocol) : 자치시스템내부의라우터들끼리라우팅정보를교환하는데 EGP (Exterior Gateway Protocol) : 자치시스템상호간에라우팅정보를교환하는데사용되는

9 Section 02 거리벡터와링크상태라우팅알고리즘 거리벡터알고리즘 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째메트릭수준정보 ) 를교환셋째 라우팅수준메트릭 (Routing Metric) 넷째수준다섯째요인에수준의해결정됨 각라우터가인접해있는라우터와경로설정정보 ( 네트워크토폴로지및라우팅 네트워크지연 : 하나의패킷이네트워크를통하여전송측에서목적지 ( 수신측 ) 까지가는데걸리는시간 링크의대역폭, 실제거리, 포트의큐, 네트워크과부하등여러 대역폭 (Bandwidth): 연결된네트워크구간에서사용가능한트래픽의양 신뢰성 (Reliability): 각네트워크연결상태에있어서얼마만큼의신뢰를유지하느냐가수치로표현된것 ( 비트에러율등 ) 부하 (Load): 네트워크트래픽의분주 (Busy) 한정도 ( 초당패킷처리율등 )

10 거리벡터라우팅알고리즘 거리벡터라우팅알고리즘 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준라우터가전체네트워크정보를가짐셋째수준 장점넷째수준 비교적간단, 쉽게설정가능다섯째수준 새로운정보를받을때마다인접한라우터와정보공유 반복하여모든 단점 네트워크규모가커질수록정보처리량이많아져네트워크에부담 라우팅설정시인접라우터가어떤정보를가지고있는지고려하지않아네트워크 토폴로지변화에대해민첩한대응이어려움 10

First 알고리즘사용 ) 라우팅정보에변화가있을경우변경된라우팅정보만을공유

11 링크상태라우팅알고리즘 링크상태 (Link State) 라우팅프로토콜은거리벡터프로토콜의단점을해결하기 마스터위해서텍스트개발스타일을편집합니다둘째수준셋째수준 ( 플러딩방식사용 ) 넷째수준다섯째 Shortest 수준Path First 알고리즘사용 ) 라우팅정보에변화가있을경우변경된라우팅정보만을공유 먼저각각의독립된네트워크의영역에대한정보를다른모든라우터들에전달하는구조 모든라우터는네트워크토폴로지의완전한정보를알수있음 각라우터는자신을네트워크의중심으로간주하여최단경로트리를구성 (SPF:

12 거리벡터와링크상태방식의장단점비교 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준거리벡터셋째수준이웃한라우터의시각에서네트워크를인식넷째수준다섯째수준 거리벡터링크상태 네트워크전체를인식 라우터와라우터간의거리를더하여계산다른라우터까지의 shortest path 계산 주기적으로경신데이터를교환 ( 컨버젼스시간의증가 ) 이벤트기반의경신신호교환 ( 빠른컨버젼스시간 ) 이웃한라우터와라우팅테이블교환링크상태정보만을교환

13 Section 03 라우팅프로토콜의구현사례 마스터텍스트스타일을편집합니다 역내라우팅프로토콜의예둘째수준 RIP (Routing Information Protocol) 셋째수준 RIPv2 (RFC1723) 넷째수준 HELLO 다섯째수준 IGRP (Internet Gateway Routing Protocol) OSPF (Open Shortest Path First) 역외라우팅프로토콜의예 EGP(Exterior Gateway Protocol) BGP(Border Gateway Protocol)

14 HELLO Protocol 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째 경로수준설정정보의전송간격 :15 초셋째 거리수준벡터형경로설정프로토콜넷째수준다섯째거리수준 NSFNET 을형성하고있는라우터들사이에서사용되는프로토콜 경로선택기준 : 홉수가아닌네트워크지연을바탕으로한경로제어 지연시간 ( 거리 ) 이 30 초이상이되면경로정보가보이지않도록설정

15 IGRP (Internet Gateway Routing Protocol) 기법 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째 경로설정수준정보전송간격 :90 초셋째 거리수준벡터형프로토콜넷째 인접수준라우터간경로설정정보를교환다섯째수준 시스코 (Cisco) 사의경로설정프로토콜로시스코라우터들사이에서사용 경로선택기준 : 거리정보 ( 지연시간, 대역폭, 채널점유도, 버스의신뢰성 등으로구성 ) 지연시간 : 미디어를통해목적지까지가는데걸리는시간 채널점유도 : 대역폭이현재어느정도사용되고있는지를나타냄 버스신뢰성 : 한시점에서의에러율을나타냄

16 EGP (Exterior Gateway Protocol) 기법 마스터 역외환경이란텍스트? 스타일을편집합니다둘째수준 EGP 셋째수준넷째수준프로토콜다섯째수준 경로제어정보를교환하는두 IP 라우터가서로다른두 AS 에속할때를말함 역외환경에서라우터가도착가능성정보를다른 AS 에알리기위해사용하는 NSFNET 이나 DDN ( 국방데이터망 ) 과같은대규모백본 (backbone) 네트워크에서사용 각 AS 는자체 AS 에도착할가능성을알리기위해 EGP 를사용 다른 AS 에속한라우터에경로에대한제어정보를교환하여그라우터와인접관계를맺음

17 BGP (Border Gateway Protocol) 기법 BPG 의배경 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준셋째수준넷째수준위해 BGP가등장다섯째수준 도메인과도메인사이 (Inter-domain) 의라우팅프로토콜 초기에는 EGP(Exterior Gateway Protocol) 가사용 인터넷이확장될수록라우팅시순환발생등의심각한문제를해결하기 BGP 의동작 서로다른 AS ( 관리도메인 ) 속한 BGP 라우터가통신하기위해서는다른 네트워크의중계없이하나의네트워크로직접연결 한 AS 내에복수개의 BGP 라우터가있는경우, BGP 라우터들은그 AS 에 대한일관된정보와 AS 외부통로로서의역할을수행하기위해서로를 인식하고정보를교환 초기에전체경로테이블의내용을교환하고, 이후에는변화된것만을교환

18 BGP 의동작 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째 경로수준경신전문에는최적의경로만을전송셋째수준넷째있게수준수행다섯째수준 BPG 라우터는특정목적지에대한모든타당한경로를유지 정보의교환은 TCP(Transmission Control Protocol) 을통해신뢰성 BGP 는 RIP 와같은거리벡터 (Distance Vector) 에기본한라우팅알고리즘 거리벡터알고리즘이가지고있는무한경로값 (Counting to infinity) 과 같은단점이없음 ( 목적지까지도달하는데경유하는 AS의순서를전송하기때문 )

19 Section 04 OSPF 라우팅프로토콜 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째한계에수준이름셋째수준넷째수준개발다섯째수준 RIP 가더이상대규모의이질적인네트워크사이의라우팅을수행하기에는 IETF(Internet Engineering Task Force) 에서는 SPF (Shortest Path First) 알고리즘기반의인터넷에적용하기위한 IP 라우팅알고리즘 그결과로 OSPF(Open Shortest Path First) 가탄생 OSPF 표준은 RFC 1247( 후에 RFC 1583; OSPF Version 2 로대체 ) 로발표

20 OSPF 의동작 OSPF 라우터는처음부팅시, 헬로 (Hello) 패킷의교환에의해이웃한 마스터라우터를텍스트서로인식스타일을. 편집합니다둘째수준셋째수준넷째수준다섯째수준 어떤네트워크에접속된복수개의라우터중에서, 그네트워크를대표하여 경로정보의생성및분배책임을지는지명 (Designated) 라우터를선정하고, 이는새로인식된라우터와경로정보를교환하여동기화. OSPF 라우터는자신의경로테이블에대한정보를 LSA(Link State Advertisement) 라는자료구조를통하여주기적으로혹은라우터의상태가 변화되었을때전송 이 LSA 는해당영역의모든라우터에게알려지게됨 한영역에속한모든라우터는같은정보를공유

21 영역간의정보공유과정 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준토폴로지와다른영역에대한정보를획득셋째수준넷째수준내부라우터에게전송다섯째수준 영역경계라우터는 AS 의백본네트워크에연결되어있어서, 다른영역경계 라우터와영역에대한요약 (Summary) 정보를주고받음으로써 AS 의 자신의영역에속하지않은모든목적지에대한경로를계산한다음, 이를 내부라우터는다른영역에속하는목적지로전송할때어느영역경계 라우터로패킷을전송할지를결정 OSPF 라우터는영역내부, 영역외부, AS외부의경로에대한정보를얻어토폴로지데이터베이스를구축

22 OSPF 의특징 마스터텍스트스타일을편집합니다기능을제공둘째수준셋째수준넷째수준모든경로에트래픽을분산시켜전송다섯째수준 사용자에의한경로의지정, 가장경제적인경로의지정, 복수경로의선정등의 토폴로지에관한정보가전체네트워크상의라우터에서동일하게유지 여러종류의서비스를제공하기위하여분리된트리를사용하고, 동일한비용을갖는 OSPF 는링크상태 (Link State) 라우팅알고리즘으로서, 라우터간에변경된 최소한의부분만을교환 라우터의계위를설정함에의해확장성과대규모네트워크에적용할수있는특성 RIP와같이특정도메인안에서적용할수있는도메인내의 (Intra-domain) 라우팅프로토콜이갖는여러단점을해결 ( 단점 ) 프로토콜자체가복잡 인터넷을비롯하여대부분의대규모 IP 네트워크인경우, OSPF의적용은일반화

23 OSPF 의경로선정과적응특성 OSPF 경로선정 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준같은사항을고려셋째수준 OSPF 메트릭스의기본값은대역폭을근거로산출넷째수준다섯째수준 OSPF 메트릭스값조정 (Tuning), 지역간트래픽제어 (Control), 로드밸런싱등과 지역간트래픽제어에서단한대의지역경계라우터만이존재하는경우, 그지역에 속하지않는모든트래픽은지역경계라우터로전송 OSPF 적응특성 변화가발생하면매우신속하게그변화에적응 라우팅적응 (Convergence) 은장애발생감지와새로운경로모색으로구성 장애발생즉시감지해낼수있으며, 장애를감지한라우터는변경된정보를 포함하는링크상태패킷을해당지역의모든라우터에전송 이와같은패킷을수신한모든라우터는 SPF(Shortest Path First) 알고리즘을 이용해전경로를재계산

24 Section 05 RIP 라우팅프로토콜 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째수준셋째수준위한라우팅프로토콜로개발넷째수준다섯째수준 RIP (Routing Information Protocol) 기법 RIP 는처음에제록스사의 XNS(Xerox Network System) 에서사용하기 후에 RIP 는 BSD 버전 UNIX 의 TCP/IP 프로토콜환경에서 routed 라는 프로세스형태로구현되면서일반에널리알려짐 RFC 1058 인터넷의표준라우팅프로토콜 RIP 가빠르게적용될수있었던이유 RIP 의간결성과견고성 구현이쉽고견고한라우팅프로토콜의등장이인터넷에서요구사항

25 RIP 의동작 마스터텍스트스타일을편집합니다둘째최적수준경로결정의판단기준셋째수준넷째수준네트워크를경유함을알수있음다섯째수준 RIP 는거리벡터 (Distance vector) 에근거한알고리즘 - 목적지까지의거리가 RIP 에서는거리값으로서각경유네트워크에홉 (Hop) 값을부여 즉어떤목적지까지의홉 ( 경로값 ) 이 2 라면, 그목적지까지가기위해서는 2 개의 간결하며견고한특성 요청 과 응답 이라는 2가지종류의패킷이존재 주기적전송의경우는, 특정목적지에대한정보가일정기간동안 (Timeout:180초) 이웃라우터로부터전송되지않으면무효 (invalid) 목적지로간주 각목적지에대한정보는주기적으로이웃라우터에게전송되어야함 RIP는 30초에한번씩자기의목적지정보전체를이웃라우터에게전송 특정목적지정보가변경되었을때, 변경된정보를이웃라우터에게알려줌

26 RIP 의기능 홉계수제한 (Hop Count Limit) 마스터 텍스트거리값을계산하기스타일을위한것편집합니다둘째수준 네트워크를하나씩통과할때마다 1씩증가. 셋째수준 최대홉크기를 15로제한함넷째 수준보류 (Hold Down) 다섯째수준 어느하나의경로가무효가되었을때, 이경로의무효를검출한라우터는이를이웃한라우터에게알려주게됨 무효화된경로에대한정보는어느일정시간동안경신하지않고유지 수평분리 (Split Horizon) 하나의네트워크 N에인접한라우터 A가 N에대한정보를라우터 B에게전송했을때, 라우터 B는이정보를다시라우터 A에게전송하지않도록함 인접한두라우터사이의라우팅순환을방지 포이즌리버스 (Poison Reverse Update) 라우팅의경로값이계속적으로증가하는경우, Poison Reverse 경신전문이 라우팅순환경로를삭제하고 'Hold-Down 상태로유지

27 RIP 의특성 마스터텍스트스타일을편집합니다 RIP는홉계수가 15를넘어서는인터넷과같은큰규모의네트워크에는둘째수준셋째수준제한하는단점. 넷째수준다섯째 경로수준테이블의전체를매 30초마다전송하므로효율적인네트워크대역폭 적합하지않고, 서브넷마스크를지원하지않으므로 IP 주소영역의활용을 사용을제한. 최적경로를산출하기위한정보로서홉 ( 거리값 ) 만을고려하므로, RIP 가 선택한경로가최적의경로가아닌경우가발생할수있으며, RIP 의 단점들을보완한 RIP 버전 2 가개발 널리사용되지는않고있음.

28 요약 네트워크계층마스터텍스트스타일을편집합니다 라우팅기능둘째수준 네트워크계층은종단간패킷전송을취급하는계층셋째수준 라우팅기법넷째수준 글로벌라우팅 vs. 분산라우팅다섯째수준 라우팅알고리즘 : 네트워크계층의소프트웨어, 최적의경로를선택하도록구성 정적라우팅기법 : 최단경로라우팅, 플러딩 (flooding), 흐름기반라우팅 동적라우팅기법 : 거리벡터라우팅, 링크상태라우팅 디폴트라우팅기법 역내라우팅프로토콜의예 RIP (Routing Information Protocol), RIPv2 HELLO IGRP (Internet Gateway Routing Protocol) OSPF (Open Shortest Path First) 역외라우팅프로토콜의예 EGP(Exterior Gateway Protocol) BPG(Border Gateway Protocol)

29 숙제 교재 Chapter_06 연습문제 4 번, 8 번, 12 번 마스터텍스트스타일을편집합니다 제출방법 : (hhchoi@hknu.ac.kr) 둘째 제출기한수준: 1주일셋째넷째수준다섯째수준 29

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0. 들어가기 전 7 장. IP 프로토콜의 이해 (2) - 라우팅 컴퓨터네트워크 1 이번시간의학습목표 라우팅기능을이해하고관련프로토콜을알아본다. 간단한라우팅프로토콜 거리-벡터프로토콜 RIP(Routing Information Protocol) 링크상태프로토콜 OSPF(Open Shortest path First) 외부라우팅프로토콜 BGP(Border Gateway Protocol)