• IP주소(논리주소)를 이용하여 라우팅을 통해 원격 목적지의 컴퓨터로 데이터(패킷)를 전송
  • 같은 네트워크에 속해 있으면 스위치로만 통신이 가능하지만 다른 네트워크에 속해 있으면 라우터의 도움이 필요하다
  • 기능 : 경로 설정(라우팅), 트래픽 제어(by 경로 설정)

라우터

  • 다양한 경로정보를 수집해 최적 경로를 라우팅 테이블에 저장한 후 [라우팅]
    데이터가 들어오면 이를 참조해 전송한다 [포워딩]
  • 브로드캐스트를 하는 스위치와는 다르게 목적지가 라우팅 테이블에 없으면 그 데이터는 버린다
  • 그렇기 때문에 라우터는 경로정보를 수집하는 것이 매우 중요하다
  • 라우터가 경로설정을 할 때는 출발지는 고려하지 않고 목적지 주소만 사용한다
  • 네트워크주소를 기반으로 라우팅을 한다

라우팅 테이블

  • 목적지 주소, 넥스트홉 IP주소, 인터페이스 등이 기록된다

(1) 라우팅

  • 라우터가 경로 정보를 얻어 최적경로를 라우팅 테이블에 저장하는 것
    (1) 다이렉트 커넥티드 : 라우터가 자신의 네트워크(LAN)에 대한 라우팅 테이블을 자동으로 만드는 것 (L2수준)
    (2) 스태틱 라우팅 : 관리자가 목적지 네트워크와 넥스트홉을 라우팅 테이블에 직접 설정하는 것
    (3) 다이나믹 라우팅 : 라우터들끼리 자신의 경로정보를 주기적으로 교환해 라우팅 테이블을 만드는 것

다이나믹 라우팅 프로토콜(경로설정 프로토콜)

  • 패킷을 목적지로 최단경로로 전달하기 위해 인접한 라우터들과 경로 정보를 주고 받아 경로를 설정

  • 역할에 따른 분류
    1. 거리벡터 : 각 라우터가 인접한 라우터로부터 경로 정보를 습득하는 프로토콜 (RIP, BGP)
      • 각 라우터는 자신의 연결정보를 완성한 후 인접한 라우터에게 공유해 교환한다
      • 연결정보의 변경이 이루어지면 자신의 연결정보를 다시 인접한 라우터들에게 공유해 교환한다
      • 벨만포드 알고리즘
    2. 링크상태 : 네트워크 내의 모든 연결정보를 고려하는 프로토콜 (OSPF)
      • 다익스트라 알고리즘
  • 동작 원리에 따른 분류
    1. IGP : 하나의 자율시스템(AS) 내의 라우팅 (RIP, OSPF, BGP)
    2. EGP : AS 간의 라우팅 (BGP)
. 거리벡터 링크상태
IGP RIP, BGP OSPF
EGP BGP .
  • 링크상태 알고리즘은 네트워크 내의 서로 연결되어 있는 모든 라우터의 연결정보를 알아야 하기 때문에 IGP만 가능하다
  1. RIP
    • 경로 결정 방법 : 홉 카운트
    • 거리벡터 프로토콜
    • 최대 홉수가 15이기 때문에 소규모에서 쓰인다
    • 30초 마다 라우팅 테이블 정보를 브로드캐스팅 / 180초 경과 후에도 라우팅 정보를 받지 못하면 해당 경로 테이블에서 제거
    • 느린 정보교환, 홉수제한, 최적경로 선택에 링크속도를 제외시키는 등의 제약으로 잘 쓰지 않는다
  2. OSPF
    • 경로 설정 방법 : 링크 상태
    • 대규모
    • 링크상태 프로토콜 (대역폭이 클수록 비용이 적음)
    • 네트워크 변화 시에만 라우팅 정보 전송
  3. BGP (Border Gateway Protocol)
    • 연결형, 신뢰성 (TCP 포트사용)
    • 거리벡터 프로토콜
    • 서로 인접한 라우터들은 네트워크 연결 시 라우팅 테이블을 교환 한 후 변화 생겼을 경우에 추가적인 교환 발생

(2) 스위칭/포워딩

  • 라우팅 테이블을 참조하여 데이터를 전송하는 것
    (1) 이그잭트 매치(Exact Match) : 정확하게 정보와 매치하는 곳으로 전송
    (2) 롱기스트 프리픽스 매치(Longest Prefix Match) : 가장 비슷한 경로로 전송

ex) 목적지 : 10.1.1.9

목적지 인터페이스
10.0.0.0/8 Eth1
10.1.0.0/16 Eth3
10.1.1.0/24 Eth2
10.1.1.5/32 Eth1
10.1.2.0/24 Eth2
10.1.2.9/32 Eth3

탈락 : 10.1.2.0/24(3자리부터 불일치), 10.1.2.9/32(3자리부터 불일치), 10.1.1.5/32(4자리 불일치)
매칭정보 : 10.0.0.0/8, 10.1.0.0/16, 10.1.1.0/24
최종선택 : 10.1.1.0/24(가장 많이 일치)

★IP

  • OSI 7계층 중 네트워크 계층
  • 데이터그램(패킷) 기반의 비연결형
  • 패킷 분할/조립, 주소 지정, 경로 설정(라우팅)
  • 데이터를 수정하지 않고 전송만 함
  • IP주소 : 네트워크주소 + 호스트주소

IP 헤더

  • 버전 : IP버전(4 or 6)
  • 송신, 수신 IP주소
  • TTL(Time To Live) : 패킷이 경유할 수 있는 라우터 홉수
  • 프로토콜 : 데이터부분이 TCP / UDP 인지 기록

(1) IPv4

  • a.b.c.d : 4byte[32bit] → (4자리, 자리별 1byte[8bit]로써 0~255 10진수 범위)
  • 기본헤더 : 20byte / 확장헤더 : 40byte

  • 특징 : 비연결형, 비신뢰성, 주소 지정, 경로 설정, 최선형 서비스

  • 과거 Classful Addressing
클래스 네트워크주소 주소지정 용도
A클래스 (0~127).###.###.### N.H.H.H  
B클래스 (128~191).###.###.### N.N.H.H  
C클래스 (192~223).###.###.### N.N.N.H  
D클래스 (224~239).###.###.###   멀티캐스트용
E클래스 (240~255).###.###.###   예비용
  • 특수주소
    • 0.0.0.0 : 네트워크 자신
    • 255.255.255.255 : 브로드캐스트 주소
    • 호스트 부분이 모두 0 : 네트워크 자체주소 (ex 200.193.0.0)
    • 호스트 부분이 모두 1 : 직접적 브로드캐스트 (ex 200.193.255.255)
    • 127.0.0.1 (=127.0.0.0/8) : 루프백 주소

CIDR (Classless Inter-Domain Routing)

  • 클래스리스 네트워크
  • 기존의 클래스 방식의 IP주소 부여는 가변적이지 못하여 자원낭비가 심하였으며 고갈되는 IP주소의 단기 대책으로 나온 방안 (중기대책 : Private IP와 NAT / 장기대책 : IPv6)

  • 서브넷마스크를 사용하여 네트워크주소와 호스트주소를 한자리까지 세부적으로 정할 수 있다

  • 서브넷마스크 : 네트워크 주소로부터 서브넷팅을 위한 호스트 주소를 얻기 위해 사용
    • IP주소&서브넷마스트 = 네트워크주소
  200 193 130 200 /26
IP주소 11001000 11000001 10000010 11001000  
서브넷마스크 11111111 11111111 11111111 11000000 26bit까지
  255 255 255 192  
네트워크주소 11001000 11000001 10000010 11000000  
  200 193 130 192  
  • 네트워크 주소 : 200.193.130.192
  • 브로드캐스트 주소 : 200.193.130.255
  • 유호 IP 주소 : 200.193.130.193 ~ 200.193.130.254
  • IP 갯수 = 64-2

(2) IPv6

  • ac:d:e:f:g:h : 7byte[128bit] → (8자리, 자리별 2byte[16bit]로써 0~FF(255) 16진수 범위)
  • 기본헤더 : 40byte
  • 특징 : 주소길이 확장, 보안기능 강화(IPsec 기본), 품질기능 강화, 자동설정

ICMP

  • 목적 : IP를 보완하기 위해 -> 오류 보고, 정보 제공
    • IP : 비연결형으로 오류 보고/수정 기능이 없음, 호스트와 관리자를 위한 기능 부재
  • 메시지 유형
    1. 오류보고 메시지 : 라우터나 목적지 호스트가 패킷처리 중 생긴 문제 보고
    2. 질의 메시지 : 라우터나 호스트로부터 정보 획득 목적

ARP

  • IP(논리주소) -> MAC(물리주소) 으로 변환
  • 수신지의 MAC주소를 알아내기 위해 브로드캐스트로 요청한다
  • 수신지는 자신의 MAC주소를 유니캐스트로 응답한다
  • ARP 테이블에 정보를 저장하여 브로드캐스트를 자주 수행하면 성능이 저하되는 것을 막는다

RARP

  • ARP와 반대로 MAC(물리주소) -> IP(논리주소) 으로 변환
  • 제한된 기능 더이상 사용되지 않고 BOOTP, DHCP로 대체해 사용