라우팅 프로토콜

라우팅 프로토콜 상세 설명

라우팅 프로토콜은 네트워크에서 패킷이 목적지까지 효율적으로 도달할 수 있도록 최적의 경로를 결정하는 규칙과 알고리즘의 집합입니다. 라우터는 이러한 프로토콜을 사용하여 네트워크 정보를 교환하고 라우팅 테이블을 업데이트합니다.

라우팅 프로토콜은 크게 정적 라우팅과 동적 라우팅으로 나눌 수 있습니다.

1. 정적 라우팅 (Static Routing)

네트워크 관리자가 수동으로 라우팅 테이블에 경로를 직접 입력하는 방식입니다. 네트워크 규모가 작거나 토폴로지 변화가 거의 없는 환경에 적합합니다.

장점: 설정이 간단하고 네트워크 오버헤드가 적습니다. 보안성이 높습니다.

단점: 네트워크 변화에 대한 관리 부담이 크고, 대규모 네트워크에서는 비효율적입니다.

2. 동적 라우팅 (Dynamic Routing)

라우터들이 서로 통신하며 네트워크 정보를 자동으로 교환하고 최적의 경로를 학습하여 라우팅 테이블을 업데이트하는 방식입니다. 네트워크 규모가 크거나 토폴로지 변화가 잦은 환경에 적합합니다.

동적 라우팅 프로토콜은 작동 방식에 따라 다시 여러 종류로 나뉩니다. 또한, 라우팅이 이루어지는 범위에 따라 IGP(Interior Gateway Protocol)와 EGP(Exterior Gateway Protocol)로 구분됩니다.

2.1. 동적 라우팅 프로토콜 종류

가. 거리 벡터 라우팅 프로토콜 (Distance-Vector Routing Protocol)

인접한 라우터와 라우팅 정보를 교환하고, 목적지까지의 '거리'(일반적으로 홉 카운트)를 기준으로 최적 경로를 결정합니다. Bellman-Ford 알고리즘을 기반으로 합니다.

• 작동 방식:
  • 각 라우터는 목적지 네트워크까지의 거리 정보(벡터)를 가지고 있습니다.
  • 인접 라우터에게 자신의 라우팅 테이블 전부 또는 일부를 주기적으로 전송합니다.
  • 수신한 정보를 바탕으로 자신의 라우팅 테이블을 업데이트합니다.
• 특징:
  • 구현이 비교적 간단합니다.
  • 'Routing by rumor'라고도 불리는데, 인접 라우터가 제공하는 정보에 의존하기 때문입니다.
  • 컨버전스(네트워크 변화 정보를 모든 라우터가 인지하고 최적 경로를 다시 계산하는 과정) 시간이 비교적 느리고, 라우팅 루프 발생 가능성이 있습니다. (Split Horizon, Poison Reverse 등의 기법으로 해결하려 함)
• 주요 프로토콜:
  • RIP (Routing Information Protocol):
    • 가장 오래된 거리 벡터 프로토콜 중 하나입니다.
    • 홉 카운트를 메트릭으로 사용하며, 최대 홉 수는 15로 제한됩니다. (16은 Unreachable)
    • RIPv1 (클래스풀 라우팅), RIPv2 (클래스리스 라우팅, VLSM 지원), RIPng (IPv6 지원) 등이 있습니다.
    • 주기적으로 (기본 30초) 라우팅 테이블을 브로드캐스트(RIPv1) 또는 멀티캐스트(RIPv2)합니다.
    • 소규모 네트워크에 적합합니다.
  • IGRP (Interior Gateway Routing Protocol): Cisco에서 개발한 독자적인 거리 벡터 프로토콜 (현재는 EIGRP로 대체)
  • EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol): Cisco에서 개발한 고급 거리 벡터 프로토콜 (하이브리드라고도 불림)

나. 링크 스테이트 라우팅 프로토콜 (Link-State Routing Protocol)

네트워크 토폴로지에 대한 완전한 정보를 각 라우터가 공유하고, 이 정보를 바탕으로 각 라우터가 독립적으로 최적 경로를 계산합니다. Dijkstra 알고리즘 (SPF: Shortest Path First)을 기반으로 합니다.

• 작동 방식:
  • 각 라우터는 자신의 링크 상태 정보 (Link State Advertisement, LSA)를 생성합니다. (자신에게 연결된 링크, 이웃 라우터 정보 등)
  • 생성된 LSA는 네트워크 내의 모든 다른 라우터에게 플러딩(Flooding)됩니다.
  • 각 라우터는 수신한 LSA를 모아 LSDB(Link State Database)를 구축합니다. (네트워크 토폴로지 지도)
  • LSDB를 사용하여 SPF 알고리즘을 실행하고, 각 목적지까지의 최단 경로 트리를 생성합니다.
  • 생성된 최단 경로 트리를 기반으로 라우팅 테이블을 구성합니다.
• 특징:
  • 네트워크 변화 발생 시 해당 정보만 플러딩되므로 컨버전스 시간이 빠릅니다.
  • 각 라우터가 전체 네트워크 토폴로지를 파악하고 있어 라우팅 루프 발생 가능성이 낮습니다.
  • 거리 벡터 방식보다 많은 메모리와 CPU 자원을 사용합니다.
  • 대규모 네트워크에 적합하며 계층적인 네트워크 설계가 가능합니다.
• 주요 프로토콜:
  • OSPF (Open Shortest Path First):
    • 가장 널리 사용되는 링크 스테이트 프로토콜입니다.
    • 코스트(Cost)를 메트릭으로 사용하며, 대역폭을 기반으로 자동 계산되거나 수동으로 설정 가능합니다.
    • Area라는 개념을 사용하여 네트워크를 분할하고 라우팅 정보 교환 범위를 제한하여 확장성을 높입니다.
    • 다양한 네트워크 형태를 지원합니다.
  • IS-IS (Intermediate System to Intermediate System): OSPF와 유사한 링크 스테이트 프로토콜로, 주로 대규모 ISP 네트워크에서 사용됩니다.

다. 경로 벡터 라우팅 프로토콜 (Path-Vector Routing Protocol)

주로 AS(Autonomous System) 간의 라우팅에 사용되는 프로토콜입니다. 목적지 네트워크까지의 경로 상에 어떤 AS들을 거쳐왔는지 (경로 정보)를 중요하게 고려하여 최적 경로를 결정합니다.

• 작동 방식:
  • 라우팅 업데이트 시 목적지 네트워크와 함께 해당 목적지까지 도달하기 위해 거쳐야 하는 AS들의 목록(경로 정보)을 전달합니다.
  • 수신한 경로 정보를 기반으로 정책에 따라 최적 경로를 선택합니다.
  • 경로 정보에 자신의 AS가 포함되어 있으면 라우팅 루프를 쉽게 감지하고 방지할 수 있습니다.
• 특징:
  • AS 단위의 라우팅 정책 적용이 용이합니다.
  • 인터넷과 같은 대규모 상호 연결된 네트워크에 적합합니다.
  • 거리 벡터나 링크 스테이트에 비해 컨버전스 속도가 느릴 수 있습니다.
• 주요 프로토콜:
  • BGP (Border Gateway Protocol):
    • 현재 인터넷에서 AS 간 라우팅을 위해 유일하게 사용되는 EGP 프로토콜입니다.
    • 경로 속성(Path Attributes)이라는 다양한 정보를 기반으로 복합적인 정책을 적용하여 최적 경로를 결정합니다.
    • TCP 179번 포트를 사용하여 인접 라우터(Peer)와 연결을 맺고 라우팅 정보를 교환합니다.
    • iBGP (동일 AS 내 BGP 라우터 간)와 eBGP (다른 AS 간 BGP 라우터 간)로 구분됩니다.

2.2. IGP와 EGP

동적 라우팅 프로토콜은 적용 범위에 따라 다음과 같이 분류됩니다.

• IGP (Interior Gateway Protocol):
  • 하나의 자율 시스템(Autonomous System, AS) 내부에서 라우팅 정보를 교환하기 위해 사용됩니다.
  • AS는 단일 관리 주체에 의해 관리되는 라우터 및 네트워크의 모음입니다.
  • 예: RIP, OSPF, EIGRP, IS-IS
• EGP (Exterior Gateway Protocol):
  • 서로 다른 자율 시스템(AS) 간에 라우팅 정보를 교환하기 위해 사용됩니다.
  • 인터넷과 같이 여러 AS가 상호 연결된 환경에서 사용됩니다.
  • 예: BGP

3. 주요 라우팅 프로토콜 요약

프로토콜	유형	알고리즘	메트릭	AS 범위	특징
RIP	거리 벡터	Bellman-Ford	홉 카운트	IGP	설정 간단, 최대 홉 수 제한(15), 소규모 네트워크 적합
OSPF	링크 스테이트	Dijkstra (SPF)	코스트 (대역폭 기반)	IGP	컨버전스 빠름, 계층적 구조(Area), 대규모 네트워크 적합
BGP	경로 벡터	경로 속성 기반 정책	경로 속성	EGP	AS 간 라우팅, 정책 기반, 인터넷 핵심 프로토콜

결론

라우팅 프로토콜은 현대 네트워크 통신의 핵심 요소입니다. 네트워크의 규모, 복잡성, 요구사항에 따라 적절한 라우팅 프로토콜을 선택하고 구성하는 것이 중요합니다. 거리 벡터, 링크 스테이트, 경로 벡터와 같은 다양한 유형의 프로토콜은 각각의 장단점과 특징을 가지고 있으며, IGP와 EGP로 나뉘어 네트워크의 내부 및 외부 라우팅을 담당합니다.