라우터(3계층 장비)

라우터의 동작 방식과 역할

경로 지정(핵심)

• 라우터의 가장 중요한 역할로, 경로 정보를 모아 라우팅 테이블을 만들고 패킷이 라우터로 들어오면 패킷의 도착지 IP주소를 확인해 경로를 지정하고 패킷을 포워딩함

• 현대 인터넷에서는 단말부터 목적지까지의 경로를 모두 책임지는 것이 아니라 인접한 라우터까지만 경로를 지정하면 인접 라우터에서 최적의 경로를 다시 파악한 후 라우터로 패킷을 포워딩함
• 네트워크를 한 단계씩 뛰어넘는다는 의미로 이 기법을 홉-바이-홉(Hop-by-Hop) 라우팅이라고 부름. 인접한 라우터를 넥스트 홉이라고 함
• 라우터는 패킷이 목적지로 가는 전체 경로를 파악하지 않고 최적의 넥스트 홉을 선택해 보내줌

라우팅 테이블

• 라우터가 패킷을 포워딩할 때 출발지는 고려하지 않음. 그래서 저장정보는 아래 내용들만 저장하고 목적지 주소 확인만 한 뒤 패킷을 넥스트 홉으로 포워딩 함
• 목적지 주소
• 넥스트 홉 IP 주소, 나가는 로컬 인터페이스

• 3계층의 IP 헤더에는 TTL이라는 필드가 있는데 이 필드는 패킷이 네트워크에 살아 있을 수 있는 시간(홉)을 제한함

• 두 개의 라우터가 서로가 서로에게 계속 패킷을 넘겨주는 라우팅 루프가 생기면 패킷이 계속 떠돌아다니게 되는 현상이 발생하는데 이를 방지하기 위해 TTL이라는 수명 값이 존재함

라우팅(라우터가 경로 정보를 얻는 방법)

• 경로 얻는 방법
• 다이렉트 커넥티드
• IP 주소 입력시 사용된 IP 주소와 서브넷 마스크로 해당 IP 주소가 속한 네트워크 주소 정보를 자동으로 알 수 있음 → 이를 이용해 해당 네트워크에 대한 라우팅 테이블 자동으로 구성
• 스태틱 라우팅
• 관리자가 목적지 네트워크와 넥스트 홉을 라우터에 직접 지정해 경로 정보 입력하는 것(많아지면 힘들다)
• 다이나믹 라우팅
• 라우터 너머의 다른 라우터의 상태 정보를 파악하고 장애가 발생하면 대체 경로로 패킷을 보내도록 하는 것
• 라우터끼리 자신이 알고있는 경로 정보나 링크 상태 정보를 교환해 전체 네트워크 정보를 학습

스위칭(라우터가 경로를 지정하는 방법)

• 10.1.1.9 IP 가 목적지인 패킷이 라우터로 들어온 경우, 라우터는 도착지 ip와 가장 가깝게 매치되는 경로 정보를 찾음(Longest Prefix Match)
• 10.0.0.0/8
• 10.1.0.0/16
• 10.1.1.0/24

• 이 중, 세번째가 가장 길게 매칭되므로 해당 Eth2 인터페이스로 패킷을 포워딩하게 됨

• 근데 이 스위칭 작업은 꽤 많은 부하가 걸리기에 , 한번 스위칭 작업을 수행하고나면 캐시에 저장해서 이용함

브로드캐스트 컨트롤

• 스위치는 패킷의 도착지 주소를 모르면 어디에 존재하는지 모르는 장비와의 통신을 위해 플러딩해 패킷을 모든 포트에 전송함
• LAN 어딘가에 도착지가 있을 수 있다고 가정하고 패킷을 전체 네트워크에 플러딩 하는 것이 LAN 안에서는 큰 성능 무리는 없음
• 도착지 NIC(네트워크 인터페이스 카드)가 자신의 주소와 패킷의 도착지 주소가 다르면 패킷을 버리기 때문에

• 반면, 라우터는 패킷을 원격지로 보내는 것을 목표로 개발되어 3계층에서 동작하고 분명한 도착지 정보가 있을 때만 통신을 허락함
• ⇒ 경로 습득 설정을 하지 않으면 패킷을 포워딩할 수 없기에 이를 이용해 브로드캐스트가 다른 네트워크로 전파되는 것을 막을 수 있음 ↔ 브로드캐스트 컨트롤/멀티캐스트 컨트롤
• 네트워크에 브로드캐스트가 많이 발생하는 경우 라우터로 네트워크를 분리하면 브로드캐스트 네트워크를 분할해 네트워크 성능을 높일 수 있음

프로토콜 변환

• 서로 다른 프로토콜로 구성된 네트워크를 연결하는 역할

• 라우터는 3계층에서 동작하는 장비이므로 3계층 주소 정보를 확인하고 그 정보를 기반으로 동작
• 라우터에 패킷이 들어오면 2계층까지의 헤더 정보를 벗겨내고 3계층 주소를 확인한 후 2계층 헤더 정보를 새로 만들어 외부로 내보냄 ⇒ 라우터에 들어올 때의 패킷 2계층 헤더 정보와 나갈 때의 패킷 2계층 헤더 정보가 다른 것