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Intra-AS 라우팅
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개요Intra-AS 라우팅을 위해 최적의 경로를 계산하는 알고리즘은 라우팅의 전달 내용, 방법 및 계산하는 방식에 따라 거리 벡터 알고리즘과 링크 상태 알고리즘으로 분류
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거리 벡터 알고리즘(Distance Vector Algorithm)
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네트워크 이론에서 최단 경로(Shorter Path)를 구하는 벨만-포드(Bellman-Ford) 알고리즘에 기반을 두고 있음
- 벨만-포드 알고리즘 : 가중치를 갖는 방향(Directed) 그래프에서 최단 경로 문제를 푸는 알고리즘이며, 이때 간선의 가중치는 음수일 수도 있음
- 각 라우터는 자신으로부터 다른 모든 라우터에 이르는 거리 정보(즉, 라우팅 테이블 자체)를 주기적으로 인접한 라우터와 서로 교환
- 각 라우터는 목적지(라우터 또는 호스트)별로 자신이 가지고 있는 라우팅 테이블 상의 거리와 다른 라우터로부터 받은 거리로부터 그 목적지에 이르는 더 짧은 거리를 구하여 자신의 라우팅 테이블을 갱신
- 계산한 결과치가 인접 라우터들끼리 교환되고 갱신되는 과정이 반복되면, 점차 모든 라우터들의 라우팅 테이블은 목적지에 이르는 거리가 최단 거리에 수렴하게 됨
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링크 상태 알고리즘(Link State Algorithm)
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주변 상태 방송거리 벡터형 프롴토콜에서는 라우팅 테이블 정보 전체를 인접 라우터 간에 교환하는 데 비해, 링크 상태 알고리즘에 기반한 프로토콜에서는 각 라우터가 인접 라우터에 이르는 시간(Link-delay) 등 자신의 링크 상태(Link-state)를 네트워크 내의 모든 라우터에게 방송형태로 전달
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전체의 토플로지 파악방송한 링크 상태 정보를 토대로 전체의 네트워크 토플로지를 파악
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최단 경로 산출전체 정보에 입각해 각 라우터는 딕스트라(Dijkstra) 알고리즘을 수행하여 자신을 루트(root)로 하여 각 목적지에 이르는 최단 경로 트리(Shortest Path Tree)를 구하고, 그에 따라 라우팅 테이블을 갱신함
- 딕스트라 알고리즘 : 벨만-포드 알고리즘과 동일한 작업을 수행하고 실행 속도도 더 빠르지만, 가중치가 음수인 경우는 처리할 수 가 없음
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알고리즘의 비교
- 거리 벡터 알고리즘에서는 최적 경로를 구하는 척도(Routing Metric)를 단순히 홉 수로 처리
- 링크 상태 알고리즘에서는 지연 시간이나 대역폭의 의미도 수용할 수 있는 비용으로 정의
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| 거리 백터 알고리즘 | 링크 상태 알고리즘 | |
| 전송대상 | 인접 라우터 | 모든 라우터 |
| 라우팅 정보 | 모든 라우터까지의 거리 정보 | 인접 라우터까지의 링크 비용 |
| 최단 경로 알고리즘 | 벨만 포드 알고리즘 | 딕스트라 알고리즘 사용 |
| 라우팅 프로토콜 예 | RIP | OSPF |
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RIP(Routing Information Protocol)
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개요
- RIP은 거리 벡터 알고리즘을 사용하는 대표적인 라우팅 프로토콜로, 작은 규모의 네트워크에서 사용되는 간단한 라우팅 프로토콜
- RIP에서 사용되는 거리 벡터 값은 홉 수인데, 홉 수란 통과하는 라우터의 수를 의미
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패킷RIP는 요청과 응답의 2가지 패킷으로 구성
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요청 패킷처음 부팅 시 이웃 라우터에게 라우팅 테이블 정보를 요청할 경우와 특정 목적지 정보가 타임아웃 되었을 때, 이를 갱신하기 위해 사용
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응답 패킷
- 목적지에 대한 라우팅 정보를 실제로 담고 있는 패킷으로, 이웃 라우터에게 매 30초마다 주기적으로 라우팅 정보를 전송하는 데 사용
- 응답 패킷은 자신의 라우팅 테이블에 변화가 생겼을 때, 이를 알리기 위해 사용되기도 함
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문제점
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지속 수렴RIP는 라우팅 정보를 매 30초마다 이웃 라우터에게만 보내므로, 네트워크 토플로지가 변화되었을 때 네트워크의 모든 라우터들이 이 상황을 반영하는데 많은 시간이 소요되므로, 국지적인 변화가 네트워크 전체에 매우 느리게 전파됨
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불안정성
- 경로에 라우팅 루프가 발생하여 목적지에 이르는 경로 설정이 이루어지지 않을 수 있으며, 이는 RIP가 목적지에 이르는 거리만을 대상으로 갱신 과정을 수행하고, 그 거리에 대응하는 경로는 확인하지 않는 데에 원인이 발생됨
- RIP에서는 홉 수가 15를 초과하면 목적지에 이르는 경로가 없다고 간주함
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불안정에 대한 대책
- RIP에서는 트리거 갱신(Triggered Update), 수평 분할(Split Horizon), Poison Reverse 등의 대책이 있음
- 수평 분할과 Poison Reverse에서는 이웃 라우터에게 라우팅 테이블을 보낼 때, 그 이웃 라우터로 부터 받았던 정보로 갱신되었던 라우팅 엔트리를 삭제하거나 거리를 무한대로 설정함으로써 라우팅 루프의 가능성을 제거
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OSPF(Open Shortest Path First)
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개요
- 링크 상태 알고리즘을 적용한 대표적인 프로토콜로, 링크에서의 전송 시간을 링크 비용(거리)으로 사용하며 각 목적지 별 최단 경로를 딕스트라 알고리즘을 통해 알아냄
- 서브넷 마스크를 지원함으로써 가변 길이 서브넷으로 구성된 네트워크의 경로 제어가 가능
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특징
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RIP에 비해 네트워크에 변화가 생겼을 때 상대적으로 짧고 간단한 링크 상태 정보를 교환하고 플러딩(Flooding)과정을 통해 데이터베이스를 신속히 갱신
- 플러딩[Flooding] - 라우팅 프로토콜에 참가하는 모든 노드가 다른 모든 노드로부터 링크 상태 정보를 가져오는 과정
- 지역적인 장애 발생이나 복구, 서브넷의 추가, 삭제, 링크 또는 라우터의 과부하 등 네트워크의 구성과 상태에 대한 변화는 모든 라우터의 라우팅 테이블에 즉각 반영되기 때문에 네트워크가 안정적임
- 전송 지연, 전송 속도 등 여러 가지 척도 중에서 관리자가 환경에 맞게 선택할 수 있음
- 라우터 간에 인증 기능을 수행할 수 있으며, 이를 통해 관리자의 허가 없이 라우터에 접속하고 네트워크를 무단으로 이용하지 못하도록 통제가 가능
- 트래픽을 경감시키기 위해 영역(네트워크의 논리적으로 분할된 영역)이라는 개념을 도입하여 불필요한 경로 제어 프로토콜의 점유율을 감소시킴
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