[Network] 인터네트워킹
인터네트워킹
인터네트워킹
- 둘 이상의 서로 다른 네트워크를 연결하는 기능 (Inter + Networking)
- 인터네트워킹 기능을 수행하는 시스템(장비)를 통상적으로 게이트웨이라고 부름.
- 게이트웨이는 기능에 따라 종류가 다양하지만, 일반적으로 리피터, 브리지, 라우터 로 구분.
- 특별히 3계층 까지의 기능을 수행하며 인터네트워킹을 수행하는 게이트웨이는 라우터이다.
게이트웨이
- 인터네트워킹 기능을 수행하는 시스템을 통상적으로 게이트웨이라고 부름.
- 게이트웨이는 기능에 따라 종류가 다양하지만, 일반적으로 리피터, 브리지, 라우터 로 구분.
1. 라우터
- OSI 7계층의 3계층(Network)에서 사용하는 중개 장비이며 1계층을 포함한 2계층을 포함한 3계층의 기능도 지원함.
- 라우터의 가장 큰 특징은 3계층의 IP주소를 이해할 수 있음.
- 3계층은 경로선택 기능을 제공하므로 임의의 네트워크에서 들어온 데이터를 어디로 전달할거냐는 경로선택 기능지원.
(라우터안에 라우팅 테이블이 있음.)
2. 브리지
- OSI 7계층의 2계층(Data Link)에서 사용하는 중개 장비이며 1계층을 포함한 2계층의 기능도 지원함.
- 기본적으로 MAC(물리적 하드웨어 주소)를 이해할 수 있음. MAC은 네트워크카드 주소 혹은 랜카드 주소 라고 보면됨.
3. 리피터
- OSI 7계층의 1계층(Physical)에서 사용하는 중개 장비이며 1계층의 기능만을 지원함.
- 물리적인 신호를 증폭해주는 장비. 호스트 A와 B를 네트워크 연결을 한다 했을 때, 거리가 멀어질수록 감쇠가 일어나
기 때문에 증폭이 필요함. 단점으로는 잡음도 같이 증폭시킴.
브리지
- 연결되는 LAN이 다른 종류일 경우 프레임 해석, 변환 등의 복잡한 작업 필요
- 브리지에 연결되는 LAN종류만큼 MAC/물리계층을 처리해야 함.
1. 트랜스페런트 브리지 (Transparent Bridge)
- 라우팅 기능을 사용자에게 투명하게 보여줌
- 공유 버스에서 구현되는 CSMA/CD 방식과 토큰 버스 방식에서 사용
- 간편하지만, 효율적이지 못함.
- 브리지 사용자는 프레임에 라우팅 정보를 추가하지 않아도 됨.
- 트랜스페런트 브리지가 제대로 동작하려면 라우팅 테이블 정보가 정확해야 함.
브리지의 수행 동작
- 프레임의 송수신자가 동일 방향에 위치하면 수신 프레임 무시.
- 프레임의 송수신자가 다른 방향에 위치하면 수신자 방향으로 프레임 중개
라우팅 테이블
- LAN이 동작하면서 자동으로 생성
- 네트워크에서 라우팅 정보를 얻는 방식으로는 역방향 학습(Backward Learning) 알고리즘 사용.
스패닝 트리
앞서 쓴 역방향 학습을 이용하면 라우팅 정보를 효과적으로 얻을 수 있지만 아래 그림처럼 네트워크에 이중 경로가 존재하면 잘못된 라우팅 정보를 얻을 수 있다. 이러한 문제를 해결하려면 이중 경로가 존재하지 않도록 네트워크를 설계해야 한다. 하지만 네트워크 설계 과정에서 순환 구조가 불가피하게 만들어지면 네트워크의 논리적인 연결 상태를 비순환 형태로 간주함으로써, 역방향 학습 알고리즘이 올바르게 동작하도록 해야 함. 이러한 네트워크의 비순환 구조를 스패닝 트리 라고 하고, 이를 지원하는 알고리즘이 스패닝 트리 알고리즘이라 함.
2. 소스 라우팅 브리지 (Source Routing Bridge)
- 링 구조의 네트워크에서 사용
- 송신자가 전송 프레임 내에 경로 정보를 제공
- 브리지는 프레임 내의 경로 정보를 이용하여 중개
IP 인터네트워킹
- 인터넷에서 네트워크를 연결하는 방식
- 패킷 중개 기능은 IP 프로토콜이 수행
IP 인터네트워킹의 구조
라우터 A는 이더넷과 PPP 인터페이스를 지원하고 라우터 B는 PPP와 ATM 인터페이스를 지원한다고 가정한다. 이들을 이용해 이더넷과 ATM이라는 상이한 네트워크 인터페이스를 지원하는 사용자 간의 연결 구조가 가능함을 알 수 있다.
- 송신호스트에서 라우터 A까지는 이더넷으로 연결(왼쪽 검은선)
- 라우터 A에서 라우터 B까지는 PPP로 연결
- 라우터 B에서 수신호스트까지는 ATM으로 연결(오른쪽 검은선)
양쪽 라우터는 MAC계층의 차이를 해결하는 기능이 필요
- 라우터 A는 입력된 이더넷 헤더를 PPP 헤더로 변환
- 라우터 B는 입력된 PPP헤더를 이더넷 헤더로 변환
인터넷 라우팅
라우터의 역할은 IP 데이터그램을 적적한 경로로 전달하는 것. 그러기 위해서는 인터넷의 전체 구성과 현재 상태에 대한 정보를 활용해 경로를 선택해야함. 대표적인 라우팅 방식으로는 고정 경로 배정과 적응 경로 배정이 있음.
1. 고정 경로 배정 (Fixed Routing)
- 송수신 호스트 사이에 영구 불변의 고정 경로를 배정
- 간단하지만 효율적인 라우팅이 가능하다는 장점이 있음
- 트래픽 변화에 따른 동적 경로 배정이 불가능하다는 단점이 있음.
가정
1. 라우터 R3와 R7로 연결한 선로가 다른 선로보다 고속 통신을 지원
2. 리우터 R1, R4, R6이 연결된 네트워크 Net.2가 라우터 R2, R5, R8쪽의 네트워크 Net.4보다 덜 붐빔
(a) 라우터 R1을 정보를 통한 라우팅 경로
Net.3네트워크로 가기위한 경로
- Net.3 네트워크과 인접한 라우터는 R4이기 때문에 R4로 선택
Net.4네트워크로 가기위한 경로
- Net.4 네트워크와 인접한 라우터는 R2,R3 이지만 사전에 R3과 R7은 고속이라 가정했으니 R3을 선택
Net.5네트워크로 가기 위한 경로
- Net.5 네트워크와 인접한 라우터는 R6,R8이지만 R8로 돌아가는것보단 가까운 R6를 거쳐가는게 빠르니 R6를 선택
2. 적응 경로 배정 (Adaptive Routing)
- 인터넷 연결 상태가 변하면 이를 전달 경로 배정에 반영.
- 특정 네트워크나 라우터가 비정상적으로 동작하는 경우 혹은 네트워크의 특정 위치에서 혼잡이 발생하는 경우 등 연결
상태가 변하면 데이터그램의 전달 경로에 반영함.
- 라우터 입장에서 수시로 라우팅 테이블을 업데이트 해줘야하기 때문에 경로 결정 과정에서 라우터의 부담이 증가하며
라우터 사이의 시간적인 정보의 불일치성 문제가 항상 존재하는 단점이 존재함.
3. 자율 시스템 (Autonomous System)
- 동일한 라우팅 특성으로 동작하는 논리적인 단일 구성체
내부 라우팅 프로토콜
- 자율 시스템 내부의 내부 라우터끼리 사용하는 공통 프로토콜. RIP, OSPF 프로토콜 등
외부 라우팅 프로토콜
- 자율 시스템 간에 사용하는 라우팅 프로토콜. BGP 프로토콜 등
