Part 7. 라우터

1. 라우터 개념

1. 인터넷을 사용하기 위해서, 서로 다른 네트워크간 통신하기 위해서 그리고 브로드캐스트 영역을 나눠주기 위해서 꼭 필요 합니다.
2. 지능을 가진 경로 배정기라고 말 할 수 있습니다.
3. 자신이 가야 할 길을 자동으로 찾아서 갈 수 있는 능력을 가진 것을 말합니다.
4. 다음 두 가지 일을 합니다.

1. Path Determination(경로 결정) : 데이터 패킷이 목적지까지 갈 수 있는 길을 검사하고 어떤 길로 가는 것이 가장 적절한지를 결정합니다. 라우팅 알고리즘(라우팅 프로토콜)을 사용 됩니다.
2. Switching(스위칭) : 결정된 경로로 데이터 패킷을 보내는 것 입니다.
4. 라우팅 알고리즘

1. 라우팅 테이블을 만들어서 관리합니다. 라우팅 테이블에는 어디로 갈려면 어떻게 가라는 지도 정보가 들어 있습니다.
5. 라우터의 특성상 PC처럼 CPU도 가지고 있고, 메모리도 가지고 있고, 또 인터페이스도 가지고 있습니다.
6. 라우터는 소프트웨어와 하드웨어로 구성됩니다. 라우터에 들어가는 소프트웨어를 IOS(Internetwork Operating System)이라 고 합니다.

 

 

2. 라우팅 프로토콜/라우티드 프로토콜

1. 라우티드 프로토콜(Routed Protocol) : 말그대로 라우팅을 당하는 즉, 라우터가 라우팅을 해주는 고객을 뜻합니다. TCP/IP, IPX, AppleTalk 등 라우티드 프로토콜에 해당 합니다.
2. 라우팅 프로토콜(Routing Protocol) : 라우터에 살면서 라우티드 프로토콜들에게 목적지까지 가장 좋은 길을 갈 수 있게 해 주는 역할을 합니다. RIP, IGRP, OSPF, EIGRP 등이 있습니다. 다른 말로 라우팅 알고리즘이라고 합니다.

 

3. 스태틱 라우팅 프로토콜 / 다이내믹 라우팅 프로토콜

1. 라우팅 프로토콜은 Static 과 Dynamic 라우팅 프로토콜로 구분 합니다.
2. Static Routing Protocol

1. 가장 좋은 경로를 찾아서 일일이 입력해 주는 것입니다.
2. 라우터 자체에는 부담이 별로 없고, 라우팅 속도도 빨라지고 성능이 좋아지게 됩니다.
3. 네트워크 대역폭을 절약 할 수 있습니다.
4. 외부에 자신의 정보를 알리지 않기 때문에 보안에도 강합니다.
5. 수동으로 입력하고 문제가 발생하면 수동으로 문제를 해결해야 합니다.
2. Dynamic  Routing Protocol

1. 라우터가 할 일이 많아서 부담을 준다.
2. 라우팅 프로토콜을 이용하여 어떤 길이 가장 좋은 길인지 계산을 해야 합니다.
3. 일정 시간 마다 바뀐 정보를 확인하고 경로를 계속 업데이트 해야 합니다.
4. RIP, IGRP, OSPF, EIGRP 등이 여기에 속 합니다.  

 

4. 라우팅 테이블

1. 라우터는 목적지와 목적지를 가려면 어느 인터페이스로 가야 하는지를 자신의 라우팅 테이블에 가지고 있습니다.
2. E0 : 인더넷 인터페이스 0번을 나타냅니다.
3. S0 : 시리얼 인터페이스 0번을 나타냅니다.
4. T0 : 토큰링 인터페이스 0번을 나타냅니다.
5. 인터페이스 번호는 0부터 시작 합니다.

 

5. 라우터가 어떤 경로를 찾을 때 사용 하는 것이고, 이것은 사용하는 라우터의 프로토콜에 따라 달라지며, 또 라우터는 항상 최적의 경로를 찾아 이것을 라우팅 테이블에 유지하고 있습니다. 해당 정보는 RAM에 저장되어 전원이 꺼져도 보관됩니다.

 

6. AS 및 내/외부용 라우팅 프로토콜

1. AS(Autonomous System)

1. 하나의 네트워크 관리자에 의해서 관리되는 라우터들의 집단입니다. 쉽게 말해 한 회사나 기업, 또는 단체의 라우터 집단이라고 할 수 있습니다.
2. ISP 업체들이 보유 하고 있는 라우터 그룹이 하나의 AS가ㅏ 됩니다.
3. 라우터들은 AS 내의 라우터들만 알고 있으면 되고 AS외부로 나갈 때는 ASBR(autonomous System Boundary Router)이라는 문지기 라우터를 통해서 나갑니다.
4. ASBR은 자신의 AS와 인접해 있는 다른 AS에 대한 정보를 가지고 있으며, 들어오는 AS 나 나가는 AS에 대한 정보를 제공 하는 역할을 합니다.
1. 내/외부용 라우팅 프로토콜

1. AS 내부에서 사용하는 라우팅 프로토콜 : Interior Routing Protocol 또는 Interior Gateway Protocol(IGP)
2. AS 외부에서 사용하는 라우팅 프로토콜 : Exterior Routing Protocol 또는 Exterior Gateway Protocol(EGP)
3. Interior Routing Protocol(IGP) : RIP, IGRP, EOGRP, OSPF 등이 있다.
4. Exterior Routing Protocol(EGP) : EGP, BGP 등이 있습니다.

 

7. 라우터 구성 방법

1. 콘솔 : 기본 설정을 할 때 사용 합니다. 시리얼 포트 사용합니다.
2. 텔넷 : 라우터의 구성 일부를 변경하고자 할 경우에 사용 합니다. TCP/IP를 이용 합니다.
3. AUX(Auxiliary) : 텔넷으로 라우터 접근이 불가능하고 콘솔로 연결해서 구성하기에 너무 먼 곳에 있을 경우 모뎀을 연결하여 사용 설정 합니다.
4. 네트워크 관리 시스템(NMS) : 그래픽 방식의 지원으로 구성 방법 중 가장 쉬운 방법입니다.
5. TFTP 서버

1. 서버에서 직접 라우터로 세팅을 해주는 방식이 아닙니다.
2. 이미 다른 곳에서 만들어 놓은 라우터 구성 파일을 TFTP 서버에 저장해 두었다가 라우터로 다운로드해 주는 방식입니다.
3. 다운로드에 사용되는 프로토콜이 TFTP(Trivial File Transfer Protocol : 단순형 파일 전송 프로토콜) 입니다.

 

8. 라우터의 주요 모드

1. 라우터는 몇가지 모드 화면으로 들어가게 되는데 유저 모드, 프리빌리지드(Privileged) 모드, 구성(Configuration) 모드. 셋업(Setup) 모드, RXBOOT 모드 등이 있습니다.
2. RXBOOT 모드

1. 평소에는 사용 할 수 없습니다.
2. 라우터의 패스워드를 잊어버리거나 라우터 이미지 파일(IOS)에 문제가 생긴 경우에 복구를 위해 사용 합니다.
2. 셋업(Setup) 모드

1. 라우터를 처음 구매해서 파워를 켰을 때 또는 라우터 구성 파일이 없는 경우에 부팅 시 자동으로 들어가는 모드 입니다.
3. 유저 모드

1. 주로 테스트, 현재 상태를 볼 수 있습니다.
2. 구성 파일을 볼 수는 있어도 변경은 불가능 합니다.
3. 유저도므에서 빠져 나오려면 exit 명령어를 사용 합니다.
4. 프리빌리지드(Privileged) 모드(운영자 모드)

1. 라우터 운영자 모드입니다.
2. 유저 모드에서 enable 명령을 사용하여 들어갑니다.
3. 라우터의 구성을 볼 수 있고 변경이 가능합니다. 모든 권한이 있습니다.
4. 프리빌리지 모드를 빠져 나오려면 disable 명령을 사용 합니다.
5. 구성(Configuration) 모드

1. 라우터의 구성 파일을 변경하는 경우에 사용합니다.
2. 엔지니어 분들은 꼭 알아야 합니다.
3. 해당 모드에 들어가기 위해서는 프리빌리지드 모드에서 들어 갑니다.
4. config terminal 명령을 이용하여 들어 갈 수 있습니다.
5. 빠져 나올 때는 'Ctrl+Z' 을 이용합니다.

 

9. 라우터의 내부

1. 인터페이스

1. 이더넷 인터페이스 : 허브나 스위치로 연결하는 인터페이스
2. Serial 인터페이스 : DSU나 CSU와 연결하는 인터페이스
1. RAM

1. 라우터 운용 시스템이 있습니다.
2. 라우터 고유 운영체제 IOS가 올라가 있습니다.
3. 라우팅 테이블이 있습니다.
4. 라우터 구성 파일이 있습니다.
5. ARP 캐시니, 패스트 스위칭에 대한 캐시 등을 가지고 있습니다.
2. NVRAM(Non Volatile RAM)

1. 비 활성 메모리 입니다.
2. 라우터 구성 파일을 백업 합니다.
3. 라우팅 테이블은 백업 할 필요가 없습니다. 구성에 몇 초 안 걸리기 때문입니다.
3. Flash 메모리

1. 라우터 운영 체제인 IOS가 저장 되어 있습니다.
2. 라우터에 따라서 플래시 메모리를 교체하거나 확장이 가능합니다.
3. NVRAM에 비해 플래시 메모리 용량이 큽니다.
4. IOS를 업그레이드 할 때 사용되는 프로토콜이 TFTP입니다.
4. ROM(롬)

1. 라우터의 가장 기본적인 내용들이 들어 있습니다.
2. 파워가 켜지면 어떤 순서로 라우터 스스로의 상태를 점검하고 또 어디서 운영체제(IOS)를 가져다가 메모리에 올릴 것인지 등의 정보를 가지고 있습니다.
3. PC에서의 CMOS 역할을 합니다.

 

10. 디스턴트 벡터(Distance Vector)와 링크 스테이트(Link State)

1. 라우팅 프로토콜 알고리즘의 한 분류입니다.
2. 디스턴트 벡터(Distance Vector)

1. 디스턴스(Distance : 거리)와 벡터(Vector : 방향)만을 위주로 만들어진 라우팅 알고리즘 입니다.
2. 목적지까지의 거리(홉 카운트 등)와 그 목적지까지 가려면 어떤 인접 라우터(Neighbor Router)를 거쳐서 가야 하는 방향만을 저장 합니다.
3. 따라서 인접 라우터들과 주기적으로(30초에 한번) 라우팅 테이블을 교환해서 자신의 정보에 변화가 생기지 않았는지를 확인하고 관리 합니다.
4. 장점

1. 한 라우터가 모든 라우팅 정보를 가지고 있을 필요가 없기 때문에 라우팅 테이블을 줄일 수 있어서 메모리를 절약 합니다.
2. 라우팅의 구성 자체가 간단합니다.
3. 여러 곳에서 표준으로 사용 되고 있습니다.
4. 단점

1. 라우팅 테이블에 아무런 변화가 없더라도 정해진 시간마다 한 번씩 꼭 라우팅 테이블의 업데이트가 일어나기 때문에 트래픽을 쓸데 없이 낭비 합니다.
2. 라우팅 테이블에 변화가 생길 경우 이 변화를 모든 라우터가 알 때까지 걸리는 시간(Convergence time)이 너무  느립니다. 이는 바로 업데이트 정보를 확인 할 수가 없고 정해진 라우팅 테이블 갱신 시간에 이루어 지기 때문입니다.
5. 단점들 때문에 큰 네트워크에는 적용하지 못 합니다. 작은 규모의 네트워크에 적용할 경우에는 구성의 편리와 메모리의 절약 등의 장점을 이용 할 수 있습니다.
6. RIP(Routing Information), IGRP(Interior Gateway Routing Protocol) 가 있습니다.
2. 링크 스테이트(Rink State)

1. 한 라우터가 목적지까지의 모든 경로 정보를 다 알고 있습니다.
2. 링크에 대한 정보를 토폴러지 데이터베이스로 만듭니다.
3. 토폴러지 데이터베이스를 가지고 라우터는 SPF(Shortest Path First)라는 알고리즘을 계산하게 됩니다.
4. SPF(Shortest Path First) : 최단 경로 우선 알고리즘

1. 말 그대로 어디로 가야 가장 빨리 갈 수 있는가를 계산합니다. 이 계산 결과를 가지고 라우터는 SPF 트리를 만들게 됩니다.
2. 출발지에서 목적지 까지를 마치 나뭇가지처럼 펼쳐 놓은 다음 가장 빠른 경로를 찾아가는 방식입니다.
3. 트리가 만들어지면 라우터는 그 트리 정보를 이용해서 라우팅 테이블을 만들게 됩니다.
4. 장점

1. 모든 경로를 알고 있기 때문에 중간에 링크의 변화가 생겨도 이를 알아내는데 걸리는 시간이 짧습니다.
2. 라우팅 테이블의 교환이 자주 발생하지 않고, 또 교환이 일어나는 경우에도 테이블에 변화가 있는 것만을 교환하기 때문에 트래픽 발생을 줄여줄 수 있습니다.
5. 단점

1. 라우팅 정보를 관리하기 때문에 메모리를 많이 소모합니다.
2. SPF 계산 등 여러가지 계산을 해야 하기 때문에 라우터 CPU가 하는 일이 많습니다.
6. 대규모 네트워크에 설치되는 고용량 라우터에 적용합니다.
7. OSPF(Open Shortest Path First) 가 있습니다.

 

11. CDP(Cisco Discovery Protocol)

1. 시스코 장비를 찾아내는 기능 입니다.
2. Data Link 계층입니다.
3. IP 주소 세팅이 필요 없습니다.
4. 멀티캐스트를 이용해서 시스코 장비들을 찾아냅니다.
5. 상대편의 상황을 확인하고 자신의 정보를 주기 위해서 60초마다 CDP 패킷을 내보냅니다. 이때 만약 CDP 패킷이 들어와야 할 시간 동안 들어오지 않는다면, 최대 180초 동안은 기존에 가지고 있던 정보를 가지고 기다리는 holdtime이 발생 합니다.
6. Holdtime dl 0이 될 때까지 스위치로 부터 CDP 패킷을 받지 못하면 라우터는 해단 스위치 정보를 CDP에서 삭제 합니다.
7. CDP를 통해서 정보를 알아내는 것이 싫다면 disable 시킬 수 있습니다. 라우터 전체를 disable 하는 방법과 특정 인터페이스로 가는 CDP만 막는 방법이 있습니다.

 

12. Trace

1. 출발지에서 목적지 뿐 아니라 중간에 거치는 경로에 대한 정보와 소요 시간까지도 확인 할 수 있습니다.
2. TTL(Time To Live)을 이용합니다.
3. TTL

1. 라우터 하나를 거칠 때마다 1씩 감소해서 0이 되면 패킷을 버리면서 에러가 발생하도록 한 값입니다.
2. 패킷이 네트워크에서 무한히 루핑을 도는 현상을 막기 위해서 사용 합니다.
3. 타임아웃이 걸리면 최대 40번의 경로를 기다려야합니다.
3. 작동 방법

1. Trace 시작
2. TTL 1로 패킷을 전송
3. 첫 번째 라우터를 넘어가면서 TTL 0이 되고 에러메시지가 발생
4. 203.210.200.1 4msec 4msec 4msec 로 돌아온다.
5. 다음은 TTL 2로 패킷을 전송
6. 첫 번째 라우터를 지나 두 번째 라우터를 지난 다음에 TTL 0으로 바뀌고 에러 메시지가 발생
7. 203.210.100.2 12 msec * 12 msec 로 돌아온다.
8. 이렇게 목적지에 도달 할 때까지 반복됩니다.