2017. 10. 11. 14:57 Network/시스코 네트워킹 요약
Part 7. 라우터
- 라우터 개념
- 인터넷을 사용하기 위해서, 서로 다른 네트워크간 통신하기 위해서 그리고 브로드캐스트 영역을 나눠주기 위해서 꼭 필요 합니다.
- 지능을 가진 경로 배정기라고 말 할 수 있습니다.
- 자신이 가야 할 길을 자동으로 찾아서 갈 수 있는 능력을 가진 것을 말합니다.
- 다음 두 가지 일을 합니다.
- 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.
- Switching(스위칭) : 결정된 경로로 데이터 패킷을 보내는 것 입니다.
- 라우팅 알고리즘
- 라우팅 테이블을 만들어서 관리합니다. 라우팅 테이블에는 어디로 갈려면 어떻게 가라는 지도 정보가 들어 있습니다.
- 라우터의 특성상 PC처럼 CPU도 가지고 있고, 메모리도 가지고 있고, 또 인터페이스도 가지고 있습니다.
- 라우터는 소프트웨어와 하드웨어로 구성됩니다. 라우터에 들어가는 소프트웨어를 IOS(Internetwork Operating System)이라 고 합니다.
- 라우팅 프로토콜/라우티드 프로토콜
- 라우티드 프로토콜(Routed Protocol) : 말그대로 라우팅을 당하는 즉, 라우터가 라우팅을 해주는 고객을 뜻합니다. TCP/IP, IPX, AppleTalk 등 라우티드 프로토콜에 해당 합니다.
- 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.
- 스태틱 라우팅 프로토콜 / 다이내믹 라우팅 프로토콜
- 라우팅 프로토콜은 Static 과 Dynamic 라우팅 프로토콜로 구분 합니다.
- Static Routing Protocol
- 가장 좋은 경로를 찾아서 일일이 입력해 주는 것입니다.
- 라우터 자체에는 부담이 별로 없고, 라우팅 속도도 빨라지고 성능이 좋아지게 됩니다.
- 네트워크 대역폭을 절약 할 수 있습니다.
- 외부에 자신의 정보를 알리지 않기 때문에 보안에도 강합니다.
- 수동으로 입력하고 문제가 발생하면 수동으로 문제를 해결해야 합니다.
- Dynamic Routing Protocol
- 라우터가 할 일이 많아서 부담을 준다.
- 라우팅 프로토콜을 이용하여 어떤 길이 가장 좋은 길인지 계산을 해야 합니다.
- 일정 시간 마다 바뀐 정보를 확인하고 경로를 계속 업데이트 해야 합니다.
- RIP, IGRP, OSPF, EIGRP 등이 여기에 속 합니다.
- 라우팅 테이블
- 라우터는 목적지와 목적지를 가려면 어느 인터페이스로 가야 하는지를 자신의 라우팅 테이블에 가지고 있습니다.
- E0 : 인더넷 인터페이스 0번을 나타냅니다.
- S0 : 시리얼 인터페이스 0번을 나타냅니다.
- T0 : 토큰링 인터페이스 0번을 나타냅니다.
- 인터페이스 번호는 0부터 시작 합니다.
- 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.
- AS 및 내/외부용 라우팅 프로토콜
- AS(Autonomous System)
- 하나의 네트워크 관리자에 의해서 관리되는 라우터들의 집단입니다. 쉽게 말해 한 회사나 기업, 또는 단체의 라우터 집단이라고 할 수 있습니다.
- ISP 업체들이 보유 하고 있는 라우터 그룹이 하나의 AS가ㅏ 됩니다.
- 라우터들은 AS 내의 라우터들만 알고 있으면 되고 AS외부로 나갈 때는 ASBR(autonomous System Boundary Router)이라는 문지기 라우터를 통해서 나갑니다.
- ASBR은 자신의 AS와 인접해 있는 다른 AS에 대한 정보를 가지고 있으며, 들어오는 AS 나 나가는 AS에 대한 정보를 제공 하는 역할을 합니다.
- 내/외부용 라우팅 프로토콜
- AS 내부에서 사용하는 라우팅 프로토콜 : Interior Routing Protocol 또는 Interior Gateway Protocol(IGP)
- AS 외부에서 사용하는 라우팅 프로토콜 : Exterior Routing Protocol 또는 Exterior Gateway Protocol(EGP)
- Interior Routing Protocol(IGP) : RIP, IGRP, EOGRP, OSPF 등이 있다.
- Exterior Routing Protocol(EGP) : EGP, BGP 등이 있습니다.
- 라우터 구성 방법
- 콘솔 : 기본 설정을 할 때 사용 합니다. 시리얼 포트 사용합니다.
- 텔넷 : 라우터의 구성 일부를 변경하고자 할 경우에 사용 합니다. TCP/IP를 이용 합니다.
- AUX(Auxiliary) : 텔넷으로 라우터 접근이 불가능하고 콘솔로 연결해서 구성하기에 너무 먼 곳에 있을 경우 모뎀을 연결하여 사용 설정 합니다.
- 네트워크 관리 시스템(NMS) : 그래픽 방식의 지원으로 구성 방법 중 가장 쉬운 방법입니다.
- TFTP 서버
- 서버에서 직접 라우터로 세팅을 해주는 방식이 아닙니다.
- 이미 다른 곳에서 만들어 놓은 라우터 구성 파일을 TFTP 서버에 저장해 두었다가 라우터로 다운로드해 주는 방식입니다.
- 다운로드에 사용되는 프로토콜이 TFTP(Trivial File Transfer Protocol : 단순형 파일 전송 프로토콜) 입니다.
- 라우터의 주요 모드
- 라우터는 몇가지 모드 화면으로 들어가게 되는데 유저 모드, 프리빌리지드(Privileged) 모드, 구성(Configuration) 모드. 셋업(Setup) 모드, RXBOOT 모드 등이 있습니다.
- RXBOOT 모드
- 평소에는 사용 할 수 없습니다.
- 라우터의 패스워드를 잊어버리거나 라우터 이미지 파일(IOS)에 문제가 생긴 경우에 복구를 위해 사용 합니다.
- 셋업(Setup) 모드
- 라우터를 처음 구매해서 파워를 켰을 때 또는 라우터 구성 파일이 없는 경우에 부팅 시 자동으로 들어가는 모드 입니다.
- 유저 모드
- 주로 테스트, 현재 상태를 볼 수 있습니다.
- 구성 파일을 볼 수는 있어도 변경은 불가능 합니다.
- 유저도므에서 빠져 나오려면 exit 명령어를 사용 합니다.
- 프리빌리지드(Privileged) 모드(운영자 모드)
- 라우터 운영자 모드입니다.
- 유저 모드에서 enable 명령을 사용하여 들어갑니다.
- 라우터의 구성을 볼 수 있고 변경이 가능합니다. 모든 권한이 있습니다.
- 프리빌리지 모드를 빠져 나오려면 disable 명령을 사용 합니다.
- 구성(Configuration) 모드
- 라우터의 구성 파일을 변경하는 경우에 사용합니다.
- 엔지니어 분들은 꼭 알아야 합니다.
- 해당 모드에 들어가기 위해서는 프리빌리지드 모드에서 들어 갑니다.
- config terminal 명령을 이용하여 들어 갈 수 있습니다.
- 빠져 나올 때는 'Ctrl+Z' 을 이용합니다.
- 라우터의 내부
- 인터페이스
- 이더넷 인터페이스 : 허브나 스위치로 연결하는 인터페이스
- Serial 인터페이스 : DSU나 CSU와 연결하는 인터페이스
- RAM
- 라우터 운용 시스템이 있습니다.
- 라우터 고유 운영체제 IOS가 올라가 있습니다.
- 라우팅 테이블이 있습니다.
- 라우터 구성 파일이 있습니다.
- ARP 캐시니, 패스트 스위칭에 대한 캐시 등을 가지고 있습니다.
- NVRAM(Non Volatile RAM)
- 비 활성 메모리 입니다.
- 라우터 구성 파일을 백업 합니다.
- 라우팅 테이블은 백업 할 필요가 없습니다. 구성에 몇 초 안 걸리기 때문입니다.
- Flash 메모리
- 라우터 운영 체제인 IOS가 저장 되어 있습니다.
- 라우터에 따라서 플래시 메모리를 교체하거나 확장이 가능합니다.
- NVRAM에 비해 플래시 메모리 용량이 큽니다.
- IOS를 업그레이드 할 때 사용되는 프로토콜이 TFTP입니다.
- ROM(롬)
- 라우터의 가장 기본적인 내용들이 들어 있습니다.
- 파워가 켜지면 어떤 순서로 라우터 스스로의 상태를 점검하고 또 어디서 운영체제(IOS)를 가져다가 메모리에 올릴 것인지 등의 정보를 가지고 있습니다.
- PC에서의 CMOS 역할을 합니다.
- 디스턴트 벡터(Distance Vector)와 링크 스테이트(Link State)
- 라우팅 프로토콜 알고리즘의 한 분류입니다.
- 디스턴트 벡터(Distance Vector)
- 디스턴스(Distance : 거리)와 벡터(Vector : 방향)만을 위주로 만들어진 라우팅 알고리즘 입니다.
- 목적지까지의 거리(홉 카운트 등)와 그 목적지까지 가려면 어떤 인접 라우터(Neighbor Router)를 거쳐서 가야 하는 방향만을 저장 합니다.
- 따라서 인접 라우터들과 주기적으로(30초에 한번) 라우팅 테이블을 교환해서 자신의 정보에 변화가 생기지 않았는지를 확인하고 관리 합니다.
- 장점
- 한 라우터가 모든 라우팅 정보를 가지고 있을 필요가 없기 때문에 라우팅 테이블을 줄일 수 있어서 메모리를 절약 합니다.
- 라우팅의 구성 자체가 간단합니다.
- 여러 곳에서 표준으로 사용 되고 있습니다.
- 단점
- 라우팅 테이블에 아무런 변화가 없더라도 정해진 시간마다 한 번씩 꼭 라우팅 테이블의 업데이트가 일어나기 때문에 트래픽을 쓸데 없이 낭비 합니다.
- 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.
- 단점들 때문에 큰 네트워크에는 적용하지 못 합니다. 작은 규모의 네트워크에 적용할 경우에는 구성의 편리와 메모리의 절약 등의 장점을 이용 할 수 있습니다.
- RIP(Routing Information), IGRP(Interior Gateway Routing Protocol) 가 있습니다.
- 링크 스테이트(Rink State)
- 한 라우터가 목적지까지의 모든 경로 정보를 다 알고 있습니다.
- 링크에 대한 정보를 토폴러지 데이터베이스로 만듭니다.
- 토폴러지 데이터베이스를 가지고 라우터는 SPF(Shortest Path First)라는 알고리즘을 계산하게 됩니다.
- SPF(Shortest Path First) : 최단 경로 우선 알고리즘
- 말 그대로 어디로 가야 가장 빨리 갈 수 있는가를 계산합니다. 이 계산 결과를 가지고 라우터는 SPF 트리를 만들게 됩니다.
- 출발지에서 목적지 까지를 마치 나뭇가지처럼 펼쳐 놓은 다음 가장 빠른 경로를 찾아가는 방식입니다.
- 트리가 만들어지면 라우터는 그 트리 정보를 이용해서 라우팅 테이블을 만들게 됩니다.
- 장점
- 모든 경로를 알고 있기 때문에 중간에 링크의 변화가 생겨도 이를 알아내는데 걸리는 시간이 짧습니다.
- 라우팅 테이블의 교환이 자주 발생하지 않고, 또 교환이 일어나는 경우에도 테이블에 변화가 있는 것만을 교환하기 때문에 트래픽 발생을 줄여줄 수 있습니다.
- 단점
- 라우팅 정보를 관리하기 때문에 메모리를 많이 소모합니다.
- SPF 계산 등 여러가지 계산을 해야 하기 때문에 라우터 CPU가 하는 일이 많습니다.
- 대규모 네트워크에 설치되는 고용량 라우터에 적용합니다.
- OSPF(Open Shortest Path First) 가 있습니다.
- CDP(Cisco Discovery Protocol)
- 시스코 장비를 찾아내는 기능 입니다.
- Data Link 계층입니다.
- IP 주소 세팅이 필요 없습니다.
- 멀티캐스트를 이용해서 시스코 장비들을 찾아냅니다.
- 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.
- Holdtime dl 0이 될 때까지 스위치로 부터 CDP 패킷을 받지 못하면 라우터는 해단 스위치 정보를 CDP에서 삭제 합니다.
- CDP를 통해서 정보를 알아내는 것이 싫다면 disable 시킬 수 있습니다. 라우터 전체를 disable 하는 방법과 특정 인터페이스로 가는 CDP만 막는 방법이 있습니다.
- Trace
- 출발지에서 목적지 뿐 아니라 중간에 거치는 경로에 대한 정보와 소요 시간까지도 확인 할 수 있습니다.
- TTL(Time To Live)을 이용합니다.
- TTL
- 라우터 하나를 거칠 때마다 1씩 감소해서 0이 되면 패킷을 버리면서 에러가 발생하도록 한 값입니다.
- 패킷이 네트워크에서 무한히 루핑을 도는 현상을 막기 위해서 사용 합니다.
- 타임아웃이 걸리면 최대 40번의 경로를 기다려야합니다.
- 작동 방법
- Trace 시작
- TTL 1로 패킷을 전송
- 첫 번째 라우터를 넘어가면서 TTL 0이 되고 에러메시지가 발생
- 203.210.200.1 4msec 4msec 4msec 로 돌아온다.
- 다음은 TTL 2로 패킷을 전송
- 첫 번째 라우터를 지나 두 번째 라우터를 지난 다음에 TTL 0으로 바뀌고 에러 메시지가 발생
- 203.210.100.2 12 msec * 12 msec 로 돌아온다.
- 이렇게 목적지에 도달 할 때까지 반복됩니다.
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