21 장 유니캐스트와 멀티캐스트 라우팅 : 라우팅 프로토콜

1. 21 장 유니캐스트와 멀티캐스트 라우팅 :라우팅 프로토콜 21.1 유니캐스트 라우팅 21.2 유니캐스트 라우팅 프로토콜 21.3 멀티캐스트 라우팅 21.4 멀티캐스트 라우팅 프로토콜 21.5 요약

2. 21.1 유니캐스트 라우팅 • 특징 • 발신지와 목적지 사이의 일대일 통신

3. 유니캐스트 라우팅(계속) 유니캐스트 라우팅에서는 라우터가 패킷을 수신하면 라우터 포트 중, 단 하나만을 통해 패킷을 전달한다.

4. 유니캐스트 라우팅(계속) • 메트릭(metric) • 네트워크를 통과하는데 할당된 비용 • 특정한 경로의 총 메트릭은 그 경로를 구성하는 네트워크들의 메트릭의 합과 동일 • RIP(Routing Information Protocol) • 라우팅 정보 프로토콜 • 각 네트워크를 동일하게 취급 • OSPF(Open Shortest Path First) • 개방 최단 경로 우선 • 요청된 서비스에 따라 비용을 관리자가 할당 • BGP(Border Gateway Protocol) • 경계 게이트웨이 프로토콜 • 관리자가 정하는 정책에 따라 경로 설정

5. 유니캐스트 라우팅(계속) • 내부 및 외부 라우팅 • 자율 시스템(AS; Autonomous System) • 단일 관리 권한 하의 네트워크와 라우터의 그룹 • 내부 라우팅(interior routing) • 자율 시스템내 라우팅 • 외부 라우팅(exterior routing) • 자율 시스템간 라우팅

6. 21.2 유니캐스트 라우팅 프로토콜 • 많이 사용되고 있는 라우팅 프로토콜 • RIP과 OPSF는 자율 시스템 내에서 라우팅 테이블을 갱신 • BGP는 자율 시스템들을 결합하는 라우터들의 라우팅 테이블을 갱신

7. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 자율 시스템(AS) • R1, R2, R3와 R4는 내부 및 외부 라우팅 프로토콜을 사용 • 다른 라우터는 오직 내부 라우팅 프로토콜을 사용

8. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 라우팅 정보 프로토콜(RIP) • 자율 시스템 내에서 사용하는 내부 라우팅 프로토콜 • 거리 벡터 라우팅에 기반하는 프로토콜 • 라우팅 테이블을 만드는데 Bellman-Ford 알고리즘 사용 • 거리 벡터 라우팅(Distance Vector Routing) • 전체 자율 시스템에 대한 정보의 공유 • 이웃하는 라우터와 공유 • 주기적인 공유 : ex) 30초 간격

9. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 라우팅 정보 프로토콜(RIP) • 거리 벡터 라우팅 테이블 • 모든 라우터는 라우팅 테이블을 유지 • 라우팅 테이블은 각각의 목적지 네트워크에 대해 하나의 항목(entry)을 소유

10. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 라우팅 정보 프로토콜(RIP) • RIP 갱신 알고리즘 Receive: a response RIP message 1. Add one hop to the hop count for each advertised destination. 2. Repeat the following steps for each advertised destination: 1. If (destination not in the routing table) 1. Add the advertised information to the table. 2. Else 1. If (next-hop field is the same) 1. Replace entry in the table with the advertised one. 2. Else 1. If (advertised hop count smaller than one in the table) 1. Replace entry in the routing table. 3. Return.

11. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 라우팅 정보 프로토콜(RIP) • 라우팅 테이블 갱신의 예

12. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 라우팅 정보 프로토콜(RIP) • 라우팅 테이블 초기화

13. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 라우팅 정보 프로토콜(RIP) • 라우팅 테이블 갱신

14. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 지역(area) • 자율 시스템에 포함되는 호스트, 라우터, 네트워크의 모음 • 지역 경계 라우터(area border router) : 지역에 대한 경로 정보를 정리하여 다른 지역에 전송 • 백본 라우터(backbone router) : 가장 중심이 되는 backbone 지역에 있는 라우터

15. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 메트릭 • 관리자가 각 경로에 대한 비용 할당 • 서비스의 유형에 따라 결정 : 최소 지연, 최대 처리량 • 라우터는 각각 다른 서비스 유형에 따라 다중의 라우팅 테이블을 소유할 수 있음 • 링크 상태 라우팅(link state routing) • 이웃에 대한 정보 공유 • 다른 모든 라우텅와 정보 공유 : 플러딩(flooding) • 변화가 있는 경우에 공유

16. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 링크의 종류 • OSPF 용어에서 연결(connection)은 링크(link)를 지칭 • 링크의 형태

17. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 점-대-점(point-to-point) 링크 • 라우터 간에 다른 호스트나 라우터 없이 직접 연결 • 예 : T-라인을 이용한 두 라우터 연결 • 네트워크의 주소를 할당할 필요가 없음

18. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 일시적(transient) 링크 • 여러개의 라우터가 연결되어 있는 네트워크 • 데이터는 임의의 라우터로 들어가서 임의의 다른 라우터로 나감

19. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 스터브(stub) 링크 • 하나의 라우터에만 연결된 네트워크 • 데이터 패킷은 이 단일 라우터를 통해 네트워크로 들어가고 같은 라우터를 통해 네트워크를 빠져 나옴

20. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 가상(virtual) 링크 • 라우터간 연결이 끊어지면 돌아서 가는 긴 경로를 사용 • 여러 개의 라우터들을 통과하여 긴 경로의 가능성이 있는 가상 링크를 생성

21. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 그래픽 표현(graphic representation) • 인터넷의 예 • N1, N2, N3, N4와 N5는 스터브와 일시적 네트워크를 표현 • 점대점 네트워크는 심벌로 표시할 필요가 없음

22. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 그래픽 표현 • 인터넷의 그래픽 표현 • 정사각형 노드는 라우터를 표현 • 타원형은 네트워크(지정 라우터로 표현)를 표현

23. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 링크 상태 통지(LSAs; Link State Advertisements) • 이웃에 대한 정보 교환 • 각 개체 링크의 상태를 통보 • LSA 유형

24. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 라우터 링크 • 실제 라우터의 링크들을 정의

25. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 네트워크 링크 • 네트워크의 링크들을 정의

26. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 네트워크에 대한 요약 링크(summary link) • 지역 내의 라우터 링크와 네트워크 링크에 대한 정보를 지역 내에 공급 • 지역 경계 라우터는 지역 밖의 네트워크에 대한 정보를 제공 • 지역 경계 라우터는 라우터 링크와 LSA를 수신 • 지역 경계 라우터는 각 지역에 대한 라우팅 테이블을 생성

27. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 네트워크에 대한 요약 링크 • 지역 경계 라우터 R1은 두 개의 라우팅 테이블 소유 • 라우터 R1과 R2는 지역 1과 지역 2에게 지역 0에 있는 네트워크에 도달하기 위한 방법에 관한 정보를 제공

28. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • AS 경계 라우터에 대한 요약 링크 • 지역 경계 라우터가 자율 시스템 내에 있는 정보를 지역에 전달

29. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 외부 링크(external link) • 자율 시스템 외부 네트워크에 대한 정보는 외부 링크 통지를 통하여 알 수 있음

30. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 링크 상태 데이터베이스(link state database) • 모든 라우터는 다른 라우터로부터 라우터 링크와 네트워크 링크 LSA를 수신하여 링크 상태 데이터베이스 작성 • 인터넷 접속 형태를 테이블을 이용하여 표현한 방식 • 각 라우터와 이웃간의 관계, 메트릭 정보 OSPF에서는 모든 라우터들이 동일한 링크 상태 데이터베이스를 갖는다

31. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 딕스트라(dijkstra) 알고리즘 • 라우팅 테이블 계산 알고리즘 • 노드와 호로 구성된 그래프를 이용하여 네트워크의 두 지점 사이의 최단 경로를 계산 1. Start with the local node (router): the root of the tree. 2. Assign a cost of 0 to this node and make it the first permanent node. 3. Examine each neighbor node of the node that was the last permanent node. 4. Assign a cumulative cost to each node and make it tentative. 5. Among the list of tentative nodes 1. Find the node with the smallest cumulative cost and make it permanent. 2. If a node can be reached from more than one direction 1. Select the direction with the shortest cumulative cost.6. Repeat steps 3 to 5 until every node becomes permanent.

32. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 딕스트라 알고리즘 • 최단 경로 계산 예 • 예제 인터넷에서의 노드 A에 적용된 딕스트라 알고리즘에 대한 일련의 단계를 제공

33. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 개방 최단 경로 우선(OSPF) • 라우팅 테이블 • 지역 내의 각 네트워크에 도달하는 비율 • 라우터 A에 대한 링크 상태 라우팅 테이블

34. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 경계 게이트웨이 프로토콜(BGP) • 자율 시스템 간 라우팅 프로토콜 • 경로 벡터 라우팅(path vector routing) 방법 적용 • 경로 벡터 라우팅 테이블

35. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 경계 게이트웨이 프로토콜(BGP) • 경로 벡터 메시지(path vector message) • 자신의 자율 시스템 네트워크에서 이웃하는 자율 경계 라우터까지 연결이 가능한지 광고 • 경로 벡터 메시지의 예

36. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 경계 게이트웨이 프로토콜(BGP) • 정책 라우팅(policy routing) • 루프 방지 • 라우터가 메시지 수신시, 목적지까지의 경로 목록에 해당 자율 시스템이 있는지 확인 • 정책 라우팅 • 메시지 수신시에 경로상에 자율 시스템 중 하나가 정책에 위반되면 해당 경로와 목적지를 무시

37. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 경계 게이트웨이 프로토콜(BGP) • 경로 속성 • 경로는 속성들의 목록 • 각 속성은 경로에 대한 정보 제공 • 두 가지 형태의 속성 • 잘 알려진(well-known) 속성 • 잘 알려진 필수적인 속성 • 잘 알려진 임의의 속성 • 선택적인(optional) 속성 • 과도적인 속성 • 비과도적인 속성

38. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 경계 게이트웨이 프로토콜(BGP) • BGP 메시지의 유형 • 패킷 종류

39. 유니캐스트 라우팅 프로토콜(계속) • 경계 게이트웨이 프로토콜(BGP) • BGP 메시지의 유형 • 열기(open) 메시지 • 라우터 사이의 관계 확립 • 갱신(update) 메시지 • 이전 광고된 목적지를 취소하거나 새로운 목적지를 알림 • 연결 유지(keep-alive) 메시지 • 상대방에게 자신이 동작하고 있음을 알림 • 통지(notification) 메시지 • 오류 상황 감지 또는 연결을 닫기 원하는 경우

40. 21.3 멀티캐스트 라우팅 • 특징 • 하나의 발신지와 한 그룹의 목적지(일대다) • 발신지 주소는 유니캐스트 주소이며, 목적지 주소는 그룹 주소임 • 브로드캐스팅(broadcasting) • 그룹이 모든 호스트들을 포함하는 멀티캐스팅의 특별한 경우 • 플러딩(flooding) • 라우터는 패킷이 들어온 포트를 제외한 모든 포트를 이용하여 패킷을 전달 • 루프를 생성하기도 함

41. 멀티캐스트 라우팅(계속) • 멀티캐스팅 • 멀티캐스트 패킷이 발신지 S1에서 시작하여 그룹 G1에 속한 모든 목적지들로 진행

42. 멀티캐스트 라우팅(계속) 멀티캐스트 라우팅에서 라우터는 수신된 패킷을 라우터의 모든 포트 중 여러 개의 포트를 통해 전달할 수도 있다.

43. 멀티캐스트 라우팅(계속) • 인터넷 그룹 관리 프로토콜(IGMP) • Internet Group Management Protocol • 그룹 멤버쉽을 관리하는 프로토콜 • 멀티캐스트 라우터가 그룹 멤버들의 리스트를 생성하고 갱신 • 멀티캐스트 라우터에게 네트워크에 연결된 호스트와 라우터들의 멤버쉽 상태 정보 제공

44. 멀티캐스트 라우팅(계속) IGMP는 그룹 관리 프로토콜이며, 멀티캐스트 라우터가 각 라우터 인터페이스와 관련이 있는 충실한 소속원의 목록을 생성하고 갱신하는데 도움을 준다.

45. 멀티캐스트 라우팅(계속) • 인터넷 그룹 관리 프로토콜(IGMP) • 메시지 • 현재 버전은 IGMPv2 • 메시지 유형

46. 멀티캐스트 라우팅(계속) • 인터넷 그룹 관리 프로토콜(IGMP) • IGMP 메시지 형식

47. 멀티캐스트 라우팅(계속) • 인터넷 그룹 관리 프로토콜(IGMP) • 유형(type) • 메시지 유형 • 8비트 필드

48. 멀티캐스트 라우팅(계속) • 인터넷 그룹 관리 프로토콜(IGMP) • 최대 응답 시간(maximum response time) • 8비트 필드 • 질의가 응답되어야 할 시간 • 값은 10분의 1초 단위(예를들어, 100 = 10초) • 질의 메시지에서는 ‘0’이 아니지만, 다른 두 메시지 종류에서는 ‘0’으로 설정 • 검사합(checksum) • 8 바이트 메시지에 대한 계산 • 그룹 주소(group address) • 질의 메시지는 ‘0’, 그 밖의 메시지는 ‘groupID’

49. 멀티캐스트 라우팅(계속) • 인터넷 그룹 관리 프로토콜(IGMP) • IGMP 동작 • 한 지역 내에서만 동작 • 각 그룹마다 해당 그룹으로 가는 멀티캐스트 패킷을 분배해야 할 책임을 가진 하나의 라우터가 존재

50. 멀티캐스트 라우팅(계속) • 인터넷 그룹 관리 프로토콜(IGMP) • IGMP 동작 • 호스트는 그룹의 소속원 자격(membership)을 소유한 경우 • 호스트 프로세스(응용 프로그램) 중 하나의 그룹으로부터 멀티캐스트 패킷을 수신한다는 것을 의미 • 멀티캐스트 라우터가 소속원 자격을 소유한 경우 • 라우터 인터페이스 중 하나에 연결된 네트워크가 멀티캐스트 패킷을 수신한다는 것을 의미 • 호스트와 라우터는 group ID의 목록을 유지 • 예 • 이전 그림에서 R은 분배 라우터이며, R1과 R2는 R의 수신자가 될 수 있으며, 또한 다른 네트워크에서 이런 그룹들에 대해서 분배자가 될 수 있음