Routing 이론

1 목 차목 차목 차목 차 목 차목 차목 차목 차  Routing 의 개념  Routing Protocol 소개  Distance Vector Routing Protocols  Link-State Routing Protocols  Static Route

2 Routing 의 개념  ISO Reference Model –Routing Information Protocol (RIP & RIPv2) –Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) –Open Shortest Path First (OSPF) Protocol –NetWare Link Services Protocol (NLSP) –Intermediate System to Intermediate System (IS-IS) –Enhanced IGRP (EIGRP) –Border Gateway Protocol (BGP)

3 Routing 의 개념  Routing Routing 은 임의의 location 에서 다른 location 으로 Item 을 Forwarding 하는 과정 OSI reference model 의 Layer 3 Network 계층에서 수행  Router 기능 Router 는 OSI reference model 의 Layer3 device 로 네트워크의 logical topology 에 관한 정보를 주고 받고 logical topology 를 통해 배운 정보를 바탕으로 작성된 Map 을 이용하여 Packet 을 전송 Packet –OSI reference model 의 Layer3 PDU(Protocol Data Unit) 으로 Router 가 해석할 수 있는 Logical destination/Source address 를 포함하고 있음 Routing –Network 의 logical topology 를 통해 Map 작성 및 경로 제시 Switching –Packet 을 Inbound 인터페이스에서 outbound 인터페이스로 Forwarding

4 Routing 의 개념  Routing Requirements 이 장비 (Router) 에 Layer 3 protocol suit 이 동작하고 있는가 ? 이 장비가 Destination network 을 알고 있는가 ? –Routing Table 안에 entry(route) 가 포함되어 있는가 ? – 이 Route 가 현재 가용한가 ? Best Path 로 가기 위해서는 어떤 outbound 인터페이스를 사용해야 하는가 ? –Lowest Path 가 최우선 –Equal lowest metric path 를 통해 load sharing 지원  Routing information ( 예 ) I [100/118654] via , 00:00:23, serial0 I -- How the route was learned (IGRP) Destination logical network or subnet [ Administrative distance /118654] -- Metric Value 00:00:23 -- Age of entry Serial 0 -- outgoing interface

5 Routing 의 개념  Administrative distance 복수개의 Routing Protocol 이 사용되고 있을 때 Routing Table 상에 best path 를 선정하기 위한 기준으로 값이 가장 낮은 것이 우선됨  Metric Routing Protocol 에 의해 얻어진 경로 정보들 중, best path 를 설정하기 위한 기준 으로 각각의 Routing Protocol 에 따라 서로 다른 metric 을 사용함 – 예 : RIP : Hop 의 개수, OSPF : bandwidth …..

6 Routing Protocol 의 소개  Routing Protocol 의 목적 최적 경로 결정 Loop-free routing 빠른 convergence 설계 관리 최소화 갱신으로 인한 트래픽 발생 최소화 주소 한계 관리 계층적 topology 지원 설정의 용이 변경사항에 대한 쉽고 빠른 적용 많은 트래픽 발생을 억제 넓은 범위까지 확장 가능 현재 가지고 있는 host 나 router 들과 호환성 제공 Variable length subnet mask(VLSM) 및 연속적이지 않는 subnet 지원 Policy routing 지원

7 Routing Protocol 의 소개  Routing Protocol 의 종류 IGP (Interior Gateway Protocol) – 임의의 AS (Autonomous System) 에서 동작하는 Routing Protocol –RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS 등이 있음 EGP (Exterior Routing Protocol) –AS 와 AS 간 동작하는 Routing Protocol –BGP, EGP 등이 있음 EGP IGP RIPIGRP...OSPF BGPEGP ASAS IGP IGP EGP

8 Distance Vector Routing Protocol – 주기적으로 라우터 자신이 가지고 있는 모든 Routing Table 전체를 Neighbor 라우터에게 Update –Link-State Routing Protocol 에 비해 Convergence 시간이 느림 –Low CPU 및 Memory 사용 – 대표 Protocol : RIP, IGRP Routing Loop –Packet 이 목적지에 도달하지 못함 –Convergence 전 까지 순간 Traffic 의 급증 발생 가능

9 Routing Protocol 의 소개 Routing loop prevention –Hold down timer  최소 convergence time 을 설정  Routing loop 발생 방지  임의의 Link 상태가 down 상태가 되었을 때, 이 정보를 받은 라우터는 일정 시간동안 다른 routing update 를 받지 않음. 다만 몇 가지 예외의 경우가 발생했을 때는 hold down 시간이 지나기 전에 hold down timer 를 expire 시킴.  Destination 네트워크까지 더 좋은 metric 을 가지고 있는 경로가 update 되는 경우  장애가 발생된 link 상태가 회복된 경우 –Sprit horizon  수신된 Routing Data 를 다시 돌려보지 않는 기법  Routing Loop 를 방지하기 위해 사용 –Define maximum count  RIP 은 최대 15 개 Hop 까지. –Poison Reverse  Infinity 된 routing 정보에 대해서는 Sprit horizon rule 과 관계없이 다른 라우터에게 전달

10 Routing Protocol 의 소개 Link-State Routing Protocol – 각각 라우터 자신에 해당 되는 Link 의 상태 변화가 발생 할 때만 Link 상태를 모든 지역의 라 우터에게 Update 를 수행 –Link State 를 바탕으로 Routing Table 을 계산하는 고유의 Algorithm 을 가지고 있음  Ex) Dijkstra –Distance vector routing protocol 에 비해 Convergence 가 빠름 –High CPU power 및 Memory 가 필요 –OSPF, IS-IS, NLSP 등

11 Routing Protocol 의 소개 Classful Routing –Distance vector protocol 에서 사용되는 Route calculation method –Routing update 를 수행하는 도중 Subnet mask 를 전달하지 않음 – 라우터는 자기에 직접 연결되어 있는 인터페이스의 Subnetmask 만을 인식하고 다른 네트워 크로부터 전달된 Route 에 대해서는 Classful Route 만을 지원 –Foreign 네트워크에 대해서는 Summary route 를 교환 –RIP, IGRP

12 Routing Protocol 의 소개 Classless Routing –Route advertising 시, Subnet mask 까지 전달 (VLSM 지원 ) –Summary Route 는 manually control 가능 –Classful routing 에 비해 좀더 정확한 네트워크 정보를 전달 –Discontiguous 네트워크 환경을 지원 –OSPF, EIGRP,RIPv2, IS-IS, BGP 등 / / / / /27

13 Routing Protocol 의 소개  Convergence 네트워크 Topology 에 변화가 발생 한 후, 네트워크 내의 모든 라우터가 변화된 네트 워크 Topology 를 인지하고 Routing Table 의 안정화를 가지는 과정 – 새로운 Route 가 추가 – 현재 Route 의 state 가 변화 Convergence time 에 영향을 주는 요소 –Update Mechanism (hold-down timer) –Topology table 의 크기 (Network size) –Router calculation algorithm –Media Type 명확한 예측이 어려움

14 Distance Vector Routing Protocol  RIP 개요 –Routing Information Protocol 의 약어 – 현재 널리 사용중인 protocol –Hop count metric – 주기적인 정보 갱신  30 초 단위로 Routing Table 을 교환 – 구현이 용이함 – 일반적으로 무료로 지원 –RFC 1058 – 동작 방법이 단순하지만 기능의 제한이 있음 – 늦은 convergence –VLSM 미 지원 – 비연속적인 subnet 미 지원 –Routing loops 발생 가능 – 무한 Count 발생 가능 –Equal load balancing 지원 ( 최대 6 개 )

15 Distance Vector Routing Protocol Routing Table 전체를 Neighbor 에게 전달 –default time : 30 second Network S0 S1S0E0 Net A Net BNet C Net D Interface ABCDABCD E0 S0 NetworkInterface ABCDABCD S0 S1 NetworkInterface ABCDABCD S0 E0

16 Distance Vector Routing Protocol RIP v1 은 Routing Update 시 Local broadcast 방식을 사용함 – 라우터를 포함한 모든 Station 이 RIP update 를 받음 RIP Metric –RIP 의 Metric 은 Hop Count RIP v1 45M 56k 1 Hop 0 Hop

17 Distance Vector Routing Protocol RIP 적용환경 – 짧은 시간 안에 구현해야 할 경우 – 안정적인 Link 에 적용하기에 적당함 – 소규모 network 에 적용하기에 적당함 –Host 환경에서의 Routing 에 사용 – 여러 벤더의 장비로 구성된 network 환경에 적용 – 이중화 구성이 필요 없는 network 에 적용 RIP v2 –RFC 1723 –Cisco IOS 11.1 에서 지원 –Mask 정보를 전송 –VLSM 지원 –Route summarization 지원 –Multicast 를 이용하여 routing 갱신 –MD5 를 이용한 인증 update 지원

18 Distance Vector Routing Protocol RIP v2 의 Routing update –Multicast 를 사용 RIP v1

19 A B CDE E0 E1 S1 S0 S1 E0 Distance Vector Routing Protocol RIP Convergence – 라우터 C 는 Link failure 를 감지. B 와 D 에게 Flash update 를 수행  C 의 Routing Table 에서 E1 경로를 삭제 –C 는 A 로 가기 위한 또 다른 경로를 찾기 위해 Request 를 보냄  v1 인 경우 broadcast, v2 인 경우 multicast –D 는 경로가 없다고 A 에게 알림. B 는 자기를 거쳐서 A 로 가는 경로가 있다고 알림 ( 기존의 metric 보다 적은값 ) – 라우터 C 는 B 로 부터 받은 경로를 Routing Table 로 올림 – 라우터 C 는 새로 추가된 Routing Table 을 Periodic Update 를 통하여 다른 라우터들에게 경 로를 알림 –Hold down time 이 지난 후, 라우터들은 새로운 경로를 자신의 Routing Table 에 Update

20 Distance Vector Routing Protocol  IGRP 개요 –Interior Gateway Routing Protocol –Cisco 에서 개발 –Distance vector – 다양한 metric 값을 이용 –Cisco IOS 9.21 부터 지원 – 주기적으로 갱신 –VLSM 미지원  늦은 convergence ( 기본 timer 값 사용 시 ) – 여러가지 3 계층 Protocol 을 지원 –Unequal/Equal load balancing 지원 ( 최대 6 개 ) Metric –MTU (5) –Delay(K2) –Bandwidth (K1) - Manually configured –Reliability (3) –Load (4)

21 A B CDE E0 E1 S1 S0 S1 E0 Distance Vector Routing Protocol IGRP Convergence – 라우터 C 는 Link failure 를 감지. B 와 D 에게 Flash update 를 수행  C 의 Routing Table 에서 E1 경로를 삭제 –C 는 A 로 가기 위한 또 다른 경로를 찾기 위해 Request 를 보냄  모든 인터페이스에 broadcast –D 는 경로가 없다고 A 에게 알림. B 는 자기를 거쳐서 A 로 가는 경로가 있다고 알림 ( 기존의 metric 보다 적은값 ) – 라우터 C 는 B 로 부터 받은 경로를 Routing Table 로 올림 – 라우터 C 는 새로 추가된 Routing Table 을 인접 라우터에게 Flash update 를 수행 – 인접 라우터들은 Periodic Update 를 통하여 다른 라우터들에게 경로를 알림 –Hold down time 이 끝난 후 라우터들은 새로운 경로를 자신의 Routing Table 에 Update

22 Distance Vector Routing Protocol IGRP 의 적용 환경 – 안정적인 네트워크에 적합 – 중, 소규모 network 에 적합 –Metric 이 중요시 되는 경우 사용 –Routing 부하 감소

23 Distance Vector Routing Protocol  EIGRP 개요 – 빠른 Convergence 시간 제공 –VLSM 지원 – 비연속적인 Subnet 지원 –Route summarization 지원 –Prefix 및 host routing 지원 –Distance Vector, Link State 의 장점을 도입 –Loop free 보장 – 안정성 있는 갱신 기능 제공 – 다양한 protocol 의 지원 : IP, IPX, AppleTalk – 설정이 쉬움 주요 특징 –Neighbor table 작성 –Topology table 작성 – 경로 계산 (Dual Algorithm) 을 통해 Routing Table 을 작성 – 따라서 EIGRP 는 IGRP 와는 다르게 자체적으로 3 가지 Table 을 가지고 있음  IGRP 에 비해 많은 Memory 및 CPU Utilization 이 소요됨 –Multi Protocol 을 지원 (IPX, AppleTalk, DecNet..)

24 Distance Vector Routing Protocol 발전된 Distance Vector 기법 – 다른 Distance Vector protocol 과는 달리 Routing Update 시 전체 Routing Table 을 넘기지 않 음  따라서 전체적으로 Update 를 위한 데이터의 양이 많지 않음  Update 시, Link 상태에서 변화된 부분만 인접 라우터에게 Update 를 수행  Update 되는 Link 상태를 바탕으로 Topology Table 을 작성 –Periodic Update 를 수행하지 않음  Link 상태의 변화가 발생 될 때만 Update 를 수행 – 자동으로 Neighbor 관계가 설정 –Unequal/Equal load balancing 지원 ( 최대 6 개 ) EIGRP Table –Topology Table –DUAL 에 의해 동작 – 인접 라우터에게 모든 경로를 전달 – 각각의 경로에 대한 인접 라우터 List 를 운용 –Passive 또는 Active 형태로 전송 – 인접 라우터 table 운용 – 인접 라우터 address 를 유지 –Hold time 을 유지 – 안정적인 전송을 위한 정보 운용

25 Distance Vector Routing Protocol Dual Algorithm (Diffusing Update Algorithm) –DUAL 은 loop-free routing algorithm 으로 Routing table 의 분산 처리를 수행  새로운 Routing algorithm 을 이용  빠른 convergence 시간을 제공  네트워크 환경에 변경이 있을 시 연관된 노드에게만 영향을 미침 (“bounded updates”) –Route hold down 이 불필요 –SRI International 에서 연구되고 개발됨 EIGRP 적용 환경 – 크고 복잡한 환경의 network –Cisco Router 로 구성된 network –VLSM – 빠른 convergence 가 필요할 때 –Multiprotocol 지원이 필요할 때

26 Link-State Routing Protocol  Link-State Routing 개요 –Neighbor Discovery –LSA(Link State Advertisement) 생성 –LSA 분배 –SPF(Shortest Path First) 를 이용하여 경로 계산 – 네트워크 장애 발생시  새로운 LSA 를 전송  모든 Router 들은 Routing Table 을 다시 생성  OSPF 개요 –Open Shortest Path First –Link state 및 SPF 기술을 사용 –IETF 의 OSPF working group(RFC 1253) 에 의해 개발됨 –TCP/IP 환경에서의 운용을 위해 설계됨 – 빠른 convergence 제공 –VLSM 지원 – 비연속적인 subnet 지원 – 주기적인 갱신 없음 – 경로 인증 기능 제공

27 Link-State Routing Protocol 주요 특징 –Area 개념을 통해 LSU(Link State Update) 를 네트워크 특성에 맞게 Configuration 함으로써 Routing update 에 따른 라우터 및 네트워크 트래픽 부하를 줄일 수 있음. –Backbone area(0) 가 반드시 제공 되 어야 함 – 모든 다른 Area 들은 반드시 백본과 연결되어야 함 –area(0) 가 분할되어서는 안됨 –ABR (Area Border Router)  서로 다른 Area 간을 연결하는 라우터 –ASBR (Autonomous System Boundary Router)  서로 다른 Routing Domain 을 연결하는 라우터 –LSU (Link State Update)  여러종류의 (7 가지 ) LSA(Link State Advertisement) 를 포함하고 있음 – 인접 라우터와는 Hello message 를 통해 Neighbor 관계를 확인

28 A B CDE E0 E1 S1 S0 S1 E0 Link-State Routing Protocol OSPF 적용 환경 – 거대한 계층적 network – 복잡한 network 로 Topology 변화가 자주 일어나지 않는 환경 –VLSM – 빠른 convergence – 여러 vendor 의 장비가 사용되는 network OSPF Metric –Bandwidth (100,000,000 / bandwidth) OSPF Convergence – 라우터 C 는 Link failure 를 감지. B 와 D 에게 Link State advertisement 를 수행  Topology 가 변화됨 – 모든 라우터들은 자신의 Topology Table 을 변화 시키고 LSA 를 Copy 하여 Neighbor 들에게 전달  Multicast 를 사용하여 Link 상태를 전달 –Dijkstra algorithm 을 사용하여 Routing Table 을 생성

29 Static Route  Static Routes 개요 –Dynamic Routing Protocol 을 사용하지 않고 경로를 설정하는 User defined route 주요 특징 –Unidirectional static Route – 특정 Destination 네트워크로 가기 위해 라우터의 인터페이스를 지정 –Dynamic Routing protocol 에 비해 CPU 및 Memory 요구사항이 적음 –User 가 각각의 Destination 네트워크에 대한 경로 설정을 일일이 다 지정해야 함 – 일반적으로 Stub 네트워크로의 경로 설정 시 많이 쓰임 Network IP route IP route S0 S0

30 Static Route  Default Routes 개요 –Routing table 상에 대응되는 경로가 없을 때 사용되는 경로 –Routing protocol 을 통해 전송될 수 있음 –2 가지 model 이 존재  Special network number  (IP)  -2(IPX)  Routing protocol 에 포함됨 –Protocol 들은 모든 model 을 지원 Default Route 의 생성 –RIP, RIPv2  network –IGRP, EIGRP  ip default-network –OSPF  default originate –IPX  Ipx route default –“Host mode 에서는 default gateway 명령을 사용