TCP/IP 인터네트워킹 INTERNETWORKING with TCP/IP <vol TCP/IP 인터네트워킹 INTERNETWORKING with TCP/IP <vol.1> 4th edition by D. E. Comer(임철수 역) 동양공업전문대학 전산정보학부 권춘우

제 16 장 라우팅 프로토콜 ( RIP, OSPF, HELLO ) 1 라우팅 프로토콜 이란? 2 내부와 외부 라우팅 3 RIP 4 HELLO 프로토콜 5 OSPF

1 라우팅 프로토콜 이란? 라우팅 프로토콜 인터넷 : 라우터에 의해 연결된 네트워크의 조합 라우터 : 네트워크로부터 패킷 수신 다른 네트워크로 전달(최적 경로) 메트릭(metric) : 네트워크를 거쳐 지나갈 때 할당되는 비용 라우터는 가장 적은 메트릭을 갖는 경로 선택

1 라우팅 프로토콜 이란? 각 네트워크에 할당된 메트릭은 프로토콜의 종류에 따라 서로 다름 RIP(Routing Information Protocol) : 각 네트워크를 동일하게 취급(홉 갯수) OSPF(Open Shortest Path First) : 요청된 서비스에 따라 비용을 관리자가 할당 가능 BGP(Border Gateway Protocol) : 관리자가 정하는 정책에 따라 경로 결정

2 내부와 외부 라우팅 자율시스템(AS:Autonomous System) 내부 라우팅 : 자율 시스템 내에서 라우팅 단일 관리 기관내의 라우터와 네트워크 그룹 내부 라우팅 : 자율 시스템 내에서 라우팅 외부 라우팅 : 자율 시스템간의 라우팅

2 내부와 외부 라우팅(계속) 많이 사용되고 있는 라우팅 프로토콜

2 내부와 외부 라우팅 자율 시스템

3 RIP 자율 시스템 내에서 사용하는 내부 라우팅 프로토콜 거리 벡터 라우팅(Distance Vector Routing)에 기반 하는 프로토콜 라우팅 테이블을 만드는데 Bellman-Ford 알고리즘 사용

3 RIP(계속) 거리벡터 라우팅 전체 자율 시스템에 대한 정보의 공유 이웃하는 라우터와 공유 주기적인 공유 : 30초 간격

Destination Hop Count Next Hop 3 RIP(계속) 라우팅 테이블 Destination Hop Count Next Hop ------------- ------------- ------------ 163.5.0.0 7 172.6.23.4 197.5.13.0 5 176.3.6.17 189.45.0.0 4 200.5.1.6 115.0.0.0 6 131.4.7.19

3 RIP(계속) RIP갱신 알고리즘 Add one hop to the hop count for each advertised destination. Repeat the following steps for each advertised destination: If(destination not in the routing information to the table. Add the advertised information to the table. Else If(next-hop field is the same) Replace entry in the table with the advertised one. If(advertised hop count smaller than one tin the table) Do nothing. Return.

3 RIP(계속) 라우팅 테이블 갱신 예

3 RIP(계속) 라우팅 테이블 초기화

3 RIP(계속) 라우팅 테이블 갱신

3 RIP(계속) RIP메시지 형식

3 RIP(계속) RIP 메시지 형식 명령(command) : 메시지 종류(요청 –1, 응답 –2) 버전(version) : 버전 1 계열(family) : 사용된 프로토콜 계열(TCP/IP : 2) 주소(address) : 목적지 네트워크 주소(14바이트) 거리(distance) : 목적지 네트워크까지 홉 계수

3 RIP(계속) 요청 메시지 새로운 요청이 생기거나 시간이 만료된 라우터에 의해 전송

3 RIP(계속) 응답 메시지 요청에 대한 응답과 30초 주기의 라우팅 정보 전달

3 RIP(계속) RIP 메시지의 타이머

3 RIP(계속) RIP 메시지 타이머 주기적 타이머(periodic timer) : 정규 갱신 메시지 통보를 제어(30초 간격) 만료 타이머(expiration timer) : 경로의 유효성 관리(180초) 폐 경로 수집 타이머(garbage collection) : 무효화된 경로 관리(120초)

3 RIP(계속) 저속 수렴(Slow convergence) 인터넷 일부에서 발생하는 변화가 매우 느리게 다른 부분에 알려짐

3 RIP(계속) 단점 해결방법 홉 수를 15로 제한

3 RIP(계속) 불안정(Instability)

3 RIP(계속) 불안정을 해결하기위한 대책 트리거 갱신(triggered update) : 네트워크에 변화가 있으면 절차에 따라 새로운 테이블 전송 수평 분할(split horizons):갱신 메시지 전송을 선택적으로 이용

3 RIP(계속) poison reverse : 수평 분할의 변형

3 RIP(계속) RIP 버전 2 메시지 형식

3 RIP(계속) RIP 버전 2의 새로운 필드 경로 태그(route tag) : 자율 시스템 번호 정보 전달 서브넷 마스크(subnet mask) : 서브넷 마스크 전달 다음 홉 주소(next hop address) : 다음 홉의 주소

3 RIP(계속) 인증 메시지 보호를 위해 사용

3 RIP 멀티캐스팅 RIP 버전 2 : 네트워크에 있는 라우터만 RIP 메시지를 수신하는 멀티캐스트 주소 224.0.0.9 사용 캡슐화 UDP 사용자 데이터그램에 캡슐화 잘 알려진 포트 520번 이용 UDP서비스 사용

4 HELLO 프로토콜 홉 카운트 대신에 망 지연을 기반으로 한 경로 설정 HELLO 메시지 형식 기계들의 클럭을 동기화 시키고, 목적지까지의 최단 지연 경로 계산 HELLO 메시지는 타임스탬프 정보와 경로 설정 정보 운반 지연의 차이가 클 때만 경로 변경 HELLO 메시지 형식

4 HELLO 프로토콜 라우트디(RIP 구현 프로그램 ) 반대로 EGP를 구현한 프로그램은 지역 라우팅 테이블에 자기 라우팅 테이블에서 찾아낸 경로 정보를 알리고, 갱신 정보를 받은 후 변경 반대로 EGP를 구현한 프로그램은 지역 라우팅 테이블에 있는 경로들을 알리지 않고, 망 도달 정보의 DB를 분류하여 별도로 보관 게이트디(gated) IGP와 EGP를 결합한 프로그램으로서, 외부 라우터들에게 경로를 알리는데 제한을 가짐 gated 는 RIP 메시지를 받아서 routed 프로그램처럼 자기 컴퓨터의 라우팅 테이블을 수정하고, EGP를 사용해서 자신의 자치 시스템에 경로 통보 EGP로 IGP를 링크하는 자동적 매카니즘

5 OSPF Open Shortest Path First 가장 많이 사용되는 내부 라우팅 프로토콜 자율 시스템 경계 라우터(autonomous system boundary router)라는 특별한 라우터가 다른 자율 시스템에 정보 배포 라우팅을 효율적으로 수행하기 위해 자율시스템을 여러 지역으로 나눔

5 OSPF(계속) 지역(area) 자율시스템에 포함되는 호스트, 라우터, 네트워크의 모음 지역 경계 라우터(area boarder router) : 지역에 대한 경로 정보를 정리하여 다른 지역에 전송 백본 라우터 (backbone router) : 가장 중심이 되는 backbone지역에 있는 라우터 지역 식별자 : backbone – 0, 지역–1, 2, .., n

5 OSPF(계속) 메트릭(metric) 관리자가 각 경로에 대한 비용 할당 서비스 종류에 따라 결정 : 최소지연, 최대 성능

5 OSPF(계속) 자율 시스템 내 지역

5 OSPF(계속) 링크 상태 라우팅(link state routing) 이웃에 대한 정보 공유 다른 모든 라우터와 정보 공유 : 플러딩(flooding) 변화가 있는 경우에 공유

5 OSPF(계속) 링크의 유형 OSPF 용어에서 네트워크 지칭 링크 유형

5 OSPF(계속) 점-대-점(Point-to-Point) 링크 라우터간에 다른 호스트나 라우터 없이 직접 연결

5 OSPF(계속) 경유(transient) 링크 몇 개의 라우터가 연결되어 있는 네트워크

5 OSPF(계속) 스터브( stub)링크 가상(virtual) 링크 하나의 라우터에만 연결된 네트워크 라우터간 연결이 끊어지면 돌아서가는 긴 경로를 사용

5 OSPF(계속) 그림표현

5 OSPF(계속) 인터넷의 그림 표현

5 OSPF(계속) 링크 상태 광고(LSA : link state advertisement) 이웃에 대한 정보 교환

5 OSPF(계속) 라우터 링크 실제 라우터의 링크들을 정의

5 OSPF(계속) 네트워크 링크 네트워크의 링크들을 정의

5 OSPF(계속) 네트워크 요약 링크 지역내의 라우터 링크와 네트워크 링크에 대한 정보를 지역내에 보급

5 OSPF(계속) 자율시스템 경계 라우터의 요약 링크 지역 경계 라우터가 자율시스템 내에 있는 정보를 지역에 전달

5 OSPF(계속) 외부 링크 자율시스템 외부 네트워크에 대한 정보는 외부링크 광고를 통하여 열수 있다.

5 OSPF(계속) 링크상태 데이터 베이스 다른 라우터로부터 라우터 링크와 네트워크 링크 LAS를 수신하여 링크상태 데이터베이스 작성 인터넷 접속 형태를 표를 이용하여 표현한 방식 각 라우터와 이웃간의 관계, 메트릭 정보

5 OSPF(계속) 딕스트라 알고리즘(Dijkstra Algorithm) 라우팅 테이블 계산 알고리즘 Start with the local node(router) : the root of the tree. Assign a cost of 0 to this node and make it the first permanent node. Examine each neighbor node of the node that was the last permanent node. Assign a cumulative cost to each node and make it tentative. Among the list of tentative nodes Find the node with the smallest cumulative cost and make it permanent. If a node can be reached from more than one direction Select the direction with the shortest cumulative cost. Repeat steps 3 to 5 until every node becomes permanent.

5 OSPF(계속) 최단 경로 계산

5 OSPF(계속) 라우팅 테이블 지역내의 각 네트워크에 도달하는 비율 라우터 A에 대한 링크 상태 라우팅 테이블 Network Cost Next Router ---------- ------ --------------- N1 5 -- N2 7 C N3 10 D N4 11 B N5 15 D

5 OSPF(계속) 패킷의 종류

5 OSPF(계속) OSPF 패킷 헤더

5 OSPF(계속) 패킷 형식 버전(version) : 8비트, OSPF 프로토콜 버전, 현재 값 : 2 유형(type) : 패킷 유형(1~5) 메시지 길이(message length) : 전체 메시지 길이 발신지 라우터 IP 주소(source router IP address) : 32bit 지역 식별자(area identification) : 라우팅이 일어나는 지역 검사합(checksum) : 오류 정정 인증 종류(authentication type) : 지역에서 사용되는 인증 방법 인증(authentication) : 인증 데이터의 실제 값

5 OSPF(계속) Hello 메시지 이웃 관계를 생성하고 이웃의 도달 가능성 검사 링크 상태 라우팅의 첫 번째 과정

5 OSPF(계속) Hello 메시지 네트워크 마스크(network mask) : 32비트 – hello 메시지가 전송 되어지는 네트워크 마스크 Hello 간격(interval) : 메시지의 간격(초 단위) E 플래그(flag) : 설정된 경우 지역이 스터브 지역 T 플래그(flag) : 설정된 경우 라우터는 다중 메트릭 지원 우선순위(priority) : 라우터의 우선 순위 Dead 간격(interval) : 이웃 라우터가 다운되었다고 가정하기 전까지 시간(초 단위) 지정 라우터 IP 주소(designated router IP address): 메시지가 전송되는 네트워크의 지정 라우터의 IP 주소 백업 지정 라우터 IP 주소(backup designated router IP address) 이웃 IP 주소(neighbor IP address) : hello 메시지를 수신한 모든 이웃들의 현재 목록

5 OSPF(계속) 데이터베이스 기술 메시지 라우터가 처음으로 또는 장애후에 시스템에 연결되면 전체 링크 상태 데이터베이스 필요 자신의 이웃에게 hello 메시지 전송 첫 번째 인사이면 데이터베이스 기술 패킷 전송 그런 다음 링크 상태 요청 패킷 전송

5 OSPF(계속) 데이터베이스 기술 패킷

5 OSPF(계속) 데이터베이스 기술 패킷 E 플래그 : 광고 라우터가 자율 시스템 경계 라우터이면 1 B 플래그 : 광고 라우터가 지역 경계 라우터이면 1 I 플래그 : 첫 번째 메시지 일 때 1 M 플래그 : 마지막 메시지가 아닐 경우에 1 M/S (Mster/Slave) 플래그 : 패킷의 시작점 메시지 순서 번호(message sequence number) 링크 상태 헤더(link state header)

5 OSPF(계속) 링크 상태 요청 패킷 특정 경로나 경로들에 대한 정보를 필요로 하는 라우터가 보내는 패킷 링크 상태 갱신 패킷으로 응답

5 OSPF(계속) 링크 상태 갱신 패킷 각 라우터가 자신의 링크 상태를 광고할 때 사용 서로 다른 LSA 포함 가능

5 OSPF(계속) 라우터 링크 LSA 라우터의 모든 링크를 광고

5 OSPF(계속) 라우터 광고 패킷 형식 링크 식별자(link ID) : 링크의 종류(표 13.3 참조) 링크 데이터(link data) : 추가 정보(표 13.3) 링크 종류(link type) : 네트워크 종류에 따른 링크 유형(표 13.3 참조) 서비스 종류(type of service: TOS)의 갯수 : 각 링크에 알려진 서비스 종류 TOS 0에 대한 메트릭(metric for TOS 0) TOS(type of Service) : 서비스 유형 메트릭(metric) : 해당 TOS에 대한 메트릭

5 OSPF(계속) 링크 종류, 링크 식별자와 링크 데이터 Link Type Link Identification Link Data Type 1: Point-to-Point connection to another router Address of neighbor-router Interface number Type 2: Connection to any-to-any network Address of designated router Router address Type 3: Connection to stubnetwork Network address Network mask Type 4: Virtual link

5 OSPF(계속) 네트워크 링크 LSA 네트워크에 연결된 링크를 알리는데 사용 네트워크 마스크 접속(attached) 라우터 : 반복 필드로 접속된 모든 라우터의 IP 주소

5 OSPF(계속) 네트워크의 요약 링크 LSA 지역 경계 라우터가 지역 밖에 있는 다른 네트워크의 존재를 알리는데 사용 네트워크 마스크, 서비스 종류, 메트릭으로 구성 각 광고는 단일 네트워크면 알림 네트워크 주소는 링크 상태 광고의 헤더에 들어있는 라우터의 IP 주소와 마스크 정보를 통하여 얻게됨

5 OSPF(계속) 네트워크의 요약 링크 LSA TOS : 서비스 유형 메트릭 : 서비스 유형에 대한 메트릭

5 OSPF(계속) 자율 시스템 경계 라우터의 요약 링크 LSA 자율 시스템 경계 라우터로 가는 경로를 알리는데 사용

5 OSPF(계속) 외부 링크 LSA 자율 시스템 외부에 있는 모든 네트워크로 알리는데 사용

5 OSPF 링크 상태 확인응답 패킷 링크 상태 갱신 패킷에 대한 확인응답