네트워크 기술 - 인터네트워킹

인터네트워킹 : 둘 이상의 서로 다른 네트워크를 연결하는 기능

라우터 : 네트워크를 연결하는 장비, 일반적으로 계층 3 기능을 수행

게이트웨이 : 일반적인 용어

- 리피터 : 계층 1 기능을 지원

- 브리지 : 계층 1, 2 기능을 지원

- 라우터 : 계층 1, 2, 3 기능을 지원, 경로 배정 기능을 수행

 

 

 

 

 

브리지

연결되는 LAN이 같은 종류 : 프레임 해석 등의 간단한 작업 필요

연결되는 LAN이 다른 종류 : 프레임 해석, 변환 등의 복잡한 작업 필요

브리지에 연결되는 LAN 종류만큼 MAX/물리 계층을 처리해야 함

 

트랜스패런트 브리지(Transparent Bridge)

라우팅 기능을 사용자에게 투명하게 보여줌

브리지 사용자 : 프레임에 라우팅 정보를 추가하지 않음

브리지 : 필요한 라우팅 과정을 전적으로 책임짐

 

브리지의 동작 원리

프레임의 송수신자가 동일 방향에 위치하면 프레임을 중개하는 과정이 필요없기 때문에 수신 프레임 무시

프레임의 송수신자가 다른 방향에 위치하면 수신자 방향으로 프레임 중개

라우팅 테이블 : 송수신 호스트가 어느 방향에 있는지 위치 정보를 관리

 

브리지 B1 : 송신자 a가 수신자 b에게 전송한 프레임 도착 시 무시

브리지 B1 : 송신자 a가 수신자 c에게 전송한 프레임 도착 시 포트 2로 중개

브리지 B2 : 송신자 g가 수신자 e에게 전송한 프레임 도착 시 포트 1로 중개

 

라우팅 테이블 => 역방향 학습

Backward Learning 알고리즘으로 작성

최초 라우팅 테이블이 비어 있으면 브로드캐스팅 방식을 사용하여 중개

- 플러딩(Flooding) 알고리즘을 사용해 입력된 프레임을 브리지의 모든 포트 방향으로 전달, 프레임이 들어온 방향으로는 전달하지 않음

브리지 B1 : 2번 포트에서 입력된 프레임 송신자가 c -> 호스트 c는 2번에 위치

브리지 B2 : 1번 포트에서 입력된 프레임 송신자가 c -> 호스트 c는 1번에 위치

스패닝 트리

문제 :

이중 경로에 의한 라우팅 정보의 혼선이 발생

브리지 B1 : 호스트 a가 전송한 데이터가 포트 1, 2에서 입력되므로 모순 발생

해결 : 네트워크를 비순환 구조로 만들어야함 => 스패닝 트리

스패닝 트리 구성

- 임의의 브리지를 트리 구조의 최상위 브리지인 루트(root)로 지정

   브리지가 자신의 고유 번호를 서로 공개함으로써, 번호가 가장 낮은 브리지를 루트로 선정할 수 있음

- 루트 브리지에서 다른 모든 브리지까지의 최단 경로 트리를 구성하는 방식으로 LAN을 구축

 

소스 라우팅 브리지(Source Routing Bridge)

링 구조의 네트워크에서 사용

송신자가 전송 프레임 내에  경로 정보를 제공

- 송신 프레임에 수신 호스트까지 도달하기 위한 모든 경로를 기술함으로써, 중간 브리지에 필요한 라우팅 정보가 프레임 자체에 포함

브리지는 프레임 내의 경로 정보를 이용하여 중개

 

IP 인터네트워킹

인터넷에서 네트워크를 연결하는 방식

- 라우터 A가 이더넷 인터페이스와 PPP 인터페이스를 지원 가정

- 라우터 B는 PPP와 ATM 인터페이스를 지원 가정

- 이더넷과 ATM이라는 상이한 네트워크 인터페이스를 지원하는 사용자 간의 연결 구조가 가능함

- 패킷의 올바른 중개를 위해 라우터에서는 IP프로토콜까지의 계층 기능을 지원

- 송수신 호스트는 TCP/IP 응용 프로그램을 이용해 통신

IP 인터네트워킹의 구조

 

양쪽 MAC 계층이 다르면 패킷 변환 기능이 필요

- 라우터 A는 입력된 이더넷 헤더를 PPP헤더로 변환

- 라우터 B는 PPP 헤더를 ATM 헤더로 변환

필요시 (라우터를 거치는 동안에 전송되는 패킷이 특정 MAC 계층에서 전송하기에 너무 클 경우) : 패킷 분할과 병합 과정도 수행

라우터에 연결된 네트워크가 특징이 같은 MAC 계층을 사용하면 헤더의 변환 과정은 이루어지지 않음

IP 인터네트워킹에서의 헤더 변환

 

인터넷 라우팅

고정 경로 배정 (Fixed Routing)

송수신 호스트 사이에 영구 불변의 고정 경로를 배정

장점 : 간단하지만 효율적인 라우팅이 가능

단점 : 트레픽 변화에 따른 동적 경로 배정이 불가능

 

적응 경로 배정 (Adaptive Routing)

인터넷 연결 상태가 변하면 이를 전달 경로 배정에 반영

- 특정 네트워크나 라우터가 비정상적으로 동작하는 경우

- 네트워크의 특정 위치에서 혼잡이 발생하는 경우

단점 : 경로 결정 과정에서 라우터의 부담이 증가

특정 위치에서의 어떤 변화를 네트워크의 모든 라우터에 동시에 반영하기는 현실적으로 불가능하므로 라우터들끼리 정보의 불일치성(Inconsistency)이 발생

- 라우터 사이의 정보 교환이 빠르게 자주 이루어져야 하지만 이것도 네트워크의 트레픽을 증가시키고, 라우터의 처리 부담을 증가시키는 결과를 초래함

 

자율 시스템 (Autonomous System)

동일한 라우팅 특성으로 동작하는 논리적인 단일 구성체

내부 라우팅 프로토콜(IRP, Interior Routing Protocol) : 자율 시스템 내부에서 사용

- 라우터 간의 라우팅 정보를 교환하는 용도로 사용

외부 라우팅 프로토콜(ERP, Exterior Routing Protocol) : 자율 시스템 간에 사용

- 자율 시스템들이 사용하는 알고리즘과 라우팅 테이블 정보의 구조가 서로 다를 수 있으므로, 자율 시스템 사이의 연동을 위한 방안을 고려해야 함