라우터와 라우팅이란 무엇인가요?

소위 라우팅이란 상호 연결된 네트워크를 통해 소스 위치에서 대상 위치로 정보를 이동하는 활동을 말합니다. 일반적으로 라우팅 프로세스 중에 정보는 적어도 하나 이상의 중간 노드를 통과합니다. 일반적으로 사람들은 라우팅과 스위칭을 비교하는데, 그 이유는 일반 사용자의 눈에는 두 가지가 구현하는 기능이 완전히 동일하기 때문입니다. 실제로 라우팅과 스위칭의 주요 차이점은 스위칭이 OSI 참조 모델의 두 번째 계층(데이터 링크 계층)에서 발생하는 반면 라우팅은 세 번째 계층인 네트워크 계층에서 발생한다는 것입니다. 이러한 차이로 인해 라우팅과 스위칭은 정보를 이동하는 과정에서 서로 다른 제어 정보를 사용해야 하므로 각각의 기능을 구현하는 방식이 다릅니다.

라우팅 기술에 대한 논의는 40년 넘게 진행되어 왔지만, 라우팅 기술이 점차 상용화되기 시작한 것은 1980년대부터였습니다. 라우팅 기술이 처음 나왔을 때 널리 사용되지 않았던 이유는 주로 1980년대 이전의 네트워크 구조가 매우 단순했고, 라우팅 기술이 설 자리가 없었기 때문입니다. 지난 10년 정도가 되어서야 대규모 인터넷 네트워크가 점차 대중화되어 라우팅 기술 개발을 위한 좋은 기반과 플랫폼을 제공했습니다.

라우터는 인터넷의 주요 노드 장치입니다. 라우터는 라우팅을 통해 데이터 전달을 결정합니다. 전달 전략을 라우팅이라고 하며, 라우터 이름은 라우터(router, Forwarder)에서 유래합니다. 라우터 시스템은 서로 다른 네트워크 간의 상호 연결 허브로서 인터넷의 본체, 즉 TCP/IP를 기반으로 하는 국제 상호 연결 네트워크를 형성합니다. 또한 라우터는 인터넷의 뼈대를 형성한다고 할 수 있습니다. 처리 속도는 네트워크 통신의 주요 병목 현상 중 하나이며 신뢰성은 네트워크 상호 연결 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 라우터 기술은 항상 캠퍼스 네트워크, 지역 네트워크, 심지어 전체 인터넷 연구 분야의 핵심이었으며, 그 개발 역사와 방향은 전체 인터넷 연구의 축소판이 되었습니다. 우리나라의 네트워크 인프라와 정보 구축이 본격화되고 있는 시점에서, 상호접속 네트워크에서 라우터의 역할과 현황, 발전 방향에 대해 논의하고 국내 네트워크 기술 연구와 네트워크 구축에 대해 논의하고 관계를 명확히 하고자 한다. 네트워크 시장에서 라우터와 네트워크 상호 연결 사이의 다양한 개념은 매우 중요합니다.

라우터의 역할

라우터의 역할 중 하나는 서로 다른 네트워크를 연결하는 것이고, 다른 하나는 정보 전송 경로를 선택하는 것입니다. 원활하고 빠른 지름길을 선택하면 통신 속도가 크게 향상되고, 네트워크 시스템의 통신 부하가 줄어들며, 네트워크 시스템 리소스가 절약되고, 네트워크 시스템의 원활성 비율이 향상되어 네트워크 시스템이 더 큰 이점을 발휘할 수 있습니다.

네트워크 트래픽 필터링 측면에서 라우터는 스위치 및 브리지와 매우 유사하게 작동합니다. 그러나 네트워크의 물리적 계층에서 작동하고 네트워크 세그먼트를 물리적으로 분할하는 스위치와 달리 라우터는 특수 소프트웨어 프로토콜을 사용하여 전체 네트워크를 논리적으로 분할합니다. 예를 들어, IP 프로토콜을 지원하는 라우터는 네트워크를 여러 서브넷 세그먼트로 나눌 수 있으며 특수 IP 주소로 전달되는 네트워크 트래픽만 라우터를 통과할 수 있습니다. 수신된 각 패킷에 대해 라우터는 체크섬을 다시 계산하고 새로운 물리적 주소를 기록합니다. 따라서 라우터를 사용하여 데이터를 전달하고 필터링하는 것은 패킷의 물리적 주소만 보는 스위치보다 느린 경향이 있습니다. 그러나 구조가 복잡한 네트워크의 경우 라우터를 사용하면 네트워크의 전반적인 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 라우터의 또 다른 확실한 장점은 네트워크 브로드캐스트를 자동으로 필터링할 수 있다는 것입니다. 일반적으로 네트워크에 라우터를 추가하는 전체 설치 프로세스는 플러그 앤 플레이 스위치보다 훨씬 복잡합니다.

일반적으로 라우터는 이기종 네트워크를 상호 연결하고 여러 서브넷을 상호 연결하는 데 사용해야 합니다.

라우터의 주요 임무는 라우터를 통과하는 각 데이터 프레임에 대한 최적의 전송 경로를 찾고, 데이터를 목적지 사이트로 효과적으로 전송하는 것입니다. 최적의 경로를 선택하기 위한 전략, 즉 라우팅 알고리즘이 라우터의 핵심임을 알 수 있다. 이 작업을 완료하기 위해 다양한 전송 경로와 관련된 데이터인 라우팅 테이블(Routing Table)을 라우터에 저장하여 라우팅 선택에 사용합니다.

경로 테이블에는 서브넷 식별 정보, 네트워크에 있는 라우터 수, 다음 라우터 이름이 저장됩니다. 경로 테이블은 시스템 관리자가 고정적으로 설정하거나 시스템에서 동적으로 수정하거나 라우터에서 자동으로 조정하거나 호스트에서 제어할 수 있습니다.

1． 정적 경로 테이블

시스템 관리자가 미리 설정한 고정 경로 테이블을 정적 경로 테이블이라고 합니다. 일반적으로 시스템 설치 시 네트워크 구성에 따라 미리 설정되어 있지 않습니다. 미래의 네트워크 구조가 변경됩니다.

2． 동적 경로 테이블

동적 경로 테이블은 네트워크 시스템의 작동에 따라 라우터가 자동으로 조정하는 경로 테이블입니다. 라우터는 라우팅 프로토콜에서 제공하는 기능을 기반으로 네트워크 작동 조건을 자동으로 학습하고 기억하며 필요할 때 데이터 전송에 가장 적합한 경로를 자동으로 계산합니다. 라우터의 구조 라우터의 아키텍처

아키텍처적 관점에서 라우터는 1세대 단일 버스 단일 CPU 구조 라우터, 2세대 단일 버스 마스터-슬레이브로 나눌 수 있습니다. CPU 구조 라우터, 3세대 단일 버스 구조 라우터, 대칭형 다중 CPU 구조 라우터, 4세대 다중 버스 다중 CPU 구조 라우터, 5세대 공유 메모리 구조 라우터, 6세대 스위치 아키텍처 라우터 및 라우터 기반 클러스터 시스템 등에

라우터의 구성

라우터는 입력 포트, 출력 포트, 스위칭 스위치, 경로 프로세서의 네 가지 요소로 구성됩니다.

입력 포트는 물리적 링크와 입력 패킷의 입구입니다. 포트는 일반적으로 라인 카드로 제공됩니다. 라인 카드는 일반적으로 4, 8 또는 16개의 포트를 지원합니다. 첫 번째 기능은 데이터 링크 계층을 캡슐화하고 캡슐화 해제하는 것입니다. 두 번째 기능은 전달 테이블에서 수신 패킷의 대상 주소를 찾아 대상 포트를 결정하는 것입니다(경로 조회라고 함). 경로 조회는 일반 하드웨어를 사용하거나 각 라인 카드에 마이크로프로세서를 내장하여 구현할 수 있습니다. 셋째, QoS(Quality of Service)를 제공하기 위해 포트는 수신된 패킷을 미리 정의된 여러 서비스 수준으로 나눕니다. 넷째, 포트는 SLIP(Serial Line Internet Protocol) 및 PPP(Point-to-Point Protocol)와 같은 데이터 링크 수준 프로토콜이나 PPTP(Point-to-Point Tunneling Protocol)와 같은 네트워크 수준 프로토콜을 실행해야 할 수 있습니다. 경로 조회가 완료되면 스위치를 사용하여 패킷을 출력 포트로 라우팅해야 합니다. 라우터가 입력 대기열에 있으면 여러 입력이 동일한 스위치를 공유합니다. 이러한 입력 포트의 최종 기능은 스위치와 같은 공용 리소스에 대한 중재 계약에 참여하는 것입니다.

스위치는 다양한 기술을 사용하여 구현할 수 있습니다. 현재까지 가장 일반적으로 사용되는 스위칭 스위칭 기술은 버스, 스위칭 스위치 및 공유 메모리입니다. 가장 간단한 스위치는 버스를 사용하여 모든 입력 및 출력 포트를 연결합니다. 버스 스위치의 단점은 스위칭 용량이 버스 용량과 버스 중재를 최대한 활용함으로써 발생하는 추가 오버헤드에 의해 제한된다는 것입니다. 크로스* 스위치는 스위치를 통해 여러 데이터 경로를 제공합니다. N×N 크로스* 포인트가 있는 크로스* 스위치는 2N 버스를 갖는 것으로 간주될 수 있습니다. 교차로*가 폐쇄되면 입력 버스의 데이터를 출력 버스에서 사용할 수 있으며, 그렇지 않으면 사용할 수 없습니다. 교차점의 닫힘 및 열림은 스케줄러에 의해 제어되므로 스케줄러는 전환 스위치의 속도를 제한합니다. 공유 메모리 라우터에서는 들어오는 패킷을 공유 메모리에 저장하고 패킷의 포인터만 교환합니다. 이로 인해 스위칭 용량이 증가하지만 메모리 액세스 속도에 따라 스위칭 속도가 제한됩니다. 메모리 용량은 18개월마다 두 배로 증가하지만 메모리 액세스 시간은 연간 5씩만 감소합니다. 이는 가장 널리 사용되는 메모리 스위치의 본질적인 한계입니다. 출력 포트는 패킷이 출력 링크로 전송되기 전에 패킷을 저장하고 우선 순위 및 기타 요구 사항을 지원하기 위해 복잡한 예약 알고리즘을 구현할 수 있습니다. 입력 포트와 마찬가지로 출력 포트도 데이터 링크 계층 캡슐화 및 캡슐화 해제는 물론 더 높은 수준의 프로토콜을 지원해야 합니다.

경로 프로세서는 라우팅 프로토콜을 구현하기 위해 전달 테이블을 계산하고 라우터를 구성하고 관리하는 소프트웨어를 실행합니다.

동시에 목적지 주소가 라인 카드 포워딩 테이블에 없는 패킷도 처리합니다.