무선 라우터 잭의 네트워크 케이블을 데스크톱 호스트에 연결한 다음 컴퓨터의 게이트웨이(192.168.1.1)를 다음으로 변경하면 됩니다.

전송

1.2 라우터 상호 연결 네트워크

라우터 상호 연결은 네트워크 프로토콜과 관련이 있습니다. 우리의 논의는 TCP/IP 네트워크로 제한됩니다.

라우터는 OSI 모델의 세 번째 계층인 네트워크 계층에서 작동합니다. 라우터는 네트워크 계층에서 정의한 "논리적" 네트워크 주소(예: IP 주소)를 사용하여 서로 다른 네트워크를 구별하고 네트워크 상호 연결 및 격리를 실현하며 각 네트워크의 독립성을 유지합니다. 라우터는 브로드캐스트 메시지를 전달하지 않지만 해당 네트워크 내에서 브로드캐스트 메시지를 제한합니다. 다른 네트워크로 전송된 데이터는 먼저 라우터로 전송된 다음 라우터에 의해 전달됩니다.

IP 라우터는 IP 패킷만 전달하고 네트워크 내의 나머지(브로드캐스트 포함)는 차단함으로써 각 네트워크의 상대적인 독립성을 유지합니다. 이러한 방식으로 많은 네트워크(서브넷)와의 상호 연결 네트워크를 구성할 수 있습니다. . 대규모 네트워크. 상호 연결이 네트워크 계층에 있기 때문에 라우터는 다양한 유형의 네트워크를 쉽게 연결할 수 있습니다. 네트워크 계층이 IP 프로토콜을 실행하는 한 라우터를 통해 상호 연결될 수 있습니다.

네트워크의 장치는 네트워크 주소(TCP/IP 네트워크의 IP 주소)를 사용하여 서로 통신합니다. IP 주소는 하드웨어 주소와 아무 관련이 없는 "논리적" 주소입니다. 라우터는 IP 주소를 기반으로만 데이터를 전달합니다. IP 주소의 구조는 두 부분으로 구성됩니다. 한 부분은 네트워크 번호를 정의하고 다른 부분은 네트워크 내의 호스트 번호를 정의합니다. 현재 인터넷 네트워크에서는 서브넷 마스크를 사용하여 IP 주소에서 네트워크 주소와 호스트 주소를 결정합니다. 서브넷 마스크도 IP 주소와 마찬가지로 32비트로, 둘은 일대일 대응이다. 서브넷 마스크의 숫자 '1'에 해당하는 IP 주소 부분이 네트워크 번호라고 규정하고 있으며, 그리고 숫자 "0"에 해당하는 부분이 해당하는 부분이 호스트 번호입니다. 네트워크 번호와 호스트 번호가 결합되어 완전한 IP 주소를 구성합니다. 동일한 네트워크에 있는 호스트의 IP 주소와 네트워크 번호는 동일해야 합니다. 이 네트워크를 IP 서브넷이라고 합니다.

동일한 네트워크 번호를 가진 IP 주소 사이에서만 통신이 가능합니다. 다른 IP 서브넷에 있는 호스트와 통신하려면 동일한 네트워크에 있는 라우터나 게이트웨이를 통해서 나가야 합니다. 서로 다른 네트워크 번호를 가진 IP 주소는 직접 통신할 수 없으며, 함께 연결되어 있어도 통신할 수 없습니다.

라우터에는 여러 IP 서브넷을 연결하기 위한 여러 포트가 있습니다. 각 포트의 IP 주소의 네트워크 번호는 연결된 IP 서브넷의 네트워크 번호와 동일해야 합니다. 서로 다른 포트는 서로 다른 네트워크 번호를 가지며 서로 다른 IP 서브넷에 대응하므로 각 서브넷의 호스트는 요청한 IP 패킷을 자신의 서브넷의 IP 주소를 통해 라우터로 보낼 수 있습니다.

2. 라우팅 원리

IP 서브넷에 있는 호스트가 동일한 IP 서브넷에 있는 다른 호스트로 IP 패킷을 보낼 때 해당 IP 패킷을 인터넷에서 직접 보냅니다. 상대방이 받을 수 있습니다. 인터넷에서 다른 IP를 가진 호스트로 보낼 때, 목적지 서브넷에 도달할 수 있는 라우터를 선택해야 하며, 라우터는 IP 패킷을 목적지로 보내는 역할을 합니다. 그러한 라우터가 발견되지 않으면 호스트는 "기본 게이트웨이"라는 라우터에 IP 패킷을 보냅니다. "기본 게이트웨이"는 각 호스트의 구성 매개변수이며 동일한 네트워크에 연결된 라우터 포트의 IP 주소입니다.

라우터는 IP 패킷을 전달할 때 IP 패킷의 대상 IP 주소 중 네트워크 번호 부분을 기준으로 적절한 포트만 선택하여 IP 패킷을 보냅니다. 호스트와 마찬가지로 라우터도 연결된 포트가 대상 서브넷인지 확인해야 하며, 그렇다면 해당 포트를 통해 네트워크로 직접 패킷을 보냅니다. 그렇지 않으면 패킷을 보낼 다음 라우터도 선택합니다. 라우터에는 또한 어디로 보낼지 모르는 IP 패킷을 전송하는 데 사용되는 기본 게이트웨이가 있습니다.

이런 방식으로 전송 방법을 알고 있는 IP 패킷은 라우터를 통해 올바르게 전달되고, 알려지지 않은 IP 패킷은 이러한 레벨별 전송을 통해 "기본 게이트웨이" 라우터로 전송됩니다. IP 패킷은 결국 목적지로 전송되지만 목적지로 전송될 수 없습니다.

현재 모든 TCP/IP 네트워크는 라우터를 통해 상호 연결되어 있습니다. 인터넷은 수천 개의 IP 서브넷이 라우터를 통해 상호 연결되어 있는 국제 네트워크입니다. 이러한 종류의 네트워크를 라우터 기반 네트워크라고 하며, 라우터를 노드로 사용하여 "인터넷"을 형성합니다. "인터넷"에서 라우터는 IP 패킷 전달을 담당할 뿐만 아니라 다른 라우터와의 통신을 담당하고 "인터넷"의 라우팅 선택을 공동으로 결정하고 라우팅 테이블을 유지 관리합니다.

라우팅 작업에는 경로 찾기와 전달이라는 두 가지 기본 콘텐츠가 포함됩니다. 경로탐색은 목적지까지의 최적의 경로를 결정하는 것으로 라우팅 알고리즘에 의해 구현된다. 다양한 라우팅 프로토콜과 라우팅 알고리즘이 포함되므로 상대적으로 복잡합니다. 최적의 경로를 결정하기 위해 라우팅 알고리즘은 사용된 라우팅 알고리즘에 따라 달라지는 라우팅 정보가 포함된 라우팅 테이블을 시작하고 유지해야 합니다. 라우팅 알고리즘은 라우팅 테이블에 수집된 다양한 정보를 채우며, 라우팅 테이블에 따라 대상 네트워크와 다음 홉 간의 관계를 라우터에 알릴 수 있습니다. 라우터는 라우팅 업데이트를 위한 정보를 교환하고, 라우팅 테이블을 업데이트 및 유지하여 네트워크 토폴로지 변경 사항을 올바르게 반영하며, 라우터는 측정을 기반으로 최상의 경로를 결정합니다. 이는 RIP(Routing Information Protocol), OSPF(Open Shortest Path First Protocol) 및 BGP(Border Gateway Protocol)와 같은 라우팅 프로토콜입니다.

전달이란 최상의 경로를 따라 정보 패킷을 전송하는 것을 의미합니다. 라우터는 먼저 라우팅 테이블을 검색하여 다음 사이트(라우터 또는 호스트)로 패킷을 보내는 방법을 알고 있는지 확인합니다. 라우터가 패킷을 보내는 방법을 모르는 경우 일반적으로 패킷을 삭제합니다. 라우팅 테이블의 해당 항목에 따라 패킷을 다음 사이트로 보냅니다. 대상 네트워크가 라우터에 직접 연결되어 있으면 라우터는 해당 포트로 직접 패킷을 보냅니다. 이것이 라우팅된 프로토콜입니다.

라우팅 및 전달 프로토콜과 라우팅 프로토콜은 상호보완적이지만 독립적인 개념입니다. 전자는 후자에서 관리하는 라우팅 테이블을 사용하는 반면, 후자는 전자에서 제공하는 기능을 사용하여 라우팅 프로토콜 데이터 패킷을 게시합니다. 아래에 언급된 라우팅 프로토콜은 별도로 명시하지 않는 한 모두 일반적인 관행인 라우팅 프로토콜을 나타냅니다.

3. 라우팅 프로토콜

일반적인 라우팅 방법에는 정적 라우팅과 동적 라우팅의 두 가지가 있습니다.

정적 라우팅은 라우터에 설정된 고정 라우팅 테이블입니다. 네트워크 관리자가 개입하지 않는 한 정적 경로는 변경되지 않습니다. 정적 라우팅은 네트워크 변화를 반영할 수 없기 때문에 일반적으로 네트워크 규모가 작고 고정된 토폴로지를 갖는 네트워크에서 사용됩니다. 정적 라우팅의 장점은 단순성, 효율성 및 안정성입니다. 모든 경로 중에서 고정 경로의 우선순위가 가장 높습니다. 동적 라우팅이 정적 라우팅과 충돌하는 경우 정적 라우팅이 우선합니다.

동적 라우팅은 네트워크의 라우터가 서로 통신하여 라우팅 정보를 전송하고, 수신된 라우팅 정보를 사용하여 라우터 테이블을 업데이트하는 프로세스입니다. 실시간으로 네트워크 구조의 변화에 ​​적응할 수 있습니다. 라우팅 업데이트 정보가 네트워크 변경이 발생했음을 나타내면 라우팅 소프트웨어는 경로를 다시 계산하고 새로운 라우팅 업데이트 정보를 발행합니다. 이 정보는 각 네트워크를 통과하여 각 라우터가 라우팅 알고리즘을 다시 시작하고 라우팅 테이블을 업데이트하여 네트워크 토폴로지 변경 사항을 동적으로 반영합니다. 동적 라우팅은 네트워크 규모가 크고 네트워크 토폴로지가 복잡한 네트워크에 적합합니다. 물론 다양한 동적 라우팅 프로토콜은 다양한 수준으로 네트워크 대역폭과 CPU 리소스를 차지합니다.

정적 라우팅과 동적 라우팅은 각각 고유한 특성과 적용 범위를 가지므로 동적 라우팅은 일반적으로 네트워크에서 정적 라우팅을 보완하는 용도로 사용됩니다.

라우터에서 패킷이 라우팅되면 라우터는 먼저 고정 경로를 검색합니다. 발견되면 해당 고정 경로에 따라 패킷을 전달하고, 그렇지 않으면 동적 경로를 검색합니다.

동적 라우팅 프로토콜은 자치 도메인 내에서 사용되는지 여부에 따라 IGP(Interior Gateway Protocol)와 EGP(Exterior Gateway Protocol)로 구분됩니다. 여기서 자치 도메인은 통합된 관리 조직과 통합된 라우팅 전략을 갖춘 네트워크를 의미합니다. 자율 도메인 내에서 사용되는 라우팅 프로토콜을 내부 게이트웨이 프로토콜이라고 하며 일반적으로 사용되는 프로토콜은 RIP 및 OSPF이며 외부 게이트웨이 프로토콜은 주로 여러 자율 도메인 간의 라우팅에 사용되며 일반적으로 사용되는 프로토콜은 BGP 및 BGP-4입니다. 아래에 간략한 소개를 드립니다.

3.1 RIP 라우팅 프로토콜

RIP 프로토콜은 원래 Xerox 네트워크 시스템의 Xerox parc 일반 프로토콜용으로 설계되었으며 인터넷에서 일반적으로 사용되는 라우팅 프로토콜입니다. RIP는 거리 벡터 알고리즘을 사용합니다. 즉, 라우터가 거리에 따라 경로를 선택하므로 거리 벡터 프로토콜이라고도 합니다. 라우터는 목적지에 도달할 수 있는 다양한 경로를 모두 수집하고 각 목적지까지의 최소 스테이션 수에 대한 경로 정보를 저장하고 목적지까지의 최적 경로 이외의 정보는 폐기합니다. 동시에 라우터는 RIP 프로토콜을 사용하여 수집된 라우팅 정보를 인접한 다른 라우터에도 알립니다. 이러한 방식으로 올바른 라우팅 정보가 점차 전체 네트워크로 확산됩니다.

RIP는 간단하고 안정적이며 구성이 쉽습니다. 그러나 RIP는 허용되는 최대 사이트 수가 15개이고 15개 이상의 사이트가 있는 대상은 연결할 수 없는 것으로 표시되므로 소규모 동종 네트워크에만 적합합니다. 더욱이, 30초마다 방송되는 RIP의 라우팅 정보 역시 네트워크 방송 폭풍의 중요한 원인 중 하나입니다.

3.2 OSPF 라우팅 프로토콜

1980년대 중반, RIP는 더 이상 대규모 이기종 네트워크의 상호 연결에 적응할 수 없게 되었고, 0SPF가 탄생했습니다. 1ETF(Internet Engineering Task Force)의 Interior Gateway Protocol Working Group에서 IP 네트워크용으로 개발한 라우팅 프로토콜입니다.

0SPF는 각 라우터가 동일한 관리 도메인에 있는 다른 모든 라우터에 링크 상태 브로드캐스트 정보를 보내도록 요구하는 링크 상태 기반 라우팅 프로토콜입니다. OSPF 링크 상태 브로드캐스트에는 모든 인터페이스 정보, 모든 메트릭 및 기타 변수가 포함됩니다. 0SPF를 사용하는 라우터는 먼저 관련 링크 상태 정보를 수집하고 특정 알고리즘을 기반으로 각 노드까지의 최단 경로를 계산해야 합니다. 거리 벡터를 기반으로 하는 라우팅 프로토콜은 라우팅 업데이트 정보를 인접한 라우터에만 보냅니다.

RIP와 달리 OSPF는 자치 도메인을 영역으로 세분화하므로 두 가지 유형의 라우팅 방법이 있습니다. 소스와 대상이 동일한 영역에 있는 경우 영역 내 라우팅이 사용됩니다. 목적지와 목적지가 서로 다른 구역에 있는 경우 간격 라우팅이 사용됩니다. 이는 네트워크 오버헤드를 크게 줄이고 네트워크 안정성을 높입니다. 한 영역의 라우터에 장애가 발생하더라도 자치 도메인 내 다른 영역의 라우터의 정상적인 작동에 영향을 미치지 않으며 네트워크 관리 및 유지 관리가 편리해집니다.

3.3 BGP 및 BGP-4 라우팅 프로토콜

BGP는 TCP/IP 인터넷용으로 설계된 외부 게이트웨이 프로토콜이며 여러 자율 도메인 간에 사용됩니다. 이는 순수한 링크 상태 알고리즘이나 순수한 거리 벡터 알고리즘을 기반으로 하지 않습니다. 주요 기능은 다른 자치 도메인의 BGP와 네트워크 연결 가능성 정보를 교환하는 것입니다. 각 자치 도메인은 서로 다른 내부 게이트웨이 프로토콜을 실행할 수 있습니다. BGP 업데이트 정보에는 네트워크 번호/자율 도메인 경로 쌍 정보가 포함됩니다. 자율 도메인 경로에는 특정 네트워크에 도달하기 위해 전달해야 하는 자율 도메인 문자열이 포함됩니다. 이러한 업데이트 정보는 전송의 신뢰성을 보장하기 위해 TCP를 통해 전송됩니다.

증가하는 인터넷 요구를 충족하기 위해 BGP는 계속 개발 중입니다. 최신 BGp4에서는 유사한 경로를 하나의 경로로 병합할 수도 있습니다.

3.4 라우팅 테이블 항목의 우선순위 문제

라우터에서는 정적 경로와 하나 이상의 동적 경로를 동시에 구성할 수 있습니다.

그들이 각각 유지하는 라우팅 테이블은 포워딩 프로그램에 제공되지만 이러한 라우팅 테이블의 항목 간에 충돌이 발생할 수 있습니다. 이 충돌은 각 라우팅 테이블의 우선순위를 구성하여 해결할 수 있습니다. 일반적으로 정적 경로는 기본적으로 가장 높은 우선 순위를 갖습니다. 다른 라우팅 테이블 항목이 충돌하는 경우 정적 경로가 전달됩니다.

4. 라우팅 알고리즘

라우팅 알고리즘은 라우팅 프로토콜에서 중요한 역할을 합니다. 어떤 알고리즘을 사용하느냐에 따라 최종 경로 찾기 결과가 결정되는 경우가 많으므로 라우팅 알고리즘 선택에 주의해야 합니다. . 일반적으로 다음과 같은 설계 목표를 포괄적으로 고려해야 합니다.

(1) 최적화: 최상의 경로를 선택하는 라우팅 알고리즘의 기능을 나타냅니다.

(2) 단순성: 알고리즘 설계는 가장 효과적인 기능을 제공하기 위해 최소한의 소프트웨어와 오버헤드를 사용하여 간단합니다.

(3) 견고성: 라우팅 알고리즘은 하드웨어 장애, 과도한 부하, 운영 오류 등 비정상적이거나 예측할 수 없는 환경에서도 올바르게 실행될 수 있습니다. 라우터는 네트워크 연결 지점에 분산되어 있으므로 장애가 발생하면 심각한 결과가 발생할 수 있습니다. 최고의 라우터 알고리즘은 일반적으로 시간 테스트를 거쳐 다양한 네트워크 환경에서 신뢰성이 입증됩니다.

(4) 빠른 수렴: 수렴은 모든 라우터가 최상의 경로에서 합의에 도달하는 과정입니다. 네트워크 이벤트로 인해 경로가 사용 가능해지거나 사용 불가능해지면 라우터는 업데이트 정보를 보냅니다. 라우팅 업데이트 정보는 네트워크 전체에 분산되어 최적의 경로가 다시 계산되고 결국 모든 라우터가 최적의 경로로 합의하게 됩니다. 느리게 수렴되는 라우팅 알고리즘은 경로 루프 또는 네트워크 중단을 일으킬 수 있습니다.

(5) 유연성: 라우팅 알고리즘은 다양한 네트워크 환경에 빠르고 정확하게 적응할 수 있습니다. 예를 들어, 네트워크 세그먼트에 오류가 발생하면 라우팅 알고리즘은 오류를 신속하게 감지하고 이 네트워크 세그먼트를 사용하는 모든 경로에 대해 다른 최상의 경로를 선택할 수 있어야 합니다.

라우팅 알고리즘은 유형에 따라 정적 및 동적, 단일 경로 및 다중 경로, 동일 및 계층적, 소스 라우팅 및 투명 라우팅, 도메인 내 및 도메인 간, 링크 상태 및 거리 벡터. 이전 것의 특징은 기본적으로 문자 그대로의 의미와 일치합니다. 다음은 링크 상태 및 거리 벡터 알고리즘에 중점을 둡니다.

링크 상태 알고리즘(최단 경로 알고리즘이라고도 함)은 인터넷의 모든 노드에 라우팅 정보를 보냅니다. 그러나 각 라우터에 대해 라우팅에서 자체 링크 상태를 설명하는 라우팅 정보만 보냅니다. 테이블입니다. 거리 벡터 알고리즘(Bellman-Ford 알고리즘이라고도 함)에서는 각 라우터가 라우팅 테이블 정보의 전체 또는 일부를 인접 노드로만 보내도록 요구합니다. 기본적으로 링크 상태 알고리즘은 네트워크 전체에 작은 업데이트를 보내는 반면, 거리 벡터 알고리즘은 인접한 라우터에 큰 업데이트를 보냅니다.

링크 상태 알고리즘은 수렴 속도가 빠르기 때문에 거리 벡터 알고리즘에 비해 라우팅 루프가 어느 정도 덜 발생합니다. 그러나 반면에 링크 상태 알고리즘은 거리 벡터 알고리즘보다 더 강력한 CPU 성능과 더 많은 메모리 공간을 요구하므로 링크 상태 알고리즘을 구현하는 데 더 많은 비용이 듭니다. 이러한 차이점에도 불구하고 두 알고리즘은 대부분의 환경에서 잘 작동합니다.

마지막으로 라우팅 알고리즘은 최상의 경로를 결정하기 위해 다양한 측정항목을 사용한다는 점에 유의해야 합니다. 복잡한 라우팅 알고리즘은 여러 메트릭을 사용하여 경로를 선택하고 특정 가중치 작업을 통해 이를 단일 복합 메트릭으로 병합한 다음 경로 찾기 표준으로 라우팅 테이블을 채울 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 측정항목에는 경로 길이, 안정성, 지연, 대역폭, 로드, 통신 비용 등이 포함됩니다.

5. 차세대 라우터

네트워크에서 멀티미디어 및 기타 애플리케이션의 개발과 ATM 및 고속 이더넷과 같은 신기술의 지속적인 채택으로 인해 대역폭이 네트워크 속도가 급격히 증가했습니다. 기존 라우터는 더 이상 라우터에 대한 사람들의 성능 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 기존 라우터의 패킷 전달 설계 및 구현은 소프트웨어를 기반으로 하기 때문에 패킷 처리는 전달 프로세스 중에 많은 링크를 거쳐야 하며 전달 프로세스가 복잡하여 패킷 전달 속도가 느려집니다.

또한 라우터는 네트워크 상호 연결을 위한 핵심 장치이자 네트워크와 다른 네트워크 간의 통신을 위한 "게이트웨이"이기 때문에 보안 요구 사항이 높기 때문에 라우터의 다양한 추가 보안 조치는 CPU에 대한 부담을 증가시킵니다. 라우터를 전체 인터넷의 "병목 현상"으로 만듭니다.

각 패킷을 전달할 때 기존 라우터는 경로 조회, 액세스 제어 목록 일치, 주소 확인, 우선순위 관리 및 기타 추가 작업을 포함한 일련의 복잡한 작업을 수행해야 합니다. 이러한 일련의 작업은 라우터의 성능과 효율성에 큰 영향을 미치고, 패킷 전달 속도와 전달 처리량을 감소시키며, CPU의 부담을 증가시킵니다. 라우터를 통과하기 전과 후의 패킷 사이의 상관 관계는 매우 크고, 동일한 대상 주소와 소스 주소를 가진 패킷이 연속적으로 도착하는 경우가 많아 패킷의 빠른 전달 가능성과 기반을 제공합니다. IP 스위치, 태그 스위치 등과 같은 차세대 라우터는 이 설계 개념을 사용하여 하드웨어로 빠른 전달을 구현하여 라우터의 성능과 효율성을 크게 향상시킵니다.

차세대 라우터는 전달 캐시를 사용하여 패킷 전달 작업을 단순화합니다. 빠른 전달 프로세스에서는 대상 주소와 소스 주소가 동일한 그룹의 처음 몇 개의 패킷만 기존 라우팅 및 전달로 처리해야 하며 성공적으로 전달된 패킷의 대상 주소, 소스 주소 및 다음 게이트웨이 주소(다음) 라우터 주소)는 전달 캐시에 배치됩니다. 후속 패킷이 전달될 때 Yin은 먼저 전달 캐시를 확인합니다. 패킷의 대상 주소와 소스 주소가 전달 캐시의 주소와 일치하면 패킷을 거치지 않고 전달 캐시의 다음 게이트웨이 주소를 기반으로 직접 전달됩니다. 기존의 복잡한 작업은 라우터의 부담을 크게 줄이고 라우터 처리량을 향상시키는 목표를 달성합니다.