네트워크 : 라우팅(Routing)이란?

패킷의 전송 경로를 지정하는 라우팅(Routing)은 네트워크 계층의 가장 중요한 역할이다.

라우팅은 들어온 패킷을 어느 출력 경로를 통해 다음 호스트로 전달해야 가장 효과적일지 결정하는 것이다.

[네이버 지식백과]

 

패킷(Packet)이란?

본래는 소포를 뜻하는 용어로, 소화물을 뜻하는 패키지(package)와 덩어리를 뜻하는 버킷(bucket)의 합성어이다. 우체국에서는 화물을 적당한 덩어리로 나눠 행선지를 표시하는 꼬리표를 붙이는데, 이러한 방식을 데이터통신에 접목한 것이다. 즉, 데이터 전송에서 송신측과 수신측에 의하여 하나의 단위로 취급되어 전송되는 집합체를 의미한다. 전자우편이나 HTML·GIF 등 어떤 종류의 파일에도 적용할 수가 있다. 이때 분할된 각각의 패킷에는 별도의 번호가 붙여지고 목적지의 인터넷 주소가 기록되며, 에러 체크 데이터도 포함된다. [네이버 지식백과] 패킷 [packet] (두산백과)

 

정적 · 동적 라우팅

의도적 혹은 비의도적으로 발생하는 네트워크 구성의 변화에 효과적으로 대처할 수 있는 신뢰성 확보도 라우팅 경로 선택 시 중요하게 고려할 사항이다. 라우팅 경로는 정적 라우팅이나 동적 라우팅 방식으로 선택한다.

 

정적 라우팅(Static Routing)은 송수신 호스트 사이에서 패킷 전송이 이루어지기 전에 경로 정보를 라우터에 미리 저장하여 중개하는 방식

 

동적 라우팅(Dynamic Routing)은 라우터에서 사용하는 경로 정보를 네트워크 상황에 따라 적절하게 변경하는 방식으로, 경로 정보의 변경 주기에 따라 계속 보완

 

HELLO/ECHO 패킷

라우터 초기화 과정에서 가장 먼저 할 일은 주변 라우터의 경로 정보를 파악하는 것이다. 각 라우터는 주변에 연결된 라우터에 초기화를 위한 HELLO 패킷을 전송해 경로 정보를 얻는다.

 

라우터 사이의 전송 지연 시간을 측정하기 위해서 ECHO 패킷을 전송하는데, ECHO 패킷을 수신한 호스트는 송신 호스트에 즉각 회신하도록 설계되어 있다.

 

임의의 라우터가 획득한 정보를 각 라우터에 통보함으로써 경로 정보를 공유한다. 그런데 경로 정보가 개별 라우터에 도착하는 시간이 서로 일치하지 않기 때문에 특정 시점에서 라우터들이 바라보는 네트워크 상태는 같지 않을 수 있다. 특히 라우터 하나가 아니라 여러 개의 라우터에서 정보가 생성되는 경우에는 네트워크 내부의 경로 정보를 일관성 있게 유지하기 어렵다.

 

라우팅 테이블

패킷의 전송 과정에서 라우터들이 패킷의 적절한 경로를 쉽게 찾도록 하기 위한 가장 기본 도구로 라우팅 테이블(Routing Table)을 사용한다.

 

라우팅 테이블에 포함해야 하는 필수 정보는 (목적지 호스트, 다음 홉)의 조합이다. ‘목적지 호스트’에는 패킷의 최종 목적지가 되는 호스트의 주소 값을, ‘다음 홉’에는 목적지 호스트까지 패킷을 전달하기 위한 인접 경로를 지정한다. 즉, 목적지까지 도달하는 여러 경로 중 효과적인 라우팅을 지원하는 경로가 있을 수 있는데, 이 경로에서 바로 다음 홉(Hop)에 위치한 라우터의 주소를 기록

 

라우팅 정보의 처리

라우팅을 효과적으로 수행하려면 라우팅 정보가 네트워크의 현재 상황을 정확히 반영할 수 있도록 관리해야 한다. 라우팅 정보 관리와 관련된 라우팅 처리 방법에는 소스 라우팅, 분산 라우팅, 중앙 라우팅, 계층 라우팅 등이 있다.

■ 소스 라우팅

패킷을 전송하는 호스트가 목적지 호스트까지의 전달 경로를 스스로 결정하는 방식을 소스 라우팅(Source Routing)이라고 한다. 소스 라우팅을 지원하려면 송신 호스트의 라우팅 테이블에 패킷을 수신 호스트까지 전달하기 위한 전송 경로 정보를 관리해야 하며, 이러한 경로 정보를 전송 패킷에 기록해야 한다. 중간 라우터에서는 전송 패킷에 포함된 경로 정보를 이용해 패킷을 중개함으로써 최종 목적지까지 올바르게 전달할 수 있다. 따라서 소스 라우팅 방식은 모든 라우팅 정보를 송신 호스트가 관리하므로 중간 라우터는 라우팅 테이블을 따로 관리할 필요가 없다.

소스 라우팅은 데이터그램 방식과 가상 회선 방식에서 모두 이용할 수 있다. 가상 회선 방식에서는 연결의 초기화 과정에서 경로 정보를 담은 특수 연결 패킷을 사용한다. 중간 라우터는 패킷의 경로 정보를 해석함으로써 전달 경로를 선택할 수 있다. 데이터그램 방식에서는 전송되는 모든 패킷의 헤더에 경로 정보가 들어가므로 신뢰성을 더 향상시킬 수 있다.

■ 분산 라우팅

분산 라우팅(Distributed Routing)은 라우팅의 정보가 분산되는 방식이다. 패킷의 전송 경로에 위치한 각 라우터가 효율적인 경로 선택에 참여하며, 데이터그램 방식에서 많이 사용한다. 장점은 네트워크에 존재하는 호스트 수가 많아질수록 다른 방식보다 효과적일 수 있다는 것이다. 라우터가 관리하는 경로 정보는 다음 경로를 선택하기 위한 내용을 포함하는데 네트워크 상황에 따라 적절히 변경하는 동적 특징이 있다.

■ 중앙 라우팅

중앙 라우팅(Centralized Routing)은 RCC(Routing Control Center)라는 특별한 호스트를 사용해 전송 경로에 관한 모든 정보를 관리하는 방식이다. 따라서 패킷 전송을 원하는 송신 호스트는 반드시 RCC로부터 목적지 호스트까지 도착하기 위한 경로 정보를 미리 얻어야 한다. 이 정보를 이용해 송신 호스트는 소스 라우팅과 동일한 원리로 패킷을 전송할 수 있다.

중앙 라우팅의 장점은 경로 정보를 특정 호스트가 관리하기 때문에 다른 일반 호스트가 경로 정보를 관리하는 부담을 줄일 수 있다는 것이다. 그러나 네트워크 규모가 커짐에 따라 RCC에 과중한 트래픽을 주어 전체 효율이 떨어질 수 있다는 단점이 있다.

■ 계층 라우팅

계층 라우팅(Hierarchical Routing)은 분산 라우팅 기능과 중앙 라우팅 기능을 적절히 조합하는 방식으로, 전체 네트워크의 구성을 계층 형태로 관리한다. 일반적으로 네트워크 규모가 계속 커지는 환경에 효과적이다.

 

[네이버 지식백과] 라우팅 (데이터 통신과 컴퓨터 네트워크, 2013. 9. 10., 박기현)