[16] CH4 네트워크 계층 < 인터넷 프로토콜(IP) -4 >

< 계층적인 Routing > 

이때까지는 다음과 같이 이상적인 상황에서 생각하였습니다. 

 - 모든 router는 동일하다

 - Network는 평면적이다. 

하지만 이는 이상적인 상활일 뿐 실제는 그렇지 않습니다. 

 

확장성 : 수십억 대의 목적지 

 - Routing table에 모든 목적지를 다 저장할 수 없다.

 - Routing table교환은 link를 마비시킨다. 

 

관리 자치 

 - Internet : network들의 network

 - 각 network 관리자는 자신의 network내의 routing을 원하는데로 제어하고자 할것이다. 

 

< AS(Autonomous Systems) > 

 - 같은 관리제어에 속해있는 router들을 모아 그룹으로 만듦 > 자치시스템 

 - 같은 AS에 있는 router들은 동일한 routing protocol을 수행한다. 

    - intra-AS routing protocol

    - 서로 다른 AS에 있는 router들은 서로 다른 intra-AS routing protocol을 수행할 수도 있다. 

 - Gateway router : 다른 AS에 있는 목적지로 packet을 전달하는 router 

 

< AS들의 연결 >

 - Forwarding table은 intra-AS와 inter-AS 두 routing 알고리즘에 의해 구성된다. 

    - intra-AS : AS내부 목적지를 위한 항목을 설정 

    - inter-AS : AS외부 목적지를 위한 항목을 설정

< Inter-AS 동작 >

위의 예시를 살펴봅시다. AS1내의 router가 외부에 있는 목적지로 향하는 datagram을 수신하였다고 가정해봅시다. 

- Router는 gateway router로 packet을 전달해야 합니다. 어느 gateway로 보내야 할까요?

 

AS1이 해야 할 일 

 - 어떤 목적지가 AS2를 통해 도달가능한지 또한 어떤 목적지가 AS3를 통해 도달가능한지 알아야합니다.

 - 이러한 도달가능정보가 AS1내의 모든 router로 전파됩니다. ( Inter-AS routing의 업무 )

 

< 예제: router 1d의 forwarding table 설정 >

 - AS1은 (inter-AS protocol을 통해) subnet x가 AS3(gateway 1c)을 통해 도달할 수 있음을 학습했다고 가정합시다.(하지만 AS2를 통해서는 도달할 수 없음)

 - Inter-AS protocol은 이러한 도달가능정보를 모든 내부 router들에 전파시킵니다. 

 - Router 1d는 intra-AS routing정보를 통해 자신의 interface I가 1c에 도달하는데 최소비용 경로에 있음을 한다. 

    - Forwarding table에 항목 (x,I)를 삽입한다.

 

< 예제: 다중 AS들 중의 한 개 선택 >

 - 이제는 AS1이 inter-AS protocol을 통해 subnet x가 AS3과 AS2를 통해 도달가능함을 알아냈다고 가정합시다. 

 - Forwarding table을 구성하려면, router 1d는 목적지 x로 packet을 전달하기 위해 어느 gateway로 보내야 하는지 결정해야 합니다. (이것 또한 inter-AS routing protocol의 업무입니다.)

 

Hot potato routing : 더 가까운 gateway에 packet을 전달

 - 가능하면 빨리 뜨거운 감자(packet)을 없앤다. 

 

1. Inter-AS protocol을 통해 subnet x가 여러 gateway들을 통해 도달가능함을 학습함.

2. Intra-AS protocol의 routing정보를 통해 각 gateway에 이르는 최소 비용 경로를 계산함.

3. Hot potato routing : 가장 작은 비용을 갖는 gateway 선택

4. Forwarding table로부터 최소 비용 gateway로 가기 위한 interface I를 결정. Forwarding table에 (x,I)를 추가.

 

 

< Intra-AS Routing >

- Interior Gateway Protocol(IGP)라 불리기도 함.

- 가장 일반적인 Intra-AS routing protocol

  - RIP : Routing Information Protocol

  - OSPF : Open Shortest Patch Fisrt

 

< OSPF(Open Shortest Path First) >

- open : 공용으로 사용 가능함을 의미 

- Link state algorithm 사용 

   - LS packet 분배 

   - 각 node는 topology지도를 가짐 

   - Dijkstra algorithm을 이용한 route 계산

- OSPF광고(이웃 router까지 이르는 link의 비용)들은 전체 AS에 전파됨(flooding)

   - OSPF message는 IP상에서 전달됨(TCP나 UDP가 아님)

 

< OSPF 네트워크 토폴로지 >

 - Loopback 주소 

   - OSPF메세지 교환시 각 라우터 실별 주소 

   - 물리적 링크 IP주소 사용하면, Link가 다운되는 경우 IP주소가 사라지게 됨.

   - Loopback주소는 특정 물리적 링크와 바이딩되어 있지 않은 논리 주소 

 

R1이 자신의 링크 정보를 다른 OSPF 라우터들로 전파 

 

R2가 자신의 링크 정보를 다른 OSPF 라우터들로 전파 

 

R3가 자신의 링크 정보를 다른 OSPF 라우터들로 전파 

 

R4가 자신의 링크 정보를 다른 OSPF 라우터들로 전파 

R5가 자신의 링크 정보를 다른 OSPF 라우터들로 전파 

 

각 라우터에서 OSPF 토폴로지 완성하기 

 

< OSPF 고급 기능 >

- 보안 : 모든 OSPF message는 인증을 사용 

    - 악의적인 침입자가 라우팅 테이블을 변결하는 것을 막음 

- 동일한 비용을 가진 두 개 이상의 경로가 존재할 수 있음 

- Unicast와 ulticast routing을 모두 지원

- 큰 영역에서 계층적인 OSPF 사용가능

 

< 계층적 OSPF >

- 2개의 계층

   - 하위 계층 : area내부의 router들만 고려

   - 상위 계층 : backbone( 밑 그림에서 청색으로 표시된 부분)에 속한 router들만 고려 

- Area broder router : 자신의 area의 routing 결과 정보를 다른 area border router에 광고 

- Backbone router : backbone에 속한 router들 사이에서 OSPF 수행

- Boudary router : 다른 AS로 연결됨

 

 

 

< Internet inter-AS routing : BGP >

- BGP는 사실상의 표준 

- BGP는 각 AS에게 다음과 같은 수단을 제공 

   - 이웃  AS로부터 도달 가능한 서브넷 접두부 정보를 얻는다. 

      - 각 서브넷이 자신의 존재를 인터넷 전체에 알릴 수 있음 

   - 서브넷 주소 접두부로의 가장 좋은 경로를 설정한다. 

      - 최고의 경로는 도달 가능 정보뿐 아니라 정책에 기반해서 결정됨

 

< BGP 기본사항 >

- BGP 수행하는 두 router사이에서 반 영구적인 TCP연결(BGP session)을 통해 routing 정보를 서로 교환한다. 

- AS2가 AS1에게 IP주소의 prefix를 공지하면 

   - AS2는 해당 prefix로 향하는 datagram을 전달(forward)하겠다는 의미.

 

< 도달가능 정보 분배 >

- 3a와 1c사이의 eBGP session을 통해 AS3는 prefix 도달가능 정보를 AS1에게 전송함

   - 1c는 iBGP를 이용해 새로운 prefix info정보를 AS1내의 모든 router에 분배함 

   - 1b는 다음으로 새로운 도달가능 정보를 1b-2a eBGP session을 통해 AS2에 다시 광고함

- Router가 새로운 prefix를 학습하면, 자신의 forwarding table에 그 prefix를 위한 항목을 생성함 

 

< 경로 속성과 BGP 경로 >

- 주소 prefix를 알릴 때 BGP 속성(attribute)을 포함 

   - prefix + attributes = 'route'

- 두가지 주요 속성 

   - AS-PATH : prefix 알림 메시지가 통과한 AS들. 예) AS2로부터 받은 prefix를 AS1이 AS3에 광고할때, AS-PATH에                           AS1,AS2를 호함시킴.

   - NEXT-HOP : AS-PATH를 시작하는 라우터 인터페이스의 IP주소(현 AS에서 다음 hop AS로 연결된 link가 2개 이상                          존재할 수도 있음). 예) AS3가 AS1에 광고할 때, 3a로부터 1c로 이어지는 interface(링크) IP주소 

 

- Gateway router는 route 광고를 받으면, 수입정책에 따라 수락할지 거절할지 결정함 

 

 

< BGP route 선택 > 

- Router는 특정 prefix로 향하는 2개 이상의 router를 발결할 수동 있음. Router는 한 route를 선택해야 함.

- 삭제 규칙 

   1. 지역 선호도 값 속성 : 정책 결정 

   2. 최단 AS-PATH

   3. 최단 NEXT-HOP router : hot potato routing

   4. etc...

 

< BGP routing 정책의 예1 >

A,B,C : 공급자 network

X,W,Y : 고객 network

X : 다중홈. 즉, 두 network에 연결됨 

    X는 B로부터 자신을 통해 C로의 route를 원하지 않는다면 > X는C로의 경로를 B에게 알리지 않는다. 

< BGP routing 정책의 예 2 >

A는 B에 경로 AW를 광고함

B는 X에게 경로 BAW를 광고함

B가 C에게 경로 BAW를 광고해야 되는가 ?

  - 싫다! B는 경로 CVAW에 대해 보수를 받지 못함(w와C는 B의 고객이 아님)

  - B는 C가 A를 통해 w로의 경로를 설정하도록 원함 

  - B는 오직 자신의 고객으로부터 나오는 혹은 고객에 도달하는 경로만 허용할 것을 원한다. 

 

< 왜 Intra-AS routing과 Inter-AS routing이 다를까? >

정책

 - Inter-AS : 관리자들은 자신의 network를 통과하는 traffic을 제어하고자함

 - Intra-AS : 단일 관리자이므로 정책결정 필요 없음 

 

확장성

 - 계층적 routing은 table크기와 교환되는 정보를 줄일 수 있다.(inter-AS)

 

성능 

 - Intra-AS : 성능에 중점을 둠

 - Inter-AS : 정책이 성능보다 중요함