🍅네트워크 11일차(4.25) 백본 네트워크(backbone network) 경계 라우터와 BGP hop count and metric 거리벡터(distance vector) 링크상태 방식(link-states) Classful과 Classless 동적 정적 디폴트 CDP 라우팅 프로토콜

▪ 백본 망 또는 백본 네트워크(backbone network)
  백본은 다양한 네트워크를 상호 연결하는 기반 네트워크로서, 각기 다른 LAN이나 Segement 간에 정보를 교환하기 위한 경로를 제공한다. 백본은 같은 건물 안에, 다른 건물 안에, 또 캠퍼스 환경 안에, 아니면 넓은 지역에 걸쳐 다양한 네트워크를 묶을 수 있다. 일반적으로 백본의 용적은 그와 연결된 네트워크보다 더 크다. 대형 조직은 수많은 지역에 자회사들이 있는데 각기 다른 지역에 위치한 여러 자회사의 서버끼리 묶는 서버 클러스터에 상호 접근할 필요가 있을 것이다. 이들 서버들을 한 데 묶는 백본망을 가질 필요가 있다. 이런 자회사의 네트워크들을 연결(예: 이더넷, 무선)하는 네트워크를  네트워크 백본이라고 부른다. 

  경계 라우터와 BGP
  IGP와 EGP에서 중요한 한 가지 장치가 있는데 바로 경계(border, edge, boundary) 라우터이다. 경계 라우터는 모든 LAN의 끝에 있으면서 LAN의 노드들이 외부로 나갈 때 마지막으로 거치는 라우터로써 역으로 외부에서 내부 LAN으로 들어올 때 처음 거치는 라우터이다. 하지만 WAN의 ISP나 TelCO에서 보면 여러 경계 라우터들로 묶인 네트워크를 LAN을 볼 수 있으면 이들끼리 서로를 인식하기 위해서 브로드캐스트를 주고받게 된다. 따라서 경계 라우터는 내부 네트워크와 외부 네트워크를 구분해 주는 역할을 한다. 
  경계 라우터들은 AS 단위로 서로 정보를 교환해서 이웃한 경계 라우터들의 정보와 자신이 관리하는 내부 네트워크의 정보만 알고 있기때문에 라우팅테이블의 크기가 작아서 효율적으로 작동될 수 있다. 이들은 자신의 내부 라우터(네트워크)에 관한 정보를 외부에 알려주거나 상대방의 내부 라우터(네트워크)에 관한 정보를 알 수 없다. 경계 라우터는 자신의 내부의 네트워크를 알고 있어야 하므로 내부적으로는 IGP를 사용하고, 외부적으로는 인터넷 망(ISP)과 이웃한 경계 라우터의 정보를 알고 있어야 하기 때문에 EGP를 사용한다. EGP에서는 내부 네트워크의 정보를 외부로 알리지 않기 위해서 IP Summary 라우팅 기법으로 내부 네트워크의 서브넷 정보를 다른 경계 라우터들에게 일일이 알리지 않고 하나의 라우팅 테이블로 요약해서 외부에 알려준다. 
 **BGP(Border Gateway Protocol)가 EGP에 속한다.

 

=>요약하면 
▪ 경계(Edge/Border) 라우터는 조직의 가장 첨단에 *AS 번호로 서로 구별한다.
▪ 내부(Inner) 라우터는 조직의 내부에 자리한 라우터로써 내부 네트워크, 내부 라우터와 경계 라우터의 정보를 IGP를 통해서 가지고 있다. 이들은 동일한 AS 번호를 가진다.       

 

*AS(자율 시스템-Autonomous System)란 인터넷에서 동일한 관리자에 의해 여러 내부 라우팅 프로토콜을 동일한 정책을 통해 관리되는 라우터들과 서브네트워크 들의 집합이다. 일반적으로 학교, 기업 사내 전산망, 크게 보면 ISP 등을 말한다. 즉 하나의 관리 통제하에 있는 영역을 뜻한다고 보면된다. 

네트워크는 AS에 의해 분리되어야 하는데, 이는 라우팅 정책의 독립성, 보안 유지, 고장 및 오류의 국지화, 라우팅 트래픽양의 최소화 등을 하기 위함이다. 또한 동일한 AS 상에 있는 라우터 들은 라우팅 정보들을 공유하게 되고 이는 내부 라우팅 프로토콜인 OSPF, RIP, IGP 등으로 수행된다. 또한 AS 서로간의라우팅은 EGP, BGP 등의 프로토콜로 수행된다.

(출처: https://wogh8732.tistory.com/33)

 

**BGP란? Border Gateway Protocol의 약자로 서로 다른 AS를 연결해 주는 경계 게이트웨이 프로토콜이다. ISP와 다른 외부 게이트웨이 프로토콜 EGP로 EGP의 단점을 보완해서 만든 프로토콜이다. 현재 EGP로는 사실상 BGP만이 유일하며 국제 표준으로 사용되고 있다.

(출처: https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=taeheon714&logNo=222384978033&parentCategoryNo=&categoryNo=6&viewDate=&isShowPopularPosts=true&from=search)

  
  동적 라우팅 프로토콜 IGP에는 RIP, OSPF, IGRP, EIGRP와 같은 다양한 프로토콜들이 포함된다고 했는데 이들은 서로 차이가 있다 여기서 IGRP와 E(Enhanced)IGRP는 Cisco의 proprietary한 라우팅 프로토콜이고, RIPv1, RIPv2, OSPF는 ISO 표준이다. 
ANSI C, Database에서 ANSI 타입의 SQL, ... 등이 있다!!

 

▪ 거리 벡터(Distance Vector) 방식
  거리 벡터 방식은 자신이 가지고 있는 전체 라우팅 테이블을 이웃한 라우터들에게 브로드캐스트로 매 30초(RIP) 혹은 90초(EIGRP)마다 계속해서 보낸다. 이 간격은 변경할 수 있으며 프로토콜에 따라서 값이 다르다. 만일 라우팅 테이블에 라우터 정보가 많아서 한 번의 브로드캐스트로 모두 보내지 못하면 일부 라우터들은 부분적으로 라우팅 테이블이 갱신될 수밖에 없을 것이다. 거리벡터 방식은 홉 카운트(hop count)에 기초해서 만들어지는데 홉 카운트는 어느 데이터가 최종 목적지까지 갈 때까지 거치는 라우터의 개수를 말한다. TTL=16이어서 라우터를 15개 넘어서면 그 데이터는 버려진다. Wireshark와 같은 도구로 확인할 수 있다.
=>이 기법은 오직 경로상의 라우터 수만 고려하고 연결 속도나 트래픽은 계산하지 않아서 효율성에서 그다지 좋지 못할 수 있다. 소형 네트워크에서 사용된다. 여기에 속하는 프로토콜이 RIP, RIPv2, IGRP이다. 

▪ 링크상태(Link State) 방식 💡인터뷰에 잘 나온다💡
  링크상태 방식은 라우팅 경로를 결정할 때 세 가지 라우팅 테이블을 유지한다. 따라서 거리벡터보다 더 많은 메모리를 요구하지만 사실은 더 효율적이다. 테이블 생성은 먼저 각 라우터가 네트워크 내의 모든 라우터들에게 자신을 알리는 ‘Hello 패킷’을 LSP(Link State Packet)로 뿌려서 이웃한 라우터들만 네이버 테이블(neighbor table)에 넣어두고, 이어서 모든 이웃한 라우터들을 토폴로지 테이블(topology table)에 넣어서 각 라우터들은 전체적인 네트워크의 그림을 가질 수 있게 된다. 토폴로지 테이블이 완성되면 SPF(Shortest Path First) 알고리즘을 사용해서 주어진 네트워크에서 각 라우터에 이르는 최적 경로를 알아내서 메인 라우팅테이블(routing table)에 추가하는 순서로 진행된다. (LSP)>네이버 테이블 >토폴로지 테이블 >(SPF)>라우팅 테이블 순서로 작성된다.

  링크상태 프로토콜은 초기화 때에는 주변 네트워크에 LSP를 뿌려서 라우팅 정보를 모으느라 리소스 소비가 많지만 일단 초기화가 완성되어서 전체 라우팅 테이블이 만들어지면 그 다음부터는 각 라우터에서 변경된 라우팅 정보만 LSP로 송수신해서 SPF 알고리즘으로 다시 최적 경로를 계산해서 라우팅 테이블을 업데이트하기 때문에 오히려 시간이 갈수록 리소스 소비가 줄어든다. 이 알고리즘은 링크의 대역폭과 부하 등을 고려해서 만들므로 단순히 홉 카운트만 따지는 거리벡터 방식보다 더 효율적이다. 소규모에서는 거리벡터 방식을 사용하지만 대규모에서는 링크상태 방식을 선호한다.
=>여기에 속하는 프로토콜이 OSPF와 EIGRP, NLSP이다. 

거리벡터 방식과 링크 스테이츠(링크 스테이트) 방식의 비교

거리벡터(Distance Vector)	링크 상태 프로토콜(Link States)
인접한 이웃 라우터의 시각에서 네트워크를 인식	모든 라우터로부터 망 정보 수집
라우터와 라우터 간의 거리를 더해서 계산(hop count)	최단거리 알고리즘으로 모든 라우터에 대한 비용을 직접 계산 (LSP)>네이버 테이블 >토폴로지 테이블 >(SPF)>라우팅 테이블 순서
라우터 수만 고려하고 연결 속도나 트래픽은 계산하지 않아서 효율성에서 그다지 좋지 못함	링크의 대역폭과 부하 등을 고려해서 만들므로 단순히 홉 카운트만 따지는 거리벡터 방식보다 더 효율적
소형 네트워크에서 사용	대형 네트워크에서 사용
주기적으로 경신 데이터를 교환(컨버전스 시간의 증가)	링크 상태 변화 시에만 라우팅 정보 교환(빠른 컨버전스 시간)
모든 라우팅 테이블 값을 이웃에게 전달	자신에게 직접 연결된 망 정보만 전달
이웃한 라우터와 라우팅 테이블 교환	링크상태 정보만을 교환
브로드캐스팅으로 변경 알림	멀티캐스트 방식으로 변경 알림
느린 수렴시간	빠른 수렴시간
RIP, RIPv2, IGRP	EIGRP, OSPF, NLSP

참고: 내 자료 + 1) https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=nologout&logNo=221337282351 2) https://rookieboxsite.wordpress.com/2017/10/05/link-state-rounting-protocol-ls/

 

  Classful과 Classless    
  앞에서도 살펴본 RIPv1, IGRP와 같은 Classful 라우팅 프로토콜은 서브네팅해서 각 서브넷의 서브넷마스크 정보를 외부에 알릴 때 디폴트 클래스의 서브넷마스크로 외부로 알린다. 이 말은 네트워크가 서브네팅되어서 서브넷마스크가 다르더라도 전체 네트워크에는 클래스별 디폴트 서브넷마스크 한 가지로 표시된다는 뜻이다.
  예를 들어서 클래스 C의 네트워크_주소 192.168.100.0을 서브네팅해서 192.168.100.0, 192.168.100.32, 그리고 192.168.100.64 세 개의 네트워크로 나누었다면 서브넷마스크는 255.255.255.224가 되어서 각 네트워크가 192.168.100.0 255.255.255.224, 192.168.100.32 255.255.255.224, 그리고 192.168.100.64 255.255.255.224로 설정되었어도 IP Summary처럼 나중에 
Router#sh run으로 확인하면 Classful하게 모두 디폴트 서브넷 255.255.255.0으로 표시된다. 
=>설정할 때에도 일일이 서브넷을 쓰지 않고 192.168.100.0 하나만 써 주어도 된다.

  하지만 RIPv2, OSPF, EIGRP 등 Classless 라우팅 프로토콜은 서브네팅해서 각 서브넷의 서브넷마스크 정보를 외부로 알릴 때 VLSM(Variable Length Subnet Mask) 기법을 사용하므로 서브네팅된 그대로 서브넷마스크를 외부에 알린다. 
  위의 예에서 클래스 C의 네트워크_주소 192.168.100.0을 서브네팅해서 192.168.100.0, 192.168.100.32, 그리고 192.168.100.64 세 개의 네트워크로 나누었다면 서브넷마스크는 255.255.255.224가 되어서 각 네트워크가 192.168.100.0 255.255.255.224, 192.168.100.32 255.255.255.224, 그리고 192.168.100.64 255.255.255.224로 설정되는데 나중에 
Router#sh run으로 확인하면 classless하게 각각 서브네팅된대로 255.255.255.224로 표시된다. 

 

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  라우팅 설정은 다음 네 가지 중 하나로 할 수 있는데
▪ 동적 라우팅에서의 네트워크 설정은 직접 붙어있는 네트워크를 모두 지정해주면 되고
Router(config)#router rip
Router(config-rip)#net 직접_연결된_네트워크 로 설정하고, 
<= 관리자가 외부 네트워크를 알 수 없기 때문에 동적 라우팅 설정은 알고 있는 네트워크만 설정해주면 된다. 동적 라우팅은 외부의 변경된 경로를 자동으로 잡아주는 편리함이 있으나 해당 경로변경으로 인한 새로운 경로를 계산해야하기 때문에 조금 늦게 연결될 수 있다. 여기서 RIP, RIPv2, OSPF, EIGRP 프로토콜을 사용한다.

RIPv1/RIPv2 : Distance vector 방식, Classful, IGP 프로토콜

IGRP는 Distance Vector 방식이고 EIGRP는 Link States 방식

OSPF는 Link States 알고리즘을 사용

▪ 정적 라우팅에서의 네트워크 설정은 직접 붙어있지 않은 네트워크를 모두 지정해주며 
Router(config)#ip route 192.168.100.0(목적지_네트워크_주소) 255.255.255.0(목적지_네트워크_서브넷마스크) 목적지_라우터_입력_IP_주소(OR 출발지_라우터_출력_인터페이스)로 설정한다.  
<= 관리자가 모든 네트워크를 다 알고 있을 때 가능하다. 이 정적 라우팅은 거의 경로가 불변인 내부 네트워크 경로를 설정할 때 사용하는데 한 번 설정해 두면 경로변경이 거의 없어서 빠르게 연결된다. 

▪ 디폴트 라우팅(Default Routing) 설정은 스위치-라우터나 라우터-라우터에 이르는 경로가 하나밖에 없는(이를 Stub network로 부름) 경우의 정적 라우팅 방식으로써 
Router(config)#ip route 0.0.0.0(목적지_네트워크_주소) 0.0.0.0(목적지_네트워크_서브넷마스크) 목적지_라우터_입력_IP_주소(OR 출발지_라우터_출력_인터페이스)로 설정한다. 0.0.0.0 0.0.0.0은 any의 의미이다.  
<= 관리자가 내부/외부의 모든 네트워크를 알고 있고, 타겟 라우터에 이르는 경로가 하나 일 때 설정한다.

▪ CDP 설정은 Cisco 라우터끼리 직접 연결되어져 있을 때 cdp로 네트워크를 구축할 수도 있다.

 

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실습

노드1에서 서버로 통신이 안되는 기본 세팅을 준비.

 

1. 동적 라우팅(Dynatic)
1) RIPv2 연결

router rip

version 2

net 192.168.100.0

net 10.10.10.0 

(직접 만난 네트워크 설정해주기)

 

이렇게 라우터 세 개를 동적 라우팅 설정해주고

라우팅 프로토콜 설정이 테이블에 올라가는 convergence(수렴) 시간을 기다려준 다음

do sh ip route로 확인해준다.

잘 설정되었다. 

  sh ip route 해서 라우팅 테이블을 보면 
R           192.168.101.0/24 [120/1] via 10.10.10.1, 00:00:19, Serial2/0 식으로 보이는데 
RIP을 사용해서 이 네트워크는 s2/0 포트를 통해서 10.10.10.0 네트워크의 10.10.10.1 주소로 가서 192.168.101.0 네트워크와 연결된다. [120/1]에서 120은 RIP 프로토콜의 Administrative Distance(관리거리)이고, 1은 Metric으로 하나의 라우터가 떨어져 있다는 의미이다.
=>관리거리는 라우터에서 도달하는 데이터의 신뢰도를 말한다. RIP 120에서 오는 데이터와 OSPF 90에서 오는 데이터가 있다면 라우터는 90에서 오는 패킷을 더 신뢰한다. 보안적으로 보면 특정 네트워크가 의심스럽다면 관리거리를 무한대로 해주거나, distance vector RIP에서는 16으로 hop count를 설정해서 신뢰하지 않게 할 수 있다. 

 

=> 한 번 실습

RT1에서 debug ip rip

RT2에서 shut

오 바로 hop count가 16으로 신뢰할 수 없게 바뀌어 버렸다. Did you see that~?

(일반적으로 16이상이면 최적의 경로가 아니라고 간주하므로 버려버린다. )

 

헷갈리는 개념!! Hop count와 metric이란~

Hop count는 패킷이 목적지에 도달하기 위해 거쳐야 하는 라우터의 수를 나타내는 값입니다. 즉, 경로의 길이를 나타내는 지표입니다.

반면에 metric값은 경로의 성능을 나타내는 지표로, 대표적으로 라우팅 지연 시간, 대역폭, 패킷 손실률 등이 사용됩니다. Metric 값이 작을수록(또는 대역폭 같은 경우는 클수록) 경로의 성능이 우수하다고 판단되므로, 해당 경로를 최적의 경로로 선택하게 됩니다.

따라서 hop count 값을 높인다고 해서, metric 값이 반드시 커지는 것은 아니며, 라우팅 환경에 따라 다를 수 있습니다. 또한, hop count와 metric 값은 라우팅 프로토콜에 따라 사용되는 지표가 다를 수 있습니다.

그런데!!!!

거리 벡터(distance vector) 라우팅 프로토콜에서는 hop count가 일반적으로 metric 값으로 사용됩니다.

!!!!!!

거리 벡터 알고리즘은 라우터 간에 경로 정보를 교환하여 최적의 경로를 선택하는 알고리즘으로, 각 라우터는 다른 라우터들로부터 받은 라우팅 정보를 바탕으로 최적의 경로를 선택합니다. 이때, 각 경로의 hop count 값이 해당 경로의 metric 값으로 사용됩니다.

그래서 RIP(Routing Information Protocol)에서는 hop count가 metric 값으로 사용됩니다. RIP는 거리 벡터(distance vector) 라우팅 프로토콜의 한 종류로, 라우터 간에 라우팅 정보를 교환할 때 hop count를 기반으로 한 거리 벡터 알고리즘을 사용합니다. 따라서 RIP에서는 각 경로의 hop count 값이 해당 경로의 metric 값으로 사용됩니다.

그러하다...

 

  RIP이 활성화되고 정확히 설정되었으면 R_a, R_b, 그리고 R_c의 경로정보가 서로 완전히 일치해야 하는데 이때까지 걸리는 시간을 수렴시간(convergence time)이라고 한다. 여기서는 소규모 네트워크이므로 R_a에서 R_b로 30초, R_b에서 R_c로 30초 걸려서 모두 60초면 충분한 컨버전스 타임이 된다. 더 큰 규모의 네트워크라면 시간이 더 걸리는데 거리벡터 프로토콜이 링크상태 프로토콜보다 이 컨버전스 타임이 더 길다. 

  Class C에서는 /24가 디폴트 네트워크이지만 서브네팅 해서 /30으로 하면 서브넷 마스크가 달라진다. 이런 네트워크를 RIP으로 설정한다면 RIPv2로 해주어야 한다. 그냥 디폴트로 사용한다면 RIPv1도 된다.  

  IGRP와 EIGRP
  이 두 동적 라우팅 프로토콜은 Cisco 사에서 만든 프로토콜인데 IGRP는 Distance Vector 방식이고 EIGRP는 Link States 방식이다. 현재 IGRP는 거의 사용되고 있지 않다. AS 번호를 지정해서 설정해 주어야 한다. 직접 연결된 네트워크만 설정해 주면 된다.  
Link States에서는 Metric이 의미 없다!!!!

 

동적 라우팅

2) EIGRP 연결

router eigrp 100

90으로 신뢰도가 더 높다

그리고 link states 방식이라서 metric이 의미가 없다

  OSPF
  Link States 알고리즘을 사용하는 라우팅 프로토콜이다. 
* area : 일종의 서브넷(부서)과 같은 것으로 모든 area 1, area 2, ...는 area 0과 접해 있어야 한다!!! 
* wild mask : 이는 서브넷마스크로 호스트의 개수를 표시하는 기법이다. 
                  NAT(Network Address Translate)와 ACL(Access Control List) 그리고 OSPF 네트워크에서 사용된다. 
                  255의 보수(compulmentary number)로 표시한다!!!
a) 19.2168.100.0/24 network address =>255.255.255.0(subnet mask) =>0.0.0.255(wild mask)
b) 192.168.100.10/24 host address =>255.255.255.0(subnet mask) =>0.0.0.255(wild mask) 
c) 192.168.100.0/30 network address =>255.255.255.252(subnet mask) =>0.0.0.3(wild mask)

 

동적 라우팅

3) OSPF 연결

OSPF는 area가 있다. 그리고 wild  mask를 사용한다. 

이렇게 똑같이 설정해준다.

귯~~

 

do sh ip route 잘 연결되어 있다.

관리거리가 110이다

 

핑도 아주 잘 간다!!!!

 

 

2. CDP(Cisco Discovery Protocol)

 

sh cdp nei

이웃한 장치들을 보여준다. 

sh sdp entry RT0로 다른 장치의 정보를 볼 수도 있다. 

 

3. 정적 라우팅(Static)

Router(config)#ip route 192.168.100.0(목적지_네트워크_주소) 255.255.255.0(목적지_네트워크_서브넷마스크) 목적지_라우터_입력_IP_주소(OR 출발지_라우터_출력_인터페이스)로 설정한다.  

수렴 시간을 기다릴 필요가 없다!!!

 

4. 디폴트 라우트(Default route)

Router(config)#ip route 0.0.0.0(목적지_네트워크_주소) 0.0.0.0(목적지_네트워크_서브넷마스크) 목적지_라우터_입력_IP_주소(OR 출발지_라우터_출력_인터페이스)로 설정한다. 0.0.0.0 0.0.0.0은 any의 의미이다.  

응~ 출발지가 뭐고 목적지가 뭐든 나는 serial 2/0을 통해서 나갈 거야~~^^

 

S*

 

핑도 잘 간다 ^^

 

백본 네트워크(backbone network) 경계 라우터와 BGP 거리벡터 링크상태 방식 Classful과 Classless 동적 정적 디폴트 CDP 라우팅 프로토콜