[CCNA 정리] 라우팅 프로토콜 1

라우팅

1. 라우팅

• 서로 다른 네트워크를 연결하여 패킷을 전달하는 3계층 장비(라우터)의 핵심 기능이다.
• 스위치(2계층 장비)가 동일 네트워크 내의 통신을 담당한다면 라우터는 네트워크 경계를 넘어 목적지까지 패킷을 보낸다.
• 라우터는 1계층(신호 처리), 2계층(프레임 처리), 3계층(IP 기반 경로 결정)의 기능을 모두 수행한다.

2. 라우팅 테이블

• 라우팅 테이블: 라우터가 패킷의 목적지 네트워크를 확인하고 어느 포트로 내보낼지 결정하는 핵심 데이터베이스 (스위치는 MAC Address 테이블)
• Hop-by-Hop 라우팅: 전체 경로를 미리 다 결정하는 것이 아니라, 각 라우터가 자신의 테이블을 참고해 다음 단계인 넥스트 홉으로 패킷을 독립적으로 전달하는 방식이다.
  넥스트 홉까지 가는 정보만 담겨있으므로 라우팅 테이블의 크기가 감소하지만 경로 제어가 어렵고 루프 가능성이 존재한다.

hop by hop 라우팅

3. 라우터 하드웨어와 메모리

• ROM: 초기 하드웨어 테스트(POST)와 롬몬(Rommon) 모드 제공
• Flash: 운영체제(IOS) 파일 저장
• NVRAM: 장치 부팅 시 필요한 초기 설정값(Startup-config) 저장 (비휘발성)
• RAM: 실행 중인 설정(Running-config)과 라우팅 테이블이 올라가는 공간 (휘발성)

4. 패킷 전달 프로세스

• ARP(주소 결정 프로토콜): 서로 다른 네트워크 간 통신 시 패킷은 목적지까지 도달하기 위해 해당 네트워크의 게이트웨이(라우터)의 ip 주소로 요청을 보낸다. (동일 네트워크 통신 시에는 목적지 ip 주소에 ARP Request를 보냄)
• 캡슐레이션의 변화: 라우터를 거칠 때마다 2계층 헤더는 새롭게 재작성되어 MAC 주소가 변하지만, 3계층의 IP 주소는 출발지와 목적지 사이에서 절대 변하지 않는다. (2계층은 동일 네트워크에서 사용하는 주소고, 3계층은 종단까지 사용할 수 있는 주소이기 때문)

캡슐레이션 변화

• 라우팅 절차: (비트)수신 -> FCS 에러 체크 -> 목적지 MAC 확인 -> L2 헤더 제거(디캡슐레이션) -> IP 헤더 기반 경로 결정 -> 새로운 L2 헤더 부착(재인캡슐레이션) -> (비트)송신

라우팅 절차

1: 에러체크와 목적지 주소 확인 후 L2 헤더 제거하여 L3만 라우터에 올림

2, 3. 라우터는 ip 주소와 목적지 주소를 라우팅 테이블을 보고 어디로 보낼지 결정

4. 결정이 되면 다시 L2 헤더를 붙여 송신 

라우팅 테이블 구성

1. 라우팅 테이블 핵심 요소

• 목적지 네트워크 주소: 패킷을 보낼 최종 네트워크 범위를 식별한다. 이때 모든 주소를 넣을 순 없으니 네트워크 주소로 식별한다. 라우팅 테이블에 경로가 없으면 패킷을 버린다.
• Outgoing Interface: 패킷이 나갈 포트를 의미한다.
• Next Hop: 패킷이 다음으로 전달될 인접 라우터의 IP 주소이며 다중 접속 환경(1:n)에서 경로를 명확히 하기 위해 필수적이다. (1:1로 연결되어 있으면 별 의미는 없음)

G0/n이 outgoing interface, .n이 next hop

2. 주요 개념

• AD (Administrative Distance): 라우팅 프로토콜 간의 신뢰도 우선순위이며 값이 낮을수록 우선순위가 높다. (예: 직접 연결 0, EIGRP 90, OSPF 110, RIP 120)
• Metric: 동일한 목적지로 가는 여러 경로 중 최적의 경로를 산정하는 기준이며 프로토콜마다 기준이 다르고(RIP은 홉 수, OSPF는 대역폭 등) 값이 작을수록 유리하다.
• Load Balancing(ECMP): 최적 경로의 매트릭 값이 동일할 경우 여러 경로를 동시에 활용하여 트래픽을 분산한다.

3. 라우팅 원칙

• 홉 바이 홉 라우팅: 각 라우터는 독립적으로 자신의 라우팅 테이블을 보고 다음 경로를 스스로 결정한다.
• 모든 라우터가 동일한 라우팅 테이블을 가지는 것이 아니기 때문에 특정 목적지에 대한 최적 경로가 라우터마다 다를 수 있다.
• 단방향 정보: 라우팅 테이블은 가는 경로에 대한 정보만 담고 있으므로 통신을 위해서는 양방향 경로(왕복 경로)가 모두 확보되어야 한다.
• 최적 경로 관리: 라우팅 테이블은 RAM(Running config)에 저장되며 항상 가장 좋은 경로(Best Path) 하나만 유지하는 것이 원칙이다. 단 최적 경로가 동일하면 동시에 올릴 수 있다. 

라우터는 스위치(2계층)와 달리 모르는 목적지의 패킷이 들어오면 경로를 찾지 못할 경우 이를 드랍(Drop)한다는 점이 중요한 차이점