Layer 3 정리

L3 기능

라우팅
IP Static Routing
정적 경로(static route)는 단독 또는 다이내믹 라우팅 프로토콜과 혼합하여 사용된다. 디폴트 루트(default route)는 라우팅 테이블의 크기를 줄이면서 안정된 네트워크를 운영할 수 있게 해 준다.
정적 경로란 네트워크 관리자가 직접 목적지 별로 지정하는 경로를 말한다. 동적 경로(Dynamic route)와 구분된다.

RIP 1/2
설정이 쉽고, 거의 모든 회사의 라우터가 RIP을 지원하기 때문에 가장 많이 사용되는 라우팅 프로토콜 중의 하나이다.

RIP은 버전 1과 2가 있는데, RIP1은 서브넷 마스크 정보 없이 라우팅 업데이트를 전송하는
클래스풀 라우팅 프로토콜이고 RIP2는 서브넷 마스크 정보가 포함된 클리스리스 라우팅 프로토콜이다. RIP1과 RIP2 모드 디스턴스 벡터(distance vertor) 라우팅 프로토콜이다. 따라서, 스플릿 호라이즌(spli horizon)이라는 특성을 가지며, 메이저(major) 네트워크 경계에서 자동 서머리가 일어난다. 또 RIP1은 라우팅 업데이트 전송시 브로드 캐스트 주소(255.255.255.255)를 사용하지만, RIP2는 멀티캐스트 주소(224.0.0.9)를 사용한다. 따라서, 동일한 네트워크에 접속되어 있는 RIP을 사용하지 않는 장비에게 불필요한 부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다. RIP2는 다른 클래스리스 라우팅 프로토콜처럼 라우팅 업데이트를 인증(authentication)할 수 있어 보안성을 강화시켰다.


OSPF
OSPF는 링크 스테이트 라우팅 프로토콜이다. OSPF는 네트워크를 설계할 때 에어리어(area) 단위로 분리하여 계층적으로 구성되기 때문에 대규모의 네트워크에서도 무리 없이 사용할 수 있다.

또, 네트워크의 변화에 대처하는 시간(컨버전스 타임 convergence time)이 수분 이상인 RIP과는 달리 OSPF는 수초이내이다. 그러나, 초기 설정 시나 네트워크에 변화가 일어났을 때 라우팅 업데이트 송.수신 및 재계산으로 인해 메모리나 CPU를 많이 사용할 수 있고, 이로 인해 성능이 좋지 않은 장비에서는 OSPF가 제대로 동작하지 않을 수도 있다.


멀티캐스트(Multicast)
멀티캐스트는 동일한 패킷을 특정한 그룹에게만 전송할 때 사용되는 통신방식이다. 스위치에 접속된 방송용 서버에서 실시간 중계방송을 듣는 PC 사용자가 있다고 가정하면, 시청자 한 사람당 각각 하나씩의 데이터 흐름이 유지되는 것을 유니캐스트(unicast)라고 한다. 유니캐스트 방식을 사용하면 서버와 통신 장비 모두에 과도한 부하를 줄 뿐만 아니라 대역폭도 많이 차지한다. 이 경우 브로드캐스트 방식을 사용할 수 있다. 브로드캐스트는 목적지까지는 하나의 프레임만 전송되므로 서버와 통신장비에 부하가 적게 걸리고 대역폭 소비량도 적다. 그러나 수신을 원하지 않는 장비에도 프레임이 전송되고, 모든 장비들이 일단은 해당 프레임의 내용을 해독해야 하므로, 불필요한 부하를 받게 된다. 이와 같은 유니캐스트와 브로드캐스트의 단점을 해결한 통신 방식이 멀티캐스트(multicast)이다. 멀티캐스트 방식을 사용하면 목적지 직전의 장비까지는 하나의 프레임만 전송되다가, 필요한 경우에만 해당 프레임이 복사되어 시청자들의 PC에게만 전송된다. 결과적으로 멀티캐스트를 사용하면, 서버나 통신장비의 부하를 줄이고, 대역폭의 낭비도 없으며, 종단장치에 불필요한 프레임을 전송하는 일이 없다.

IGMP(Internet Group Management Protocol)는 멀티캐스트가 동작하는 호스트와 라우터간에 사용되는 프로토콜이며, 호스트가 특정 멀티캐스트 그룹에 가입(join)하거나 탈퇴(leave)할 때 사용된다. 또, 라우터가 특정 멀티캐스트 그룹에 가입되어 있는 호스트를 확인할 때도 IGMP를 사용한다. IGMP는 버전 1,2,3 및 버전 3 라이트(lite)가 있으며, 인터페이스에 멀티캐스트 라우팅 프로토콜을 설정하면 자동으로 동작한다. 모든 버전의 IGMP 패킷은 IP 헤더의 프로토콜 번호 2번을 사용하며, TTL 값이 1로 설정되어 있다. IGMP 버전 1,2,3은 서로 호환된다.

멀티캐스트 라우팅 프로토콜
각 L3 장비들은 다른 L3 장비에서 받은 라우팅 정보를 기준으로 라우팅 테이블을 만든다. 이 후 특정 네트워크를 목적지로 하는 패킷을 수신하면 라우팅 테이블을 참조하여 해당 인터페이스로 전송한다.

PIM 멀티캐스트 라우팅 프로토콜은 PIM Dense Mode(덴스 모드), PIM Sparse Mode(스파스 모드)가 있다. PIM이 멀티캐스트 라우팅 테이블을 참조하여 해당 인터페이스로 멀티캐스트 패킷을 전송하는 것은 유니캐스트와 유사하다. 그러나, 멀티캐스트 라우팅 테이블을 만드는 방법은 유니캐스트와 크게 다르다.

PIM-DM(Protocol Independent Multicast Dense Mode)은 소스 트리(source tree)를 사용하여 멀티캐스트 트래픽을 전송한다.
PIM-SM(Protocol Independent Multicast Sparse Mode)은 랑데부 포인트(Randezvous Point)가 필요하다. RP는 직접 지정하거나, 자동으로 RP가 지정 되게 할 수 있다.
스파스 또는 덴스 모드는 멀티캐스트 그룹별로 적용된다.

DVMRP
IGMP의 확장이다. 라우터가 주어진 네트워크에 DVMRP 네이버가 있는지 없는지를 결정하기 위해 라우터들에게 질의를 보낸다. 이것을 ‘probe’ 이라고 한다.


VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)
PC나 서버처럼 라우팅 기능이 없는 장비에서 네트워크 주소가 다른 장비와 통신하려면 게이트웨이 역할을 하는 레이어 3 스위치나 라우터가 필요하다. 업무의 네트워크 의존도가 높은 환경에서는 많은 경우 게이트웨이를 두 대 이상 운용한다. 이 때 한 게이트웨이가 다운 되었을 때 자동으로 다른 라우터가 게이트웨이 역할을 할 수 있도록 하는 기능이 필요하며, 이런 일을 하는 프로토콜이 VRRP 이다.