Unicast Routing Protocol (RIP, OSPF and BGP)

라우팅 프로토콜

라우팅 기본 개념

• 라우팅: 라우팅 테이블을 구축하고 유지하는 과정
• 포워딩: 라우팅 테이블을 조회하여 패킷을 다음 홉으로 전달
• Metric/Cost: 경로 선택 기준이 되는 값
• Convergence: 네트워크 변화 후 모든 라우터가 일관된 라우팅 정보를 갖는 상태

라우팅 테이블 관리 방식

Static Routing (정적 라우팅)

• 수동 설정: 관리자가 직접 경로 입력
• 고정 경로: 네트워크 변화 시 수동 수정 필요
• 소규모 네트워크: 단순하고 예측 가능

Dynamic Routing (동적 라우팅)

• 자동 갱신: 라우팅 프로토콜을 통한 정보 교환
• 적응적: 네트워크 변화에 자동 대응
• 확장성: 대규모 네트워크에 적합

AS (Autonomous System)

AS란?

동일한 관리 정책 하에 있는 라우터와 네트워크의 집합

AS의 특징

• 단일 관리 기관 운영
• 통일된 라우팅 정책
• 고유한 AS 번호 (ASN) 할당
• 독립적인 라우팅 결정

AS 번호 체계

• 2바이트 ASN: 1 ~ 65,535 (기존)
• 4바이트 ASN: 1 ~ 4,294,967,295 (확장)
• 사설 ASN: 64,512 ~ 65,534 (2바이트), 4,200,000,000 ~ 4,294,967,294 (4바이트)

라우팅 프로토콜 분류

도메인 기준 분류

Intradomain Routing (IGP - Interior Gateway Protocol)

AS 내부에서 사용하는 라우팅 프로토콜

• RIP (Routing Information Protocol)
• OSPF (Open Shortest Path First)
• EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) - Cisco 독점

Interdomain Routing (EGP - Exterior Gateway Protocol)

AS 간에 사용하는 라우팅 프로토콜

• BGP (Border Gateway Protocol)

알고리즘 기준 분류

Distance Vector

• 동작 원리: 인접 라우터와 거리 정보 교환
• 대표 프로토콜: RIP, EIGRP
• 특징: 구현 단순, 느린 수렴

Link State

• 동작 원리: 전체 네트워크 토폴로지 기반 경로 계산
• 대표 프로토콜: OSPF, IS-IS
• 특징: 빠른 수렴, 메모리 사용량 많음

Path Vector

• 동작 원리: 경로 정보와 정책 기반 라우팅
• 대표 프로토콜: BGP
• 특징: 정책 제어 가능, 루프 방지

RIP (Routing Information Protocol)

RIP 개요

• Distance Vector 알고리즘 기반
• Bellman-Ford 알고리즘 사용
• 홉 수(Hop Count)를 metric으로 사용
• 소규모 네트워크에 적합

RIP 특징

버전별 차이

기본 사양

• 최대 홉 수: 15홉 (16 = 무한대)
• 갱신 주기: 30초마다 전체 라우팅 테이블 전송
• 홀드다운 타이머: 180초 (갱신 없으면 삭제)
• 플러시 타이머: 240초 (완전 삭제)

RIP 동작 과정

1. 초기화

**각 라우터는 직접 연결된 네트워크만 인식**:
 
**라우터 A 초기 테이블**:
Network     Hop Count   Next Hop    Interface
192.168.1.0    0         -         eth0
10.0.0.0       0         -         eth1

2. 정보 교환

**30초마다 인접 라우터에게 전체 테이블 전송**:
 
**A → B로 전송하는 정보**:
192.168.1.0/24, Hop=1
10.0.0.0/8, Hop=1

3. 테이블 갱신

**B가 A로부터 받은 정보로 테이블 갱신**:
기존: 192.168.2.0/24, Hop=0 (직접 연결)
새로 추가: 192.168.1.0/24, Hop=2, Next Hop=A
새로 추가: 10.0.0.0/8, Hop=2, Next Hop=A

RIP 문제점

1. Count to Infinity

**네트워크 단절 시 홉 수가 무한히 증가하는 문제**:
 
초기: A-B 연결, A는 B를 통해 C 도달 (Hop=2)
단절: B-C 연결 끊어짐
문제: A와 B가 서로 잘못된 정보 교환하여 홉 수 계속 증가

해결 방법

• Split Horizon: 정보를 받은 인터페이스로 동일 정보 재전송 금지
• Poison Reverse: 도달 불가능한 네트워크는 홉 수 16으로 광고
• Hold Down Timer: 일정 시간 동안 경로 변경 금지

2. 느린 수렴 (Slow Convergence)

• 30초 갱신 주기로 인한 느린 반응
• 대규모 네트워크에서 수렴 시간 길어짐

RIP 설정 예시

Cisco 라우터 설정

router rip
 version 2
 network 192.168.1.0
 network 10.0.0.0
 no auto-summary
 passive-interface FastEthernet0/0  # 특정 인터페이스에서 RIP 비활성화

Linux (Quagga/FRR) 설정

 
# /etc/frr/ripd.conf
router rip
 version 2
 network 192.168.1.0/24
 network 10.0.0.0/8
 redistribute connected

OSPF (Open Shortest Path First)

OSPF 개요

• Link State 알고리즘 기반
• 다익스트라 알고리즘 사용
• 계층적 구조: Area 개념 도입
• 빠른 수렴: 변화 즉시 LSA 전파

OSPF 계층 구조

Area 개념

Area 유형

• Area 0 (Backbone): 모든 Area를 연결하는 중추 영역
• Standard Area: 일반적인 영역
• Stub Area: 외부 라우트 정보 제한
• Totally Stubby Area: 외부와 요약 라우트 정보 모두 제한
• NSSA: 제한적 외부 라우트 허용

OSPF 라우터 유형

Internal Router

• 단일 Area에만 속한 라우터
• 해당 Area의 완전한 토폴로지 정보 보유

Backbone Router

• Area 0에 속한 라우터
• Area 간 트래픽 전달 담당

ABR (Area Border Router)

• 두 개 이상의 Area에 연결된 라우터
• Summary LSA 생성하여 Area 간 정보 요약 전달
• 각 Area별로 별도의 LSDB 유지

ASBR (Autonomous System Boundary Router)

• 외부 AS와 연결된 라우터
• External LSA 생성하여 외부 경로 정보 내부 전파
• 다른 라우팅 프로토콜과의 재분배 담당

OSPF 패킷 종류

패킷 유형과 기능

Hello 패킷

**Hello 패킷 주요 필드**:
- Router ID: 라우터 고유 식별자
- Area ID: 소속 Area
- Hello Interval: Hello 주기 (기본 10초)
- Dead Interval: 인접 관계 만료 시간 (기본 40초)
- Designated Router: DR IP 주소
- Backup Designated Router: BDR IP 주소
- Neighbor List: 인접 라우터 목록

OSPF 네트워크 유형

Point-to-Point

• 두 라우터 간 직접 연결
• DR/BDR 선출 없음
• 빠른 인접 관계 형성

Broadcast (Ethernet)

• 여러 라우터가 연결된 네트워크
• DR/BDR 선출 필요
• 모든 라우터는 DR/BDR과만 Full 인접 관계

Non-Broadcast Multi-Access (NBMA)

• Frame Relay, ATM 등
• DR/BDR 선출하지만 브로드캐스트 미지원
• 수동 neighbor 설정 필요

Point-to-Multipoint

• 하나의 허브가 여러 spoke 연결
• DR/BDR 선출 없음
• 각 원격 라우터와 Point-to-Point 연결로 취급

LSA (Link State Advertisement) 유형

Type 1: Router LSA

생성자: 모든 라우터
범위: 해당 Area 내부만
**내용**:
- 라우터의 모든 링크 정보
- 연결된 네트워크 타입
- 인터페이스 비용

Type 2: Network LSA

생성자: DR (Designated Router)
범위: 해당 Area 내부만  
**내용**:
- 브로드캐스트 네트워크에 연결된 라우터 목록
- 공통 네트워크 주소

Type 3: Summary LSA (Network)

생성자: ABR
범위: 다른 Area로 전파
**내용**:
- 다른 Area에 있는 네트워크 정보
- 집약된 경로 정보

Type 4: Summary LSA (ASBR)

생성자: ABR
범위: 다른 Area로 전파
**내용**:
- ASBR까지의 경로 정보
- 외부 라우팅을 위한 준비

Type 5: External LSA

생성자: ASBR
범위: 전체 OSPF 도메인 (Stub Area 제외)
**내용**:
- AS 외부 네트워크 정보
- 외부 라우팅 프로토콜에서 학습한 경로