기술면접을 위한 Network 개념정리 07 - 라우터

읽기 전

• 불필요한 코드나 잘못 작성된 내용에 대한 지적은 언제나 환영합니다.
• 개인적으로 사용해보면서 배운 점을 정리한 글입니다.
• 기술면접만을 준비하기보다 비전공자 입장에서 Network의 기본적인 내용만 짚기 위해 작성되었습니다.

라우터

레이어 2 스위치로 구획된 동일 네트워크 범위가 아닌 라우터로 구분되는 다른 네트워크로 데이터를 보내려면 네트워크를 연결하는 라우터로 전송한 뒤 라우터가 판단하여 중계해야 한다.

• 라우팅 : 데이터의 목적지가 어느 네트워크에 접속되어 있는지 판단해서 올바른 경로의 라우터로 전송하는 행위

• 라우터가 전송하는 데이터는 IP 패킷으로 TCP/IP 계층 중 인터넷 계층에 속한다. 따라서, 라우팅 동작은 인터넷 층에서 수행됨을 의미한다.

• 라우터가 데이터 전송 시 데이터의 변화

  • IP 헤더의 TTL과 체크섬
    • NAT 주소 변환 시 IP 주소도 변경
  • 네트워크 인터페이스 층 프로토콜 헤더는 다른 라우터로 전송하기에 완전히 바뀐다.

• 라우터의 네트워크 설정

  • 네트워크 접속은 IP 주소를 설정함을 의미한다.
  • 인터페이스에 물리적 배선을 수행하고 IP 주소를 설정함으로써 인터페이스와 네트워크가 연결된다.

라우터의 데이터 전송

1. 라우팅 대상 IP 패킷 수신, 경로 정보 검색하여 전송처 결정

• 넥스트 홉 : 다음에 전송할 라우터의 주소

2. 이더넷 헤더를 수정해 IP 패킷 전송
   • 다음 전송처의 MAC 주소 요청을 위해 ARP 실행
     • 출발지와 목적지 MAC 주소가 바뀌어 이더넷 헤더가 완전히 새로운 상태
     • FCS도 새롭게 추가
   • IP 헤더의 IP 주소는 변경하지 않고 TTL을 1 감소시키고 체크섬을 갱신

3. 목적지 호스트가 속한 라우터의 라우팅
   • 전송하고자 하는 네트워크 주소가(넥스트 홉) 직접 접속으로 동일 네트워크임을 확인
   • 동일하게 라우팅을 수행 - ARP로 이더넷 헤더 갱신

라우터의 네트워크 정보

• 루트 경로 / 경로 정보 : 라우팅 테이블에 등록된 네트워크 정보
• 경로 정보의 내용
  • 네트워크 주소 & 서브넷 마스크, 넥스트 홉 주소
• 라우팅 테이블의 기록 범위 : 그래프의 형태로 목적지까지 순차적으로 진행함에 따라 이웃 라우터의 네트워크까지만 기록
  • 라우터 테이블 상 인식할 수 없는 네트워크로의 IP 패킷은 전부 폐기
  • 연결된 이웃 라우터의 정보는 누락없이 기록해야 함
• 라우터 테이블 정보 등록 방법
  • 직접 접속 : 라우터와 직접 연결된 네트워크의 경로 정보
    • 라우터의 인터페이스에 IP 정보 할당하여 연결된 네트워크
  • 스태틱 라우팅 : 라우터에 커맨드를 입력하여 수동으로 다른 원격 네트워크 정보 등록
  • 라우팅 프로토콜 : 라우터끼리 정보를 교환하여 필요한 경로 정보 등록
    • RIP(Routeing Information Protocol) : 소규모
    • OSPF(Open Shortest Path First) : 중 ~ 대규모
    • BGP(Border Gateway Protocol) : 인터넷 백본
• 경로 요약 : 하나의 라우터에 복수의 인터페이스가 존재함에 따라 다른 네트워크에 동일 넥스트 홉이 기록되는 경우를 개선하고자 복수의 네트워크 주소를 하나로 모아서 기록
• 디폴트 경로 : 0.0.0.0/0으로 표기해 경로 요약을 극단적으로 적용
  • 모든 네트워크를 의미
  • 인터넷의 방대한 네트워크와 다른 거점의 네트워크를 집약
  • 연결된 라우터가 하나라면 자신과 직접 접속된 네트워크를 제외한 모든 네트워크는 원격지 네트워크이므로 디폴트 경로로 요약할 수 있다.

레이어 3 스위치

• 레이어 3 스위치 : 레이어 2 스위치에 라우터 기능을 추가한 네트워크 기기
• 레이어 2 스위치와 라우터의 비교

VLAN

• VLAN : 하나의 네트워크를 구성하던 레이어 2 스위치가 복수의 네트워크로 분할할 수 있게 함
  • 같은 VLAN에 할당된 포트끼리만 이더넷 프로토콜을 전송케하여 구분
  • 설정에 따라 자유로이 분할 가능
  • 데이터 전송 범위를 좁혀 보안 향상
  • VLAN으로 분할된 네트워크가 서로 통신하기 위해 레이어 3 스위치의 라우터 기능 요구

• 태그 VLAN(트렁크) : 레이어 2 스위치들로 VLAN 구성 시 스위치 간 접속을 한 줄로 가능케 함

• VLAN 태그 : 태그 VLAN 포트를 송수신하는 이더넷 프레임에 추가되는 정보
  • 어느 VLAN에 소속되었는지 안내

분할된 VLAN 간 연결

• VLAN 간 라우팅 : VLAN을 서로 연결해서 통신할 수 있게 함
  • 라우터나 레이어 3 스위치 필요(효율성 측면에서 레이어 3 스위치 사용)
• 레이어 3 스위치 IP 주소 설정 - 네트워크 연결
  1. 레이어 3 스위치 내부의 가상 인터페이스(VLAN 인터페이스)에 IP 주소 설정
  2. 레이어 3 스위치 포트 자체에 IP 주소 설정

PC의 게이트웨이

• PC의 라우팅 테이블 정보
  1. 직접 접속 경로 : 현재 네트워크의 IP 주소, 넥스트 홉은 직접 접속이므로 없음
  2. 디폴트 경로 : 동일 네트워크가 아니므로 연결될 라우터의 인터페이스 주소
     • 이 설정이 기본 게이트웨이의 IP 주소이다.