[정보처리기사] 응용 SW 기초 기술 활용 : 네트워크 기초 활용하기(4)
2️⃣ 네트워크 프로토콜 파악
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(4) 네트워크 계층(3 계층, Network Layer)
6. IPv4에서 IPv6으로 전환 방법
- IPv4 전용 호스트와 IPv6 전용 호스트 간의 통신을 위한 기술이며 주소와 헤더의 변환을 수행함
⓵ 듀얼 스택(Dual Stack) : IP 계층에 2가지(IPv4, IPv6)의 프로토콜이 모두 탑재되어 있고 통신 상대방에 따라 해당 IP 스택을 선택하는 방법
< 듀얼 스택의 특징 >
| 구분 | 특징 |
| 장점 | DNS 주소 해석 라이브러리(DNS Resolver Livrary)가 두 IP 주소 유형을 모두 지원 |
| 단점 | 프로토콜 스택 수정으로 인한 과다한 비용 발생 |
⓶ 터널링(Tunneling) : IPv6 망에서 인접한 IPv4 망을 거쳐 다른 IPv6 망으로 통신할 때 IPv4 망에 터널을 만들고 IPv4에서 사용하는 프로토콜로 캡슐화하여 전송하는 방법
< 터널링의 특징 >
| 구분 | 특징 |
| 장점 | 여러 표준화 활동이 존재하고 다양한 기술 표준이 제안되고 있음 |
| 단점 | 구현이 어려우며, 복잡한 동작 과정을 가짐 |
⓷ 주소 변환(Address Translation) : IPv4 망과 IPv6 망 사이에 주소 변환기(IPv4-IPv6 게이트웨이)를 사용하여 서로 다른 네트워크상의 패킷을 변환시키는 방법
< 주소 변환의 특징 >
| 구분 | 특징 |
| 장점 | IPv4, IPv6 호스트의 프로톸로 스택에 대한 수정이 필요 없으며, 변환 방식이 투명하고 구현이 용이 |
| 단점 | 고가의 주소 변환기 필요 |
- 주소 변환 방식은 게이트웨이 관점, 헤더 변환 방식이라고도 함
- IPv4/IPv6 변환 방식은 변환 방법에 따라서 헤더 변환 방식, 전송 계층 릴레이 방식, 응용 계층 게이트웨이 방식으로 분류함
7. IP 통신 방식
⓵ 멀티캐스트 프로토콜(Multicast Protocol) : 인터넷에서 같은 내용의 데이터를 여러 명의 특정한 그룹의 수신자들에게 동시에 전송할 수 있는 프로토콜
- 멀티캐스트 프로토콜 = 멀티캐스트 라우팅 프로토콜 + 그룹 관리 프로토콜(IGMP)
< 멀티캐스트 라우팅 프로토콜과 그룹 관리 프로토콜 >
| 멀티캐스트 라우팅 프로토콜 | IP 주소로 구분되는 네트워크상의 특정 그룹의 모든 사용자에게 동일한 메시지를 전송(Multicast)하기 위한 라우팅 프로토콜 |
| 그룹 관리 프로토콜(IGMP) | 멀티캐스트를 지원하는 라우터가 멀티캐스트 그룹에 가입한 네트워크 내의 호스트를 관리하기 위해 사용하는 프로토콜 |
⓶ 유니캐스트 프로토콜(Unicast Protocol) : 고유 주소로 식별된 하나의 네트워크 목적지에 일대일로(One-to-One) 트래픽 또는 메시지를 전송하는 프로토콜
⓷ 브로드캐스트 프로토콜(Broadcasting Protocol) : 하나의 송신자가 같은 서브 네트워크상의 모든 수신자에게 데이터를 전송하는 프로토콜
- 전체에게 트래픽을 전달하는 브로드캐스트 프로토콜은 각 송신자가 그룹 내의 모든 수신자에게 메시지를 전송하는 컴퓨터 통신 방법
⓸ 애니캐스트 프로토콜(Anycast Protocol) : 하나의 호스트에서 그룹 내 가장 가까운 곳에 있는 수신자에게 데이터를 전달하는 프로토콜
- 하나의 수신 주소로 식별되는 다수의 노드로 데이터그램을 전송이 가능함
| 주소 형식 | • 여러 개의 인터페이스에 동일한 Anycast 주소의 부여가 가능 • Anycast 주소의 포맷은 Unicast 주소와 동일 • 서브넷 Prefix 이후가 모두 '0'으로 채워져 있음 |
| 패킷 전달 | • 송신자는 매트릭스를 참조하여 Anycast 그룹의 가장 가까운 인터페이스로 데이터를 전달 • 가장 가까운 인터페이스의 판단 기준은 라우팅 매트릭스 • A에 가장 먼저 전달, 그 다음 C에 전달, 마지막으로 B에 전달 |
8. 라우팅 프로토콜(3 계층)
- 데이터 전송을 위해 목적지까지 갈 수 있는 여러 경로 중 최적의 경로를 설정해 주는 라우터 간의 상호 통신 규약
< 내부 라우팅 프로토콜과 외부 라우팅 프로토콜 >
| 내부 라우팅 프로토콜(IGP, Interior Gateway Protocol) |
• 동일한 AS 내의 라우팅에 사용되는 프로토콜 • RIP, IGRP. OSPF, EIGRP가 있음 |
| 외부 라우팅 프로토콜(EGP, Exterior Gateway Protocol) |
• 서로 다른 AS 간 라우팅 프로토콜로 게이트웨이 간의 라우팅에 사용되는 프로토콜 • BGP가 있음 |
⓵ RIP(Routing Information Protocol)
㉮ RIP의 개념 : AS(Autonomous System, 자치 시스템, 자율 시스템) 내에서 사용하는 거리 벡터(Distancce-Vector) 알고리즘에 기초하여 개발된 내부 라우팅 프로토콜
㉯ RIP의 특징
| 특징 | 설명 |
| 벨만-포드 알고리즘 사용 | • 벨만-포드(Bellman-Ford) 알고리즘을 사용하는 내부 라우팅 프로토콜 • 거리 벡터 라우팅 기반 메트릭 정보를 인접 라우터와 주기적으로 교환하여 라우팅 테이블을 갱신하고 라우팅 테이블을 구성•계산 |
| 15홉 제한 | 최대 홉 수(Hop Count)를 15개로 제한 |
| UDP 사용 | UDP 포트 번호 520번 사용 |
| 30초마다 정보 공유 | 30초마다 전체 라우팅 정보를 브로드캐스팅 |
※ 메트릭(Metric) : 라우팅 프로토콜들이 최적 경로(Best Route)를 선택하는 기준으로 최적 경로 선택 기준값
※ 홉(Hop) : 데이터가 목적지까지 전달되는 과정에서 거치는 네트워크의 수
⓶ OSPF(Open Shortest Path First)
㉮ OSPF의 개념 : 규모가 크고 복잡한 TCP/IP 네트워크에서 RIP의 단점을 개선하기 위해 자신을 기준으로 링크 상태(Link-State) 알고리즘을 적용하여 최단 경로를 찾는 라우팅 프로토콜
㉯ OSPF의 특징
| 특징 | 설명 |
| 다익스트라 알고리즘 사용 | • 최단 경로 탐색에 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘을 사용하는 내부 라우팅 프로토콜 • 링크 상태 라우팅 기반 메트릭 정보를 한 지역(Area) 내 모든 라우터에 변경이 발생했을 때만 보내(Flooding)하고 라우팅 테이블을 구성•계산 |
| 라우팅 메트릭 지정 | 최소 지연, 최대 처리량 등 관리자가 라우팅 메트릭 지정 |
| AS 분할 사용 | 자치 시스템을 지역(Area)으로 나누어 라우팅을 효과적으로 관리 |
| 홉 카운트 무제한 | 홉 카운트에 제한이 없음 |
| 멀티캐스팅 지원 | 멀티캐스트(Multicast)를 사용하여 정보를 전달 |
※ 자치 시스템(AS, Autonomous System) : 하나의 도메인에 속하는 라우터들의 집합 → 하나의 자치 시스템에 속하는 것은 하나의 도메인에 속한다는 것
⓷ BGP(Border Gateway Protocol)
㉮ BGP의 개념 : AS 상호 간(Inter-AS 또는 Inter-Domain)에 경로 정보를 교환하기 위한 라우팅 프로토콜
㉯ BGP의 특징
- 변경 발생 시 대상까지의 가장 짧은 경로를 경로 벡터(Path Vector) 알고리즘을 통해 선정하고, TCP 연결(Port 179)을 통해 자치 시스템으로 라우팅 정보를 신뢰성 있게 전달함
- ISP 사업자들 상호 간에 주로 사용되는 라우팅 프로토콜
- 순환을 피할 수 있도록 목적지까지 가는 경로 정보를 제공함
- 라우팅 비용(CPU 부하)이 많이 들고, 라우팅 테이블의 크기가 커서 메모리 사용량이 많음
⓸ 라우팅 알고리즘 : 목적지까지 최적 경로를 산출하기 위한 법칙
- 데이터는 송신 측으로부터 수신 측까지 데이터를 전달하는 과정에서 다양한 물리적인 장치들을 거쳐감
< 라우팅 알고리즘의 유형 >
| 유형 | 설명 |
| 거리 벡터 알고리즘(DVA, Distance Vector Algorithm) |
• 인접 라우터와 정보를 공유하여 목적지까지의 거리와 방향을 결정하는 라우팅 프로토콜 알고리즘 • 벨만-포드(Bellman-Ford) 알고리즘을 사용 • 각 라우터가 업데이트될 경우마다 전체 라우팅 테이블을 보내라고 요청하지만 수신된 경로 비용 정보는 이웃 라우터에게만 보내짐 |
| 링크 상태 알고리즘(LSA, Link State Algorithm) |
• 링크 상태 정보를 모든 라우터에 전달하여 최단 경로 트리를 구성하는 라우팅 프로토콜 알고리즘 • 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘 사용 • 네트워크를 일관성 있게 파악할 수 있으나 거리 벡터 알고리즘에 비해 계산이 더 복잡하고 트래픽을 광범위한 범위까지 전달함 |