라우터

🔔 라우터의 개념
🔔 라우터와 비슷한 장치
🔔 라우팅 테이블과 라우팅 동작 원리

What? Why?

네트워크 장치 중 하나로, 서로 다른 네트워크 간의 데이터를 전달하고 관리하는 역할을 한다. 주로 LAN, WAN을 연결하며, 데이터 패킷이 목적지까지 효율적으로 도달할 수 있도록 경로를 결정한다.

• 패킷 전달
  수신된 데이터 패킷의 헤더 정보를 분석하여, 목적지 주소에 따라 적절한 네트워크 경로로 전달한다.

• 라우팅
  라우팅 테이블을 유지하며, 이를 통해 최적의 경로를 결정한다.

• 네트워크 분할
  대규모 네트워크를 작은 서브넷으로 분할하여 트래픽을 효율적으로 관리할 수 있다.

규모나 용도에 따라 여러 유형이 있다. 나무위키

주요 기능

• NAT(Network Address Translation)
  사설 IP 주소를 공인 IP주소로 변환하여 여러 장치가 하나의 공인 IP 주소를 공유할 수 있게 하는 기술

• VPN(Virtual Private Network)
  공용 인터넷을 통해 사설 네트워크에 접근할 수 있게 하는 기술

• VLAN(Virtual LAN)
  하나의 물리적 네트워크를 논리적으로 여러 개의 네트워크로 분할

• DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)
  네트워크 장치에 자동으로 IP 주소와 기타 네트워크 설정을 할당하는 프로토콜

라우터와 비슷한 장치들의 차이점

• 스위치
  동일한 네트워크 내에서 장치 간의 데이터 통신을 관리하고 전달한다. 기본적으로 L2에서 MAC 주소를 기반으로 데이터를 전달하는 역할이지만 L3에서 동작하는 장비도 있다.

• 공유기
  라우터의 기능을 포함하면서 무선 접속 기능(Wi-Fi)을 제공하는 네트워크 장비

라우팅과 라우팅 테이블

라우팅이란 하나 이상의 네트워크에서 경로를 선택하는 프로세스이다. 인터넷 프로토콜(IP)을 통해 타겟으로 이동할 경로를 선택한다. 아래 이미지에서 데이터가 컴퓨터 A에서 컴퓨터 B로 전달되려면 어떤 경로를 선택하는게 좋을까요?

개수만 봤을 때는 네트워크 2, 4를 통과하는게 짧을 수 있지만 네트워크 1, 3, 5를 통과할 때 더 빨리 전달될 수 있습니다. 라우터에서는 지속해서 이런 종류의 선택을 하게 된다.

라우터는 내부 라우팅 테이블을 참조하여 네트워크 경로를 따라 패킷을 라우팅하는 방법을 결정한다. 라우팅 테이블에는 패킷이 라우터가 담당하는 모든 대상에 도달하기 위해 택해야 하는 경로가 기록된다. 열차 승객이 어떤 열차를 타야 할지 결정하기 위해 참고하는 열차 시간표를 생각해보면 좋다.

위 그림에서는 1.1.1.1 컴퓨터 A가 3.3.3.3 컴퓨터 B로 데이터를 송신하기 위해 라우팅하는 과정이다. 라우팅 테이블에 저장된 정보를 이용하여 A가 라우터 2를 거쳐서 B에 라우팅된다. 그러면 라우팅 테이블에 데이터가 어떤 식으로 저장이 될까?

• 정적 라우팅 테이블
  • 네트워크 관리자가 네트워크 경로를 수동으로 구성하고 선택
  • 네트워크 설계나 파라미터가 일정하게 유지되는 경우에 유용함
  • 데이터를 업데이트하지 않으면 유연성이 저하되어 성능에 제한이 생김
• 동적 라우팅 테이블
  • 다양한 라우팅 프로토콜을 사용하여 최단 경로를 결정함
  • 트래픽 볼륨, 네트워크 장애 등 변화하는 네트워크 조건에 대응 가능
  • 더 많은 컴퓨팅 성능이 필요함

라우팅 프로토콜

네트워크 경로를 식별하거나 알리는 데 사용되는 프로토콜이다.

• RIP(Routing Information Protocol, 라우팅 정보 프로토콜)
  • 홉 수를 기준으로 네트워크 간의 최단 경로를 결정
  • 대규모 네트워크를 구현하는 데 적합하지 않기 때문에 현재는 사용되지 않는 레거시 프로토콜
• BGP(Border Gateway Protocol, 경계 게이트웨이 프로토콜)
  • 어떤 네트워크에서 어떤 IP 주소를 제어하고 어떤 네트워크가 서로 연결되는지 알리는 데 사용
  • 위 같은 알림을 자율 시스템이라고 하는데 이런 자율 시스템 간에 사용되는 프로토콜
• OSPF(Open Shortest Path First, 최단 경로 우선 프로토콜)
  • 비용이 최소인 경로를 결정

L3 스위치

스위치는 라우터를 통해 들어온 트래픽을 MAC 주소에 맞는 목적지로 전달한다. 기본적으로 스위치는 L2에서 사용되지만 L3에서 사용하는 스위치도 있다. 이것을 각각 L2 스위치, L3 스위치라고 부른다.

L3 스위치는 라우터와 동일하게 네트워크 계층에서 라우팅 기능을 제공하지만 라우터가 다른 네트워크 간의 트래픽을 관리한다면, L3 스위치는 내부 네트워크에서 라우팅을 제공한다.

자료 출처

Cloudflare
Velog
AWS
ChatGPT

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추가 질문

라우터의 주요 기능들의 이점?

• NAT
  제한된 수의 공인 IP 주소만을 사용하여 더 많은 장치들이 인터넷에 접근 가능하고 외부 네트워크 접근을 통제하여 보안을 강화

• VLAN
  VLAN을 통해 네트워크를 세분화 함으로써 VLAN 별로 다른 네트워크 정책을 적용 가능

• DHCP
  DHCP를 사용하지 않으면 수동으로 IP를 할당하게 된다. 그러면 추후 추가 작업이 생길 수 있으며, 중복 IP가 발생할 수도 있고 네트워크 확장에 어려움이 생김

라우팅 프로토콜은 각각 어느 상황에 사용?

• RIP
  작은 규모의 네트워크에서 사용되며, 홉 수를 기준으로 최단 경로를 결정함

• BGP
  인터넷에서 사용되며, 자율 시스템 간의 경로 정보를 교환함

• OSPF
  대규모 네트워크에서 사용되며, 비용이 최소인 경로를 계산하여 경로를 결정함