[네트워크] 포워딩과 라우팅

✅ 포워딩 (Forwarding)

: 패킷이 라우터의 입력 링크에 도달했을 때 라우터가 그 패킷을 적절한 출력 링크로 이동시키는 것

 

• 매우 짧은 시간 단위 (나노초 단위)
• 보통 하드웨어(데이터 평면)에서 실행

 

출처: 컴퓨터 네트워크 하향식 접근

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📍포워딩 테이블

 

라우터는 라우팅 알고리즘으로 생성된 라우팅 테이블을 기반으로, 실제 전송에 필요한 필수 정보만 따로 구성한 포워딩 테이블을 사용한다.

 

라우터는 패킷의 목적지 IP 주소를 가장 긴 접두어(prefix match) 방식으로 비교하여 가장 구체적으로 일치하는 항목을 찾아 해당 인터페이스로 전송한다.

 

💡 예시

목적지 주소 범위 (Prefix)	링크 인터페이스
11001000 00010111 00010000 00000000 ~ 11111111 11111111 11111111 11111111	0
11001000 00010111 00010000 00000000 ~ 11001000 00010111 00011000 00000000	1
11001000 00010111 00010000 00000000 ~ 11001000 00010111 00011001 00000000	2
11001000 00010111 00010000 00000000 ~ 11001000 00010111 00011111 11111111	3
그 외 주소	3

 

 

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✅ 라우팅 (Routing)

: 송신자부터 수신자까지 라우터의 네트워크를 통과하는 좋은 경로(루트)를 결정하는 것

 

여기서 ‘좋은’ 경로란 최소 비용 경로(least-cost path)를 말한다.

• 네트워크 전반에 걸친 출발지에서 목적지까지의 경로를 결정
• 긴 시간을 가짐 (초 단위 이상)
• 보통 소프트웨어(제어 평면)에서 실행

 

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📍 라우팅 테이블

: 목적지 IP에 따라 패킷을 어느 인터페이스로 보낼지를 결정하기 위한 정보가 저장된 표

 

라우팅 알고리즘이 실행되면 라우팅 테이블이 생성된다.

 

라우팅 테이블에는 다음과 같은 정보가 포함된다.

• 수신지 IP 주소 + 서브넷 마스크: 목적지 네트워크 범위
• 다음 홉(게이트웨이): 패킷을 전송할 다음 라우터
• 인터페이스: 해당 패킷이 나갈 네트워크 장치 (NIC)
• 메트릭(Metric): 경로 비용. 값이 낮을수록 선호됨

 

일치하는 경로가 없으면, 0.0.0.0/0으로 표현되는 디폴트 라우트를 사용하여 기본 게이트웨이로 전송합니다.

 

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✅ 라우팅 알고리즘

 

📍정적 라우팅

: 사용자가 수동으로 라우팅 테이블을 설정하는 방식

 

• 수동 명령어 입력을 통해 특정 목적지에 대한 경로를 직접 지정
• 설정은 단순하지만, 대규모 네트워크에 비효율적
• 경로에 문제가 생겨도 자동 복구 불가

 

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📍 동적 라우팅

: 라우터가 라우팅 프로토콜을 통해 자동으로 라우팅 테이블을 구성하는 방식

 

• 라우터 간에 정보를 주고받으며 최적의 경로를 실시간으로 반영
• 네트워크 변화에 유연하게 대응 가능
• 대표적인 라우팅 프로토콜: RIP, OSPF, BGP

 

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✅ 라우팅 프로토콜 (Routing Protocol)

: 라우터 간 정보 교환을 통해 최적 경로를 자동으로 계산해 주는 규약

 

• IGP (Interior Gateway Protocol): AS 내부 라우팅
  • RIP: 거리 벡터 기반, 홉 수로 경로 판단
  • OSPF: 링크 상태 기반, 링크 비용(대역폭) 고려
• EGP (Exterior Gateway Protocol): AS 간 라우팅
  • BGP: 경로 벡터 기반, 정책 및 속성 기반 경로 선택

 

AS(Autonomous System): 하나의 조직에서 관리하는 네트워크들의 모음, 내부 라우팅 정책이 동일한 단위

 

 

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📍RIP (Routing Information Protocol)

: 거리 벡터 라우팅 프로토콜, 홉 수 기준으로 최단 경로 선택

 

• 인접 라우터와 경로 정보를 주기적으로 교환
• 홉 수가 적은 경로를 우선 선택
• 최대 홉 수 15

 

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📍OSPF (Open Shortest Path First)

: 링크 상태 기반 라우팅 프로토콜, 그래프 기반 경로 계산

 

• 전체 네트워크 토폴로지를 DB로 관리
• 대역폭을 기준으로 메트릭을 계산하여 최적 경로 선택
• 네트워크를 Area로 나누어 확장성과 계산 비용 절감

 

 

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📍BGP (Border Gateway Protocol)

: AS 간의 라우팅을 담당하는 외부 게이트웨이 프로토콜(EGP)

 

• AS 간의 외부 라우팅 프로토콜
• 정책 기반 경로 선택 가능
• 주요 속성:
  • AS-PATH: 경로에 포함된 AS 목록 -> 루프 방지
  • NEXT-HOP: 다음 라우터 IP
  • LOCAL-PREF: AS 내부 선호도 기반 경로 우선순위

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✅ 포워딩 vs. 라우팅

포워딩 (Forwarding)	하나의 라우터 내에서 수신된 패킷을 적절한 출력 포트로 전송하는 작업
라우팅 (Routing)	네트워크 전반에서 최적의 경로(route)를 선택하여 라우팅 테이블을 구성하는 작업