05.IP패킷 전달과 포워딩
wireshark로 배우는 컴퓨터 네트워크
전달(delivery): 네트워크층의 제어 하에 네트워크가 패킷을 처리하는 방법
포워딩(forwarding): 패킷을 다음 지점으로 전달하는 것
목적지 주소를 기반 or 패킷에 부착된 레이블을 기반
연결형과 비연결형 서비스
패킷 전달은 연결형과 비연결형 서비스를 이용하여 수행
연결형
발신지의 네트워크 프로토콜은 패킷을 보내기전에 수신지의 프로토콜과 연결함
패킷들 사이에 상관관계를 유지, 모든 패킷들이 같은 경로로 전달
패킷의 라우팅 결정은 연결이 설정될때 한 번만 수행
비연결형
IP 프로토콜
패킷들 간의 상관관계가 없음, 서로 다른 경로로 전달될 수 있음
직접 전달과 간접 전달
패킷 포워딩: 패킷을 전달하는 방법
패킷이 전달되는 과정에서 직접 전달은 반드시 1번이상 발생하지만, 간접 전달은 없을 수도 있고 여러번 발생할 수도 있음
마지막 전달은 반드시 직접 전달
직접 전달
패킷의 목적지가 전달자와 같은 네트워크에 연결된 호스트
발신지와 목적지가 같은 물리 네트워크
최종 라우터와 목적지 호스트 사이에 전달되는 경우
송신자는 마스크를 사용하여, 자신의 주소와 목적지의 주소가 같으면 직접 전달을 수행
간접 전달
전달자와 목적지의 호스트가 같은 네트워크에 있지 않을 경우
목적지 IP 주소와 라우팅 테이블을 사용하여 다음 라우터의 IP 주소를 찾음
포워딩
패킷을 목적지로 가는 경로 상에 올려놓는 것
다음 홉으로 패킷을 전달하는 것
IP 프로토콜은 비연결형 프로토콜로 설계되었지만, 연결형 프로토콜로 사용되는 경향이 있음
비연결형 프로토콜 -> 목적지 주소를 기반으로 수행
연결형 프로토콜 -> 레이블을 기반으로 수행
목적지 주소 기반 포워딩
라우팅 테이블을 활용하여 최종 목적지를 찾는 방법
라우팅 테이블이 너무 커지면서 검색의 비효율이 발생 또는 보안적인 문제 발생 -> 다음의 방법들로 해결할 수 있음
1. 다음-홉 방법
전체 경로에 대한 정보 대신 다음 홉의 주소만을 저장
라우팅 테이블은 서로 일관성을 유지해야함
2. 네트워크-지정 방법
네트워크 자신의 주소를 정의하는 엔트리 하나만을 가지고 있음
같은 네트워크에 연결된 모든 호스트는 하나의 개체로 취급
3. 호스트-지정 방법
네트워크-지정 방법과 반대
다른 이점을 위해서 효율성을 고려하지 않음
경로를 점검하거나, 보안성을 제공하기 위하는 경우에 활용
ex) 패킷의 전달이 특정 라우터를 통해서 전달되는 것을 원할때 활용
4. 디폴트 방법
특정 네트워크와 패킷 전달 라우터만을 제외하고, 인터넷 상의 모든 네트워크는 디폴트 엔트리로 지정하는 방법
주소 지정 방식에 따른 포워딩 방법
책에서 예시와 그림으로 설명되어있음 4장 정리 후에 다시 정리 필요
클래스, 서브넷팅 여부에 따라서 포워딩 방식과 라우팅 테이블이 달라짐
클래스기반 주소 지정
서브넷팅x
서브넷팅이 있는 경우 포워딩
클래스 없는 주소지정 포워딩
주소 집단화
네트워크 주소 블록이 하나의 라우터에 집단화 되도록 수성
가장 긴 마스크 부합 : 네트워크 마스크(prefix)가 가장 긴 마스크를 우선 정렬시키는 구조
계층적 라우팅
라우팅 테이블의 크기를 줄이기 위해서 도입
내부적으로 주소 블록을 분할하여, 큰 블록 내의 주소로 전달되는 패킷은 하나의 엔트리만을 필요로하게 됨
지리적 라우팅
계층적 라우팅의 개념을 확장
전체 주소를 유럽, 아메리카, 아시아와 같이 큰 대륙으로 구분하여 나누는 개념
레이블 기반의 포워딩
교환기로 동작
패킷에 부착된 레이블을 기반으로 패킷을 포워딩
교환 인덱스를 사용한 테이블 접근(accessing)으로 수행
MPLS
교환 기술이 적용된 라우터
IP 패킷을 MPLS 헤더를 추가해서 캡슐화
32bits의 헤더를 가진다.
레이블(Label) : 20bits, 라우팅 테이블을 인덱스하기 위하여 사용되는 레이블을 정의
Exp : 3bits, 실험 목적으로 예약된 필드
S : 1bit, 스택 필드로서 값이 1인 경우 헤더가 스택 내에서 가장 마지막임을 의미
TTL : 8bits, IP TTL가 유사함
계층적 교환
MPLS 내의 레이블 스택은 계층적 교환을 가능케함
계층적 라우팅과 유사
라우터 구조
라우터는 입력포트, 출력포트, 라우팅 처리기, 교환 조직의 네 구성요소로 이루어짐
입력 포트
라우터에서 물리층과 데이터링크층의 기능을 수행
프레임을 패킷으로 역캡슐화
오류 탐지, 수정
물리층 처리기, 데이터 링크 처리기
교환 조직에 보내지기전 패킷을 저장할 수 있는 버퍼(큐)를 가지고 있음
출력 포트
입력 포트의 역순
패킷을 큐에 저장, 패킷을 프레임으로 캡슐화
신호로 변환
라우팅 처리기
네트워크층의 기능을 수행
목적지 주소를 사용해서 다음 홉의 주소를 찾고, 패킷이 전송될 출력 포트 번호도 결정
테이블 탐색과정(라우팅 테이블 검색하는 과정과 유사)
입력포트에서 해당 기능을 처리하도록 발전하고 있음
교환 조직
패킷을 입력 큐에서 출력 큐로 이동시키는 작업
가장 복잡한 작업
크로스바 교환기
배년 교환기
배춰-배년 교환기
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