[네트워크] 인터네트워킹

이제 더 큰 네트워크를 구성할 수 있는 인터네트워킹에 대해 알아보자.

 

게이트웨이

인터네트워킹 기능을 수행하는 시스템이다.

인터네트워킹이란?
네트워크와 네트워크를 연결을 뜻한다.
2개 이상의 네트워크가 연동되어 정보를 교환하려면 적절히 중개할 수 있는 인터네트워킹 시스템이 필수이다.
각 네트워크 프로토콜이 일치하지 않으면 변환해 주는 기능도 필요하다.

이러한 기능 덕분에 인터네트워킹 시스템에 연결된 네트워크는 물리적으로 같은 종류일 필요가 없으며, 네트워크 간의 연결을 더 용이하게 해 준다.

게이트웨이는 지원할 수 있는 한계에 따라 다음과 같이 분류된다.

 

리피터

물리 계층 기능을 지원한다.(중계기)

신호 증폭만 해준다. (유선 ↔ 무선, 유선 ↔ 유선, 무선 ↔ 무선)

 

 

브리지

리피터 + 데이터 링크 계층 기능을 지원한다.(ex. 공유기)

즉, 오류 수정 기능도 있다.

무선 LAN 유선 LAN과 같이 각 LAN프로토콜에서 사용하는 MAC 계층 헤더의 정보가 다르다.

→  따라서, 다른 종류의 LAN으로 이동할 때는 MAC계층의 헤더를 변형하는 것이 필요하다.

→  브리지는 한쪽 단에서 들어온 MAC계층 헤더를 다른 단의 MAC 계층 헤더로 변형해 전송할 수 있다

→ 서로 다른 LAN을 연결할 수 있다. 

 

만약 송신호스트와 수신호스트가 같은 LAN에 소속되어 있다면,

같은 프로토콜을 사용하고, 목적지도 다른 LAN의 호스트로 바꿔줄 필요가 없으므로,

중계하는 역할만 해준다.

따라서, 연결된 LAN의 종류(ex. 이더넷, 토큰링...)만큼 MAC계층과 물리 계층을 해석할 수 있어야 한다.

 

브리지는 전송하고자 하는 호스트가 어느 포트에 연결된 네트워크로 전송해야 하는지를 결정해야 한다.(스위칭)

트랜스페런트 브리지

라우팅 기능이 투명하게 보이므로 트랜스페런트.

브리지가 알아서 라우팅 과정을 수행한다.

따라서, 사용자는 전송하는 프레임 헤더에 라우팅 정보를 추가할 필요가 없다.

→ 라우팅 테이블과 같은 라우팅 정보를 브리지가 가지고 있어야 한다.

 

라우팅 테이블

어느 포트에 어떤 호스트가 있는지 테이블 형식으로 정리한 것이다.

그러면 어느 포트에 어떤 호스트가 있는지 어떻게 알까?

→  이는 플러딩 알고리즘과 스패닝 트리 알고리즘을 통해 알 수 있다.

 

플러딩 알고리즘

만약 어느 쪽 포트에 위치하는지 모르는 호스트로 이동하는 프레임이 들어왔을 경우

→  브리지는 모든 포트방향으로 그 프레임을 브로드캐스팅한다.

→  수신 호스트는 응답 프레임을 브리지로 전송한다.

→  브리지는 라우팅 테이블에 어느 포트에 그 호스트가 있는지 기입한다.

이를 역방향 알고리즘이라 한다.

 

스패닝트리 알고리즘

플러딩 알고리즘은 이중 경로가 존재 시 브로드캐스팅 한 프레임이 계속해서 네트워크를 순환하는 문제가 있다.

→ 브리지에 고유 번호를 부여한 뒤 비순환 구조인 트리 형식으로 구성한다.

 

소스 라우팅 브리지

트랜스페런트 브리지는 공유 버스에서 구현되는 CSMA/CD 방식과 토큰 버스 방식에서 사용한다.

→ 사용자 입장에서는 간편하지만 효율적이지 못하다는 단점이 있다.

 

일반적으로 소스 라우팅 브리지는 링 구조의 네트워크에서 사용하는데, 프레임 내에 수신 호스트에 도달하기 위한 라우팅 정보를 송신 호스트가 전부 작성하는 방식이다.

 

[중요!] 브리지가 왜 라우팅 기능을 수행할까?

여기서 말하는 라우팅은 라우터의 라우팅의 의미와 다르다.

라우터의 라우팅: 서로 다른 네트워크 간 IP주소를 이용해 수행한다.

브리지의 라우팅: 같은 네트워크 내에서 MAC주소를 통해 수행한다. 스위칭이라고도 한다.

 

 

 

라우터

브리지 + 전송 계층 기능을 지원한다.

라우팅 기능을 수행한다.

라우팅 방식에는 다음과 같은 방식이 있다.

고정 경로 배정

각 라우터에 목적지로 향하는 라우터를 테이블에 메모한다.

적응 경로 배정

(1) 라우터가 동작하는지, (2) 혼잡이 있는지에 따라 경로를 배정한다.네트워크에서의 변화를 실시간으로 반영하는 것은 어려우므로 불일치성이 있다.

자율 시스템

내부 라우팅 프로토콜(IRP)

하나의 네트워크에서 내부적으로 사용하는 라우팅 프로토콜이라고 생각하면 된다.

자율 시스템 안에 있는 라우터들은 그 시스템에 맞는 내부 라우팅 프로토콜을 따른다.

 

외부 라우팅 프로토콜(ERP)

자율 시스템들 간 사용하는 라우팅 프로토콜이다.

서로 다른 자율 시스템은 라우팅 테이블의 구조, 알고리즘 등이 다르므로 이를 연동하기 위해서는 외부 라우팅 프로토콜이 필요하다.

 

 

참고자료

박기현, 「쉽게 배우는 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크 3판」, 한빛아카데미(2022)