Network Layer : Routing Protocols(라우팅 프로토콜)-Unicast Routing Protocols-link state routing

유니캐스트 라우팅 프로토콜에는 거리벡터 라우팅도 있지만 링크 상태 라우팅, 경로 벡터 라우팅도 있다.

자 그럼 링크 상태 라우팅에 대해서 알아보자.

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Link State Routing


링크 상태 라우팅은 거리 벡터 라우팅과는 개념이 약간 다르다. 링크 상태 라우팅에서 도메인 내에있는 각 노드가 형태, metric과 링크의 상태를 포함한 노드와 링크가 어떻게 연결되었는지에 대한 리스트를 갖는 도메인의 전체 접속형태를 갖는다면, 노드는 아래와 같이 딕스트라 알고리즘(Dijkstra's algorithm)을 사용하여 라우팅 테이블을 만들 수 있다.

이는 각 노드들이 모두 망의 구조를 알고 있는 라우팅으로 모든 노드들이 동일한 정보를 가지고 있다.

그림 1. link state routing

링크 상태 라우팅은 자신의 링크에 대한 형태, 조건 그리고 비용과 같은 상태를 알고 있다. 이 말은 전체 네트워크의 형태를 각 노드의 부분적인 지식들의 조합으로 만들어질 수 있다는 것이다.


Building Routing Table

1. 링크 상태 패킷(LSP : link state packet)을 생성

LSP는 두 가지 경우에 발생된다.

- 도메인의 접속형태가 변경되어 도메인 내의 어느 노드가 자신의 접속형태를 갱신했음을 알린다.

- 60분이나 두 시간의 범주내에 주기적으로 배포하여 도메인에서 예정 정보가 제거되었음을 보증하기 위해 행해진다.
  긴 주기일수록 flooding이 네트워크에 너무 많은 traffic을 생성하지 않도록 보장한다.

2. flooding(broadcasting과 유사)을 이용하여 주위 모든 다른 router로 LSP 전송

flooding은 노드가 LSP를 준비한 후에 자신의 neighbor뿐 아니라 모든 다른 노드에 배포하는 과정을 말한다.

3. 각 노드에 대한 최단 경로 트리 형성

딕스트라 알고리즘을 이용하여 최단 경로 트리를 형성한다.
 

 예를 들어 딕스트라 알고리즘을 이용하여 그림 1의 노드 A에서의 최단 경로 트리를 형성해보자.

4. 최단 경로 트리에 의한 라우팅 테이블 계산

각 노드는 자신의 라우팅 테이블을 만들기 위해 최단 경로 트리 프로토콜을 사용한다. 다음은 노드 A에 대한 라우팅 테이블이다.
 

OSPF(Open Shortest Path First)

RIP가 거리 벡터 라우팅을 이용한 프로토콜이었다면 OSPF 프로토콜은 링크 상태 라우팅에 기반을 둔 도메인내 라우팅 프로토콜이다.

라우팅을 효과적이고 시간적으로 적절하게 다루기 위하여 OSPF는 자율 시스템을 지역(area)으로 나눈다.
한 area는 네트워크, 호스트, 그리고 라우터의 집합으로 area안의 라우터들은 라우팅 정보로 그 지역의 모든 라우터에게 정보를 보내는 flooding을 수행한다. 이때 area border router(지역 경계 라우터)라고 하는  특별한 라우터들은 지역에 관한 정보를 요약하고 그것을 다른 지역으로 송신한다.

자율 시스템 내부의 모든 지역들은 백본에 연결되어 있기 때문에 백본은 주지역이 되고 다른 지역들은 종지역으로 동작한다. 백본 내부에서 동작하는 라우터를 백본 라우터라고 부르며 이 백본 라우터는 지역 경계 라우터가 될 수 있다.

 

OSPF 프로토콜은 관리자가 각 경로에 대한 metric을 지정한다.

링크의 종류

Point-to-point

두 라우터 사이를 중간에 어떤 호스트나 라우터 없이 연결하는 링크

Transient

일시적 링크는 여러 개의 라우터가 연결된 한 네트워크이다. 데이터는 임의의 라우터로 들어가서 임의의 다른 라우터로 나갈 수 있다.

예로 둘 또는 그 이상의 라우터를 가지는 모든 LAN과 몇몇 WAN들이 이 종류이다.

Stub

stub link는 단지 하나의 라우터에만 연결된 network이다. data packet은 이 단일 router를 통해 네트워크로 들어가고 같은 라우터를 통해 네트워크를 빠져 나온다. 이것은 일시적 네트워크의 특별한 경우라고도 할 수 있다. 노드로써 라우터를 사용하고 네트워크로 지정 라우터를 이용함으로써 이러한 상황을 표현할 수 있다.

그러나 링크는 라우터에서 네트워크로 오직 단방향이다.

Virtual

두 라우터 사이의 링크가 끊어졌을 경우, 관리측에서는 여러 개의 라우터들을 통과하여 긴 경로의 가능성이 있는 가상 링크를 생성할 수 있다.