Chap 4. 네트워크 계층

4-1. Introduction

- 세그먼트 -> 데이터 그램으로 분산전송

- router의 최상위 계층(Network)
- fowarding(router에서 입력~출력 링크), Routing(패킷 경로 설정) 

- 포워딩은 교차로 하나 지나는 것이라면 라우팅은 전체 여행 계획

- 제어평면(Routing 제어), 데이터평면(실제 라우터로 들어와서 링크로 흘러가는 처리)

4-2. Virtual Circuit and Datagram

- VC는 연결 지향형, DG는 비연결형

- VC는 연결 셋업과 VC number가 포함됨

- Datagram은 쉽게 보낼수 있지만 조금 느리고 VC는 빠르게 보낼 수 있지만 세팅이 필요

 

4-3. 라우터 내부구조

- 입력 포트 (입력 interface이고 forwarding 결정)

- 스위칭 구조 (라우터 내부)

- 출력 포트 (출력 interface, 수신 패킷 저장)

- 제어 평면의 두 가지 형태(목적지 기반 vs 일반 전달)

- 스위칭 구조 방식 (Memory, bus, interconnection)

- 입력 큐잉(도착 속도 > 스위칭 구조 속도) HOL 차단 등, 출력 큐잉(도착 속도 > 처리 속도) AQM 통해 알려줌 

- 패킷 스케쥴링(FIFO, 우선순위 큐잉, RR/WFQ)

 

4-4. IP : Internet Protocol (Dg, IPv4, ICMP, IPv6)

- Datagram format(TOS, TTL, 단편화 등)

- Datagram은 fragmentation 이루어지고 reassembly도 이루어짐(fragflag로 확인)

- IPv4는 주소 인터페이스, 십진 표기법 

- 서브넷은 하나의 라우터 없이 구성된 하나의 큰 네트워크

- CIDR은 원래 한 기관당 255개의 주소를 가질 수 있지만 부족한 기관에게 나누어주는 라우팅

- DHCP(dynamic host configuration protocol)은 IP 주소를 동적으로 제공(discover, offer, request, ACK), 갱신과 반납

- NAT(Network Address Translation)은 내부에서는 사설 주소를 사용, 외부에서는 공인 주소를 사용

- NAT 순회 문제(로컬 주소 보내면 계속 헤맨다) -> 해결책으로 로컬 port랑 도착지 포트 항상 연결

- ICMP는 ip의 비신뢰적 문제(오류 제어 등)를 해결하기 위해 등장, 오류보고와 질의로 구성

- ICMP 오류보고(Dest Unreachable, Source Quench, Time, Parameter, Redirection)

- ICMP 질의(Mask, Router solicitation, Router Advertisement)

- IPv6는 주소 부족 해결하기 위해 128 bit 주소 

- IPv6 포맷(priority, flow, next, checksum,  등등) IPv4 와 차이점 checksum, option, ICMPv6

- IPv4 -> IPv6 터널링

 

4-5. 라우팅 알고리즘 

- 라우터 제어는 중앙 집중 제어/ 분산 제어로 나뉨

- 라우팅 알고리즘은 1) 정보를 다아냐 기준 중앙집중/ 분산, 2) 모든 변화를 아냐 기준 동적/정적, 3) 부하에 민감 민감/민감x

- Hierarchical Routing은 scale, Administrative autonomy

- AS(autonomous System)은 트래픽 감소 목적으로 등장한 네트워크 그룹(확장성과 관리 문제도 있음)

 

4-6. 인터넷에서의 라우팅 (RIP, OSPF, BGP)

- AS 내부 동적 라우팅 알고리즘(RIP, OSPF, ...) AS 외부 동적 라우팅 알고리즘(BGP)

- RIP는 Distance Vector 알고리즘, 가장 가까운 노드의 정보만 알고 있고 이를 기반으로 처리(반복적, 분산적, 비동기적)

- 변화가 느리게 반영, Two node instability 문제발생(정보 반영이 안되서 계속 그쪽으로 보내서 무한루프)

- Two node instability 해결책 (무한대 설정, split horizon 필요한 정보만 ,Reverse Poison 경고)

- LS 알고리즘은 link state 알고리즘으로 모든 정보 다 알고 있는 중앙 집중형, Dijkstra, prim 알고리즘이 대표적 

- OSPF 또한 LS인데 모든 정보 보고 최단 경로 지정해서 처리(area는 영역, Backbone은 area 정보 분배)

- BGP는 border gateway porotocol 외부 AS 간 라우팅(open, keepAlive, notification, update)

- 뜨거운 감자 라우팅은 가장 가까운 곳에 미래 생각 하지않고 보내기

 

4-7. BroadCasting, MultiCasting Routing

- Anycast는 1대1 통신(tcp, udp)

- BroadCast는 1대 전체 통신(Udp), 복제는 계속 이루어지는 것이 아니라 최종 포트에서 복제하도록

- BroadCast Routing (uncontrolled 그냥 계속 이웃노드 수 만큼 복제, controlled 최단 경로에만 복제(RPF), Spanning Tree 트리방향으로 보내기)

- Multicast 1대 다수(udp), Multiple unicast는 1대1 패킷을 여러번 보내는거라면 Multicasting은 한번에 여러 주소로

- IGMP(Internet Group Management Protocol) 인터넷 망 그룹 관리

- IGMP 메세지(General Query, Group specific, Group source and specific, Membership report, Leave report)

- Multicast Routing (source based 분산되어 가지치기와 접목으로 합쳐감, Shared tree 하나의 트리 공유)

- DVMRP은 Source based로 최단경로를 연결하며 동적으로 합쳐감(Multicast OSPF도 있음)

- Center based Tree는 shared tree로 전체 최단경로 정보 보고 트리 구성

- PIM은 protocol independent multicast, 멀티캐스트와 무관한 프로토콜(Dense Mode는 sb, Sparse Mode는 st)