네트워크에서 동적 라우팅이란

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네트워크에서 라우팅(Routing)이란 패킷을 목적지까지 효율적으로 전달하기 위해 라우터(혹은 L3 스위치 등)가 네트워크 경로를 결정하는 과정을 말합니다. 동적 라우팅(Dynamic Routing)은 이러한 라우팅을 자동화하기 위해 사용하는 기법으로, 라우터들이 서로 정보를 교환하고 네트워크 구조 변화를 스스로 학습하여 라우팅 테이블을 갱신합니다.

1. 동적 라우팅과 정적 라우팅의 비교

  1. 정적 라우팅(Static Routing)
    • 특징
      • 관리자가 라우팅 정보를 직접 설정(수동으로)
      • 비교적 단순하고 작은 네트워크에서 유리
      • 트래픽이나 토폴로지(Topology) 변화에 자동으로 대응하지 못함
    • 장단점
      • 장점: 자원 사용(프로세싱, 메모리)이 적고, 설정이 간단한 편(규모가 작을 경우)
      • 단점: 네트워크 변화 시 매번 수동으로 수정해야 하므로 확장성이 떨어짐
새로운 대역 생산 시 통신을 원하는 모든 라우터에 라우팅 추가 필요
  1. 동적 라우팅(Dynamic Routing)
    • 특징
      • 라우터들이 라우팅 프로토콜을 통해 서로 라우팅 정보를 교환
      • 네트워크 구조나 링크 상태 변화가 일어나면 자동으로 라우팅 테이블을 갱신
      • 대규모 네트워크나 트래픽 변동이 심한 환경에서 효과적
    • 장단점
      • 장점: 확장성 및 유연성 높음, 장애 발생 시 자동 복구 가능(경로 재탐색)
      • 단점: 라우팅 정보 교환에 따른 트래픽 및 라우터의 연산 부담 발생, 프로토콜 동작을 위한 구성 복잡도가 있음
새로운 대역 생산 시 라우터 하나에서만 광고, 자동으로 모든 라우터에 광고 전달
네트워크 장애 발생 시 자동으로 장애 정보를 주고 받고 새로운 라우팅 테이블을 정의

2. 동적 라우팅 프로토콜의 분류

동적 라우팅 프로토콜은 크게 거리 벡터(Distance Vector)와 링크 상태(Link State), 그리고 하이브리드(Hybrid) 프로토콜로 나눌 수 있습니다.

  1. 거리 벡터 라우팅 프로토콜
    • 작동 원리: 인접 라우터들끼리 일정 주기마다 “자신이 알고 있는 목적지까지의 거리”를 라우팅 업데이트 형태로 교환
    • 대표 프로토콜: RIP(Routing Information Protocol), IGRP(옛 Cisco 프로토콜)
    • 특징
      • 구현이 쉽고 단순
      • 대규모 네트워크에는 비교적 비효율적 (라우팅 루프, 낮은 수렴 속도 등)
      • ‘Hop count(홉 수)’가 경로 비용으로 주로 사용됨
  2. 링크 상태 라우팅 프로토콜
    • 작동 원리: 네트워크상의 링크 상태 정보를 각 라우터가 모두 공유(LSA: Link State Advertisement)하고, 최단 경로 알고리즘(예: Dijkstra 알고리즘)으로 최적 경로를 계산
    • 대표 프로토콜: OSPF(Open Shortest Path First), IS-IS(Intermediate System to Intermediate System)
    • 특징
      • 거리 벡터보다 빠른 수렴
      • 대규모 네트워크에서 좋은 확장성
      • 링크 상태 데이터베이스(LSDB)를 가지고 있어 메모리 사용량이 많고 프로세싱 비용이 큼
  3. 하이브리드 라우팅 프로토콜
    • 작동 원리: 거리 벡터와 링크 상태 라우팅의 장점을 혼합하여 구현
    • 대표 프로토콜: EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol, Cisco 전용)
    • 특징
      • 거리 벡터 기반이지만, 빠른 수렴과 네트워크 트래픽 억제 메커니즘 등을 제공
      • 중규모~대규모 네트워크에서 사용

3. 주요 동적 라우팅 프로토콜

3.1. RIP (Routing Information Protocol)

  • 동작 방식: 거리 벡터 방식을 사용, 홉 수(hop count)가 최대 15로 제한(16 이상은 도달 불가능)
  • 장점: 구현이 쉽고, 소규모 네트워크에서 사용하기 적합
  • 단점: 수렴 속도가 느리고, 최대 홉 제한으로 인해 확장성이 낮음
  • 버전: RIP v1(클래스풀 라우팅), RIP v2(클래스리스 라우팅, VLSM 지원 등)

3.2. OSPF (Open Shortest Path First)

  • 동작 방식: 링크 상태 라우팅 프로토콜로, 각 라우터는 LSDB(Link State Database)를 가지고 있고 Dijkstra 알고리즘을 통해 최단 경로를 계산
  • 특징:
    • 규모가 큰 네트워크에서도 빠른 수렴, 영역(Area) 개념을 도입해 네트워크를 계층화
    • 멀티에어리어(Area 0 / Backbone Area, Area 1, Area 2, …) 구성으로 확장성 높음
    • 높은 메모리 및 CPU 자원 요구

3.3. EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)

  • 동작 방식: 하이브리드(고급 거리 벡터) 프로토콜로 Cisco 장비에서 주로 사용
  • 특징:
    • 네트워크 변화 시 빠른 수렴 속도
    • 다양한 메트릭(대역폭, 지연, 신뢰도, 부하 등)을 통한 유연한 경로 선택
    • 자동 요약(오토 서머라이제이션) 및 수동 요약 지원

3.4. BGP (Border Gateway Protocol)

  • 동작 영역: AS(Autonomous System) 간 라우팅을 담당하는 “인터넷의 백본 프로토콜”
  • 특징:
    • 경로 벡터(Path Vector) 프로토콜로 분류
    • 정책 기반 라우팅(Policy-based Routing)이 가능하여 ISP(인터넷 서비스 제공업체) 간 트래픽 경로를 세밀하게 조정 가능
    • 규모가 매우 큰 환경에서 안정적으로 동작하나, 설정과 운영이 복잡

4. 동적 라우팅의 동작 과정 (일반적인 흐름)

  1. 인접(이웃) 라우터와의 관계 설정
    • 각 라우터는 라우팅 프로토콜에 맞춰 인접한 라우터와 세션을 맺거나(예: OSPF에서는 Hello 패킷으로 이웃 상태 수립), 거리 벡터 방식으로는 주기적으로 라우팅 정보 교환 등을 수행
  2. 라우팅 정보(업데이트) 교환
    • 주기적 또는 이벤트 기반으로 라우팅 테이블(혹은 링크 상태 정보)을 교환
    • 링크 다운, 장애, 네트워크 추가/삭제 등의 이벤트가 발생하면 그 정보를 이웃 라우터에게 전파
  3. 라우팅 테이블(혹은 LSDB) 업데이트 및 경로 선택
    • 공유된 정보를 바탕으로 각 라우터는 경로 계산 알고리즘(Distance Vector 또는 Dijkstra 등)을 통해 최적 경로 선별
    • 이를 통해 라우팅 테이블이 갱신되면, 실제 패킷 전달 시 해당 테이블을 참조
  4. 수렴(Convergence)
    • 모든 라우터가 동일하고 일관된 라우팅 정보를 공유하게 되면 네트워크가 안정된 상태(수렴)에 도달
    • 링크가 다시 복구되거나 새로운 네트워크가 추가되는 등의 이벤트가 발생하면 다시 업데이트 과정을 거쳐 재수렴

5. 동적 라우팅을 활용한 설계 시 고려 사항

  1. 네트워크 규모와 구조
    • 작은 네트워크(사무실 내부 등)라면 OSPF 대신에 RIP, 또는 정적 라우팅이 나을 수 있음
    • 대규모 네트워크(기업, ISP 등)라면 OSPF/EIGRP/IS-IS/BGP 등을 적절히 조합하여 계층적으로 설계
  2. 트래픽 특성 및 네트워크 안정성
    • 링크 상태 프로토콜은 대역폭과 CPU 사용률이 거리 벡터보다 높을 수 있으므로, 자원 사용이 용인될 만한지 확인
    • 실시간으로 트래픽 변동이 많고 고가용성이 중요한 환경에서는 더 빠른 수렴 속도를 보장하는 프로토콜(OSPF, EIGRP 등)이 유리
  3. 라우터 및 장비 호환성
    • OSPF, RIP, BGP 등은 표준화되어 여러 벤더 장비 간 호환 가능
    • EIGRP는 Cisco 장비에서만 주로 사용하는 프로토콜이므로(최근에는 일부 오픈 표준화가 진행되었지만 실질적으로는 제한적) 장비가 혼합된 환경에서는 주의 필요
  4. 운영 및 유지보수
    • 네트워크 관리자가 프로토콜의 설정과 동작 방식을 충분히 이해해야 유지보수와 트러블슈팅이 용이
    • 정책 기반 라우팅(특히 BGP)을 적용하고자 할 때는 추가 설정이 복잡해질 수 있음

6. 결론

동적 라우팅(Dynamic Routing)은 라우터들 간에 라우팅 정보를 자동으로 교환하고 네트워크의 변화를 빠르게 반영하기 때문에, 규모가 크거나 빈번한 변화가 있는 환경에서 매우 효과적입니다. 정적 라우팅과 달리 확장성, 유연성, 자동 장애 대응이 가능하다는 점이 큰 장점이지만, 라우팅 프로토콜 동작으로 인한 트래픽 증가와 라우터의 연산 부담 그리고 상대적으로 복잡한 설정 등이 단점으로 꼽힙니다.

실제로 프로토콜을 선택할 때에는 네트워크의 크기와 구조, 운영 정책, 사용 장비를 종합적으로 고려해야 하며, OSPF, EIGRP, BGP 등의 프로토콜을 적절히 조합하여 계층적이고 효율적인 설계를 하는 것이 중요합니다.

네트워크 환경이 계속 변화함에 따라 동적 라우팅을 잘 이해하고 적절하게 운용하는 능력은 안정적인 IT 인프라 운영에 필수적이라고 할 수 있습니다.

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