5.3 Intra-AS Routing in the Internet:OSPF

이 섹션은 Autonomous System(AS) 내에서 라우팅을 수행하는 방법과 OSPF의 동작 방식을 다룬다.

 

1. Intra-AS 라우팅의 필요성

 

기존의 라우팅 알고리즘에서 모든 라우터가 동일한 알고리즘을 사용한다고 가정했으나, 이는 실제 인터넷 환경에서는 비현실적이다. 그 이유는 다음 두 가지로 나뉜다:

 

1. 규모(Scale):

• 인터넷에는 수억 개의 라우터가 존재하며, 모든 라우터가 전체 네트워크의 정보를 저장하고 처리하려면 엄청난 메모리와 계산량이 필요하다.

• 특히 Distance-Vector 알고리즘과 같은 방식은 모든 라우터가 서로 정보를 반복적으로 교환하므로 대규모 네트워크에서 수렴(convergence)하지 못할 가능성이 높다.

 

2. 관리적 자율성(Administrative Autonomy):

• 인터넷은 여러 ISP(Internet Service Provider)의 네트워크로 구성되어 있으며, 각 ISP는 자신의 네트워크에 대한 자율성을 유지하고자 한다.

• ISP는 자체 네트워크 내부에서 사용하는 라우팅 알고리즘을 선택할 수 있어야 하며, 외부와의 연결에는 특정 프로토콜을 사용할 수 있어야 한다.

 

2. Autonomous System(AS)

 

• AS는 하나의 관리 하에 있는 라우터 그룹을 의미한다.

• 일반적으로 ISP의 네트워크는 하나의 AS로 간주된다.

• AS는 **고유한 AS 번호(Autonomous System Number, ASN)**를 가진다. 이 번호는 ICANN에 의해 할당된다.

• Intra-AS 라우팅: AS 내부에서 실행되는 라우팅 프로토콜.

• Inter-AS 라우팅: AS 간 데이터를 전달하기 위해 사용되는 라우팅 프로토콜.

 

Open Shortest Path First (OSPF) 프로토콜

 

OSPF는 AS 내부에서 사용되는 대표적인 Link-State 라우팅 프로토콜이다. 다음은 OSPF의 주요 특징이다:

1. 링크 상태 정보 교환:

• 각 라우터는 자신과 연결된 링크의 상태 정보를 모든 AS 내 라우터에 브로드캐스트한다.

• 결과적으로 모든 라우터가 네트워크의 전체 토폴로지 정보를 공유하게 된다.

2. Dijkstra 알고리즘 사용:

• 각 라우터는 Dijkstra 알고리즘을 실행하여 최단 경로 트리를 생성하고, 이를 기반으로 포워딩 테이블을 작성한다.

3. 구체적인 기능:

• OSPF는 IPv4 및 IPv6 네트워크에서 동작한다.

• 인증(Authentication)을 지원하여 보안성을 높인다.

• 동일 비용 경로(Multiple Same-Cost Paths)를 지원하여 부하를 분산한다.

 

링크 비용(Link Costs)의 설정

 

OSPF에서 링크 비용은 네트워크 관리자가 설정한다. 이 비용은 다양한 기준으로 결정될 수 있다:

• 링크 용량에 반비례하여 설정:

• 고속 링크는 비용이 낮게 설정되어 더 선호된다.

• 트래픽 엔지니어링을 위해 특정 링크를 우선적으로 사용하도록 비용을 설정.

 

링크 비용은 네트워크 트래픽 분산이나 특정 QoS(Quality of Service) 목표를 달성하기 위해 조정될 수 있다.

 

OSPF의 구조

 

OSPF는 AS를 여러 계층으로 나누어 관리한다:

1. 백본 영역(Backbone Area):

• AS의 중심에 위치하며, 다른 모든 영역을 연결한다.

2. 영역(Area):

• 각각 독립적으로 라우팅 정보를 유지한다.

• 영역 간 라우팅은 백본 영역을 통해 이루어진다.

 

OSPF의 주요 장점

 

1. 보안:

• OSPF 라우터 간의 데이터 교환은 인증을 통해 보호된다.

• 간단한 암호(Simple Authentication)와 MD5 해시 인증을 지원.

2. 다중 경로 지원:

• 동일 비용 경로가 여러 개 존재할 경우 트래픽을 분산 가능.

3. Unicast 및 Multicast 라우팅 지원:

• OSPF는 멀티캐스트 라우팅 프로토콜인 MOSPF와도 통합될 수 있다.

4. 계층적 구조:

• AS를 계층적으로 나누어 관리 오버헤드를 줄이고 확장성을 높인다.