인터넷 망 구조와 라우팅

윤진현
서울 서초구 우면동 17
한국통신 멀티미디어연구소 인터넷시스팀개발팀
E-mail : jyoun@waltz.kotel.co.kr
URL : http://waltz.kotel.co.kr/~jyoun/
Abstract:
인터넷을 보다 효과적으로 이용하기 위해서는 사용자 접속 환경자체와 인터넷의 운영 원리를 이해하는 것이 중요하다. 따라서 사용자 접속 플랫폼과 인터넷 하부구조에 대한 이해, 그리고 실제로 라우팅을 비롯한 인터넷 동작 원리를 설명하고, 인터넷에 적합한 망의 구축과 인터넷의 이상 유무에 대한 간단한 판별법등을 소개한다.
Keywords:
Intenet, Internet Connection, Internet Operation, Routing, Network Stability

1. 개요: Internet Inside

1.1 인터넷 현황

  1. Whole Internet Connectivity
  2. Internet 규모
    1. 40,000 개 이상의 BGP Entries
    2. 국내 : 523 BGP Entries (including I-EXPO)
    3. 국내(Originated) : 약 350 BGP Entries

1.2 국내 인터넷 사용자 접속 환경

  1. Dial/UP 사용자
  2. Dial/UP SLIP/PPP 사용자
  3. CO-LAN 사용자
  4. 전용선 가입자
  5. 기타
    1. Frame Relay 가입자
    2. ISDN 가입자

1.3 인터넷 구성 요소

  1. Communication Protocol : TCP/IP
  2. Unique Network(Host) Number: IP Addresses
  3. Routing Protocols : RIP, OSPF, BGP etc.

2. 인터넷의 동작

2.1 IP 주소

  1. Unique identification In Internet
  2. IP Address Space and Classe: A/B/C/D class
  3. Network Address/Subnet Address/Host Address
  4. IP Configuring Example

2.2 IP Routings

  1. 라우팅이란 ?
    1. Goal: Routes finding and packet forwarding
    2. Routes learning process
    3. Router, GateD, etc
    4. Basic component: Destination and next-hop
  2. Routing Protocol 분류
    1. Static Routing vs. Dynamic Routing
    2. Distance-Vector Algorithm vs. Link-State Algorithm
    3. Interior Routing Protocol vs. Exterior Routing Protocol
  3. Routing Protocol Metrics
    1. Hop Count
    2. Cost
    3. Bandwidth
    4. Reliability
    5. Delay
    6. Load
  4. Practical Routing Protocols
    1. RIP(Routing IP)
    2. OSPF(Open Shortest Path First)
    3. IGRP
    4. BGP

2.3 Routing Protocols

  1. Example 1 : RIP
    1. IGP(Interior Gateway Protocol)
    2. Distance-vector algorithm
    3. Hop-count based routing decision
    4. The simplest dynamic routing protocol
    5. Restrictions
      1. no routes for the exceeded hop-counts
      2. Underutilization in bandwidth by broadcasting the full routing table in every 30 sec.
      3. Slow convergency
      4. Only natural network masking supported
      5. Not the best route
    6. RIP II
  2. Example 2 : OSPF
    1. IGP: In an Autonomous System
    2. RFC 1247
    3. Link-State algorithm
    4. Features
      1. SPF computation and SPF tree
      2. Variable Length Subnet Masking
      3. Load-Balancing feature for equal-cost, multi-paths routes
      4. Multicasting Routing
      5. Type Of Service Routing
      6. Metrics based Route Decision
      7. Hierarchical Routing
    5. Hierachical architecture: Areas
      1. Backbone area/Areas
      2. IR(Internal Router)
      3. ABR(Area Border Router)
      4. ASBR(Autonomous System Border Router)
      5. Same topology in an area
      6. Intra-area, Inter-area, External Routing
      7. Routes aggregation: Area Summarization
    6. Fast Convergency by Link-State Updates
    7. Restrictions
      1. Computational Overhead
    8. OSPF Case Study
  3. Example 3: BGP
    1. EGP(Exterior Gateway Protocol)
    2. RFC 1771
    3. Interdomain Rechability protocol
    4. Features
      1. Loop-free protocol
      2. Classless Routing
      3. CIDR Aggregation
      4. AS Policy
    5. BGP Session and Routing Basic Concepts
    6. AS and Peers(Neighbers)
    7. BGP Session Establishment between peers
    8. Exchange BGP Routing Tables
    9. BGP and External BGP
    10. AS Numbers
    11. BGP Path Selection Algorithm (Attributes)
      1. Next-Hop
      2. Weight
      3. Local Preference
      4. Metric
    12. BGP Case Studies
      1. Multi-Homed Routing
      2. Transit AS Routing
      3. Asymmetric/Symmetric Routing

3 인터넷 라우팅

3.1 인터넷 라우팅 구조

  1. 가입자 LAN
    1. Routing Entries
      가입자 LAN + Internet Exit
    2. Bridging/Routing
    3. IGP(None, RIP, OSPF, IGRP, etc)
  2. ISP 내부 라우팅
    1. 가입자 LAN + ISP Backcone + Internet Exit
    2. Routing Policy
    3. IGP(RIP, OSPF, IGRP) + EGP(BGP-4)
    4. Routing Registry Updates
  3. Internet Exchange(IX)
    1. Internet Exchange Backbone + ISP originated routes
    2. Routing Policy
    3. EGP(BGP-4) + IGP for IX backcobe
    4. Routing Registry(RR) + Routing Arbiter(RA)

3.2 Internet Exchange Status

  1. 국내 Internet Exchange 현황
    1. 3 Internet Exchanges
      한국통신 KIX(EIX), 데이콤 KIX(DIX), 전산원 KIX
    2. 국내 모든 라우팅 정보의 교환: 약 500 - 600 BGP Entries
    3. Ad hoc Transit
    4. 독자적인 Routing Registry Database 없음
  2. 해외 Internet Exchange(NAP:Network Exchange Point) 현황
    1. 5 Major Internet Exchange in the U.S
      MAE-East, MAE-West, AADL, PacBell, Sprint
    2. 전세계 모든 라우팅 정보의 교환 : 40,000 이상의 BGP Entries
    3. Transit
    4. Routing Registry Database를 통한 정보 정확성 유지
      RADB, ANS,CANET,MCI,RIPE

4. 인터넷을 위한 가입자 망 구축 절차

  1. TCP/IP 지원 설계
    1. TCP/IP LAN
    2. TCP/IP - 타 Network 프로토콜의 Gateway 설계
  2. 적정 트래픽 규모 산정 - 적정 Bandwidth 확보
  3. 적정 IP 주소 확보
  4. IP Configuration
  5. 내부 Routign 설계 - Protocol 선택 및 구현
  6. 외부 연동 라우팅 설계(ISP들과 협의)
    1. 단순 가입자
      1. 가입자 IP 범위에 대한 해외 Routing Database 확인
      2. 해외 라우팅 여부 확인
    2. Multi-homed 가입자
      1. 독자 AS 확보(권유)
      2. 라우팅 Policy 결정
      3. ISP로부터 받아들일 정보 범위 결정
      4. 해외 연결을 위한 주된 경로 결정
      5. 해외 Routing Database 확인
      6. 해외 라우팅 여부 확인

5. 인터넷 라우팅의 운영

5.1 인터넷 라우팅 오동작

  1. 회선 단선으로 인한 routes 상실
  2. 라우팅 문제
    1. 라우팅 정보 전달 이상
    2. 잘못된 라우팅 정보의 유통
  3. 라우팅 이외의 문제
    1. DNS 오동작
    2. 사용자 망의 오동작

5.2 라우팅 오동작 방지

  1. Backup Routes 운영
  2. 정확한 라우팅 정보 유지

5.3 라우팅 관련 Tools

  1. 라우팅 이상 여부의 판별
    1. Ping 프로그램
    2. Traceroute 프로그램
  2. 라우팅 운영 관련 Tools
    (Merit, RIPE)
    1. RA toolset
    2. IRR Visualization Tool
    3. NPD 프로그램

6. 결론

  1. 인터넷 보급의 확산과 인터넷 기반 기술의 발전
    1. 접속 방법의 다양화
    2. 라우팅 방법의 다양화
    3. 새로운 프로코콜의 적용
  2. 국내 인터넷 라우팅
    1. 라우팅 관련 서버 및 데이타베이스 운영
    2. 국내 라우팅 원칙 및 ISP간 Transit Policy 협의
    3. 모든 ISP가 준수할 수 있는 표준 방안