[정보처리기사 필기] IT프로젝트 정보시스템 구축 관리 - 137. 경로 제어 / 트래픽 제어

1. 경로 제어 Routing 의 개요

• 송수신 측 간의 전송 경로 중에서 최적 패킷 교환 경로를 결정하는 기능
  • 최적 패킷 교환 경로 : 어느 한 경로에 데이터의 양이 집중하는 것을 피하면서, 최저의 비용으로 최단 시간에 송신할 수 있는 경로를 의미
• 경로 제어표 Routing Table를 참조해서 이루어지며, 라우터에 의해 수행
  • 경로 제어표 : 다음 홈 주소, 매트릭, 목적지 주소가 저장
• 경로 제어 요소 : 성능 기준, 경로의 결정 시간과 장소, 정보 발생지, 경로 정보의 갱신 시간

2. 경로 제어 프로토콜 Routing Protocol

• 효율적인 경로 제어를 위해 네트워크 정보를 생성, 교환, 제어하는 프로토콜을 총칭
• 경로 제어 프로토콜의 종류
  • 내부 게이트웨이 프로토콜 IGP Interior Gateway Protocol
    • 하나의 자율 시스템 AS 내의 라우팅에 사용되는 프로토콜
      • 자율 시스템 : 하나의 도메인에 속하는 라우터들의 집합
    • RIP Routing Information Protocol
      • 거리 벡터 라우팅 프로토콜
      • 현재 가장 널리 사용되는 라우팅 프로토콜
      • 최단 경로 탐색에 Bellman-Ford 알고리즘이 사용
        • 벨만 포드 알고리즘 : 두 노드 간의 최단 경로를 구하는 알고리즘
      • 소규모 동종의 네트워크 (자율 시스템, AS) 내에서 효율적인 방법
      • 최대 홉 Hop 수를 15로 제한하므로 15를 초과하는 경우는 도달할 수 없는 네트워크를 의미하는데 이것은 대규모 네트워크에서는 RIP를 사용할 수 없음을 의미
        • 홉 : 데이터가 목적지까지 전달되는 과정에서 거치는 네트워크의 수를 의미
      • 라우팅 정보를 30초마다 네트워크 내의 모든 라우터에 알리며, 180초이내에 새로운 라우팅 정보가 수신되지 않으면 해당 경로를 이상 상태로 간주
    • OSPF Open Shortest Path First protocol
      • RIP의 단점을 해결하여 새로운 기능을 지원하는 인터넷 프로토콜
      • 대규모 네트워크에서 많이 사용
      • 인터넷 망에서 이용자가 최단 경로를 선정할 수 있도록 라우팅 정보에 노드 간의 거리 정보, 링크 상태 정보를 실시간으로 반영하여 최단 경로로 라우팅을 지원
      • 최단 경로 탐색에 다익스트라 알고리즘을 사용
      • 라우팅 정보에 변화가 생길 경우 변화된 정보만 네트워크 내의 모든 라우터에 알림
      • 하나의 자율 시스템에서 동작하면서 내부 라우팅 프로토콜의 그룹에 도달
  • 외부 게이트웨이 프로토콜 Exterior Gateway Protocol
    • 자율 시스템 AS 간의 라우팅
    • 게이트웨이 간의 라우팅에 사용되는 프로토콜
  • BGP Border Gateway Protocol
    • 자율시스템 간의 라우팅 프로토콜
    • EGP의 단점을 보완하기 위해 만들어짐
    • 초기에 BGP 라우터들이 연결될 때에는 전체 경로 제어표(라우팅 테이블)를 교환하고 이후에는 변화된 정보만을 교환

3. 트래픽 제어 Traffic Control 의 개요

• 네트워크의 보호, 성능 유지, 네트워크 자원의 효율적인 이용을 위해 전송되는 패킷의 흐름 또는 그 양을 조절하는 기능
• 트래픽 제어의 종류 : 흐름 제어, 폭주(혼합)제어, 교착 상태 방지 기법

4. 흐름 제어 Flow Control

• 네트워크 내의 원활한 흐름을 위해 송수신 측 사이에 전송되는 패킷의 양이나 속도를 규제하는 기능
• 송신 측과 수신 측 간의 처리 속도 또는 버퍼 크기의 차이에 의해 생길 수 있는 수신 측 버퍼의 오버플로를 방지하기 위한 기능
• 흐름 제어의 종류
  • 정지-대기 Stop-and-Wait
    • 수신 측의 확인 신호 ACK를 받은 후에 다음 패킷을 전송하는 방식
    • 한 번에 하나의 패킷만을 전송할 수 있음
  • 슬라이딩 윈도우 Sliding Window
    • 확인 신호, 수신 통지를 이용하여 송신 데이터의 양을 조절하는 방식
    • 수신 측의 확인 신호를 받지 않더라도 미리 정해진 패킷의 수만큼 연속적으로 전송하는 방식
    • 한 번에 여러 개의 패킷을 전송할 수 있어 전송 효율이 좋음
    • 송신 측은 수신 측으로부터 확인 신호 ACK 없이도 보낼 수 있는 패킷의 최대치를 미리 약속받는데, 이 패킷의 최대치가 윈도우 크기를 의미
    • 윈도우 크기 Window Size의 특징
      • 상황에 따라 변함
      • 수신 측으로부터 이전에 송신한 패킷에 대한 긍정 수신 응답 ACK이 전달된 경우 윈도우 크기는 증가
      • 수신 측으로부터 이전에 송신한 패킷에 대한 부정 수신 응답 NAK이 전달된 경우 윈도우 크기는 감소

5. 폭주(혼잡) 제어 Congestion Control

• 네트워크 내의 패킷 수를 조절하여 네트워크의 오버플로를 방지하는 기능을 함
• 폭주(혼합) 제어의 종류
  • 느린 시작 Slow Start 
    • 윈도우의 크기를 1, 2, 4, 8, ...과 같이 2배씩 지수적으로 증가시켜 초기에는 느리지만 갈수록 빨라짐
    • 전송 데이터의 크기가 임계 값에 도달하면 혼합 회피 단계로 넘어감
  • 혼잡 회피 Congestion Avoidance
    • 느린 시작 Slow Start의 지수적 증가가 임계 값에 도달되면 혼잡으로 간주
    • 회피를 위해 윈도우의 크기를 1씩 선형적으로 증가시켜 혼잡을 예방하는 방식

6. 교착상태 Dead Lock 방지

• 교환기 내에 패킷들을 축적하는 기억 공간이 꽉 차 있을 때 다음 패킷들이 기억 공간에 들어가기 위해 무한정 기다리는 현상을 말함
• 패킷이 같은 목적지를 갖지 않도록 할당
• 교착상태 발생 시에는 교착상태에 있는 한 단말장치를 선택하여 패킷 버퍼를 폐기