시스코 교육 200-125 CCNA v3.0. 18일차: 라우팅 기본 사항

오늘은 라우터에 대한 공부를 시작하겠습니다. 제 비디오 과정을 17회부터 XNUMX회까지 완료하셨다면 이미 스위치의 기본 사항을 학습하신 것입니다. 이제 다음 장치인 라우터로 넘어갑니다. 이전 비디오 강의에서 아시다시피 CCNA 과정의 주제 중 하나는 Cisco Switching & Routing입니다.

이번 시리즈에서는 시스코 라우터에 대해서는 연구하지 않고 일반적인 라우팅 개념에 대해 살펴보겠습니다. 우리는 세 가지 주제를 다룰 것입니다. 첫 번째는 라우터에 대해 이미 알고 있는 내용을 개괄적으로 설명하고 스위치를 공부하는 과정에서 얻은 지식과 이를 어떻게 적용할 수 있는지에 대한 대화입니다. 스위치와 라우터가 어떻게 함께 작동하는지 이해해야 합니다.

다음으로 라우팅이 무엇인지, 무엇을 의미하는지, 어떻게 작동하는지 살펴본 다음 라우팅 프로토콜의 유형을 살펴보겠습니다. 오늘 저는 이전 강의에서 이미 본 토폴로지를 사용하겠습니다.

데이터가 네트워크를 통해 이동하는 방식과 TCP 10.1.1.10방향 핸드셰이크가 수행되는 방식을 살펴보았습니다. 네트워크를 통해 전송되는 첫 번째 메시지는 SYN 패킷입니다. IP 주소가 30.1.1.10인 컴퓨터가 서버 XNUMX에 접속하려고 할 때, 즉 FTP 연결을 설정하려고 할 때 XNUMX방향 핸드셰이크가 어떻게 발생하는지 살펴보겠습니다.
연결을 시작하기 위해 컴퓨터는 임의의 번호 25113을 사용하여 소스 포트를 생성합니다. 이것이 어떻게 발생하는지 잊어버린 경우 이 문제를 논의한 이전 비디오 자습서를 검토하는 것이 좋습니다.

다음으로 포트 21에 연결해야 한다는 것을 알고 있으므로 프레임에 대상 포트 번호를 넣은 다음 자체 IP 주소와 대상 IP 주소인 OSI 계층 3 정보를 추가합니다. 점으로 구분된 데이터는 끝점에 도달할 때까지 변경되지 않습니다. 서버에 도달해도 변경되지 않지만 서버는 프레임에 두 번째 수준 정보, 즉 MAC 주소를 추가합니다. 이는 스위치가 OSI 레벨 2 정보만 인식하기 때문입니다. 이 시나리오에서 라우터는 레이어 3 정보를 고려하는 유일한 네트워크 장치이므로 당연히 컴퓨터도 이 정보를 사용하여 작동합니다. 따라서 스위치는 레벨 XNUMX 정보로만 작동하고, 라우터는 레벨 XNUMX 정보로만 작동합니다.

스위치는 소스 MAC 주소 XXXX:XXXX:1111을 알고 있으며 컴퓨터가 액세스하는 서버의 MAC 주소를 알고 싶어합니다. 소스 IP 주소를 대상 주소와 비교하여 이러한 장치가 서로 다른 서브넷에 있음을 인식하고 게이트웨이를 사용하여 다른 서브넷에 연결하기로 결정합니다.

게이트웨이 IP 주소를 누가 결정하는지에 대한 질문을 자주 받습니다. 첫째, 네트워크를 생성하고 각 장치에 IP 주소를 제공하는 네트워크 관리자가 결정합니다. 관리자는 서브넷에서 허용된 주소 범위 내의 모든 주소를 라우터에 할당할 수 있습니다. 이는 일반적으로 첫 번째 또는 마지막 유효한 주소이지만 할당에 대한 엄격한 규칙은 없습니다. 우리의 경우 관리자는 게이트웨이 또는 라우터의 주소 10.1.1.1을 할당하고 이를 포트 F0/0에 할당했습니다.

고정 IP 주소가 10.1.1.10인 컴퓨터에 네트워크를 설정하는 경우 서브넷 마스크는 255.255.255.0이고 기본 게이트웨이는 10.1.1.1입니다. 고정 주소를 사용하지 않는 경우 컴퓨터는 동적 주소를 할당하는 DHCP를 사용하고 있는 것입니다. 컴퓨터가 사용하는 IP 주소(정적 또는 동적)에 관계없이 다른 네트워크에 액세스하려면 게이트웨이 주소가 있어야 합니다.

따라서 컴퓨터 10.1.1.10은 라우터 10.1.1.1에 프레임을 보내야 한다는 것을 알고 있습니다. 이 전송은 IP 주소가 중요하지 않은 로컬 네트워크 내부에서 이루어지며 여기서는 MAC 주소만 중요합니다. 컴퓨터가 이전에 라우터와 통신한 적이 없고 MAC 주소를 모른다고 가정해 보겠습니다. 따라서 먼저 서브넷의 모든 장치에 다음과 같이 묻는 ARP 요청을 보내야 합니다. "어이, 주소가 10.1.1.1인 사람은 누구입니까?" MAC 주소를 알려주세요! ARP는 브로드캐스트 메시지이므로 라우터를 포함한 모든 장치의 모든 포트로 전송됩니다.

ARP를 수신한 컴퓨터 10.1.1.12는 "아니요, 내 주소는 10.1.1.1이 아닙니다"라고 생각하고 요청을 무시합니다. 컴퓨터 10.1.1.13도 마찬가지입니다. 요청을 받은 라우터는 요청한 사람이 자신임을 이해하고 포트 F0/0의 MAC 주소(모든 포트는 다른 MAC 주소를 가짐)를 컴퓨터 10.1.1.10으로 보냅니다. 이제 컴퓨터는 게이트웨이 주소 XXXX:AAAA(이 경우 대상 주소)를 알고 이를 서버 주소가 지정된 프레임 끝에 추가합니다. 동시에 전송 오류 검사 메커니즘인 FCS/CRC 프레임 헤더를 설정합니다.

그런 다음 컴퓨터 10.1.1.10의 프레임이 유선을 통해 라우터 10.1.1.1로 전송됩니다. 프레임을 수신한 후 라우터는 확인을 위해 컴퓨터와 동일한 알고리즘을 사용하여 FCS/CRC를 제거합니다. 데이터는 1과 0의 집합에 지나지 않습니다. 데이터가 손상되면, 즉 0이 XNUMX이 되거나 XNUMX이 XNUMX이 되거나, 허브를 사용할 때 자주 발생하는 데이터 유출이 발생하면 장치는 프레임을 다시 전송해야 합니다.

FCS/CRC 확인이 성공하면 라우터는 소스 및 대상 MAC 주소를 보고 이를 제거합니다. 이는 레이어 2 정보이므로 레이어 3 정보가 포함된 프레임 본문으로 이동합니다. 이를 통해 그는 프레임에 포함된 정보가 IP 주소 30.1.1.10을 가진 장치를 위한 것임을 알게 됩니다.

라우터는 이 장치의 위치를 ​​어떻게든 알고 있습니다. 스위치 작동 방식을 살펴볼 때 이 문제를 논의하지 않았으므로 지금 살펴보겠습니다. 라우터에는 4개의 포트가 있으므로 여기에 연결을 몇 개 더 추가했습니다. 그렇다면 라우터는 IP 주소가 30.1.1.10인 장치의 데이터가 포트 F0/1을 통해 전송되어야 한다는 것을 어떻게 알 수 있습니까? 포트 F0/3 또는 F0/2를 통해 전송하지 않는 이유는 무엇입니까?

사실 라우터는 라우팅 테이블과 함께 작동합니다. 각 라우터에는 특정 프레임을 전송할 포트를 결정할 수 있는 테이블이 있습니다.

이 경우 포트 F0/0은 IP 주소 10.1.1.1로 구성되어 있으며 이는 네트워크 10.1.1.10/24에 연결되어 있음을 의미합니다. 마찬가지로 포트 F0/1은 주소 20.1.1.1로 구성됩니다. 즉, 네트워크 20.1.1.0/24에 연결됩니다. 라우터는 포트에 직접 연결되어 있기 때문에 이 두 네트워크를 모두 알고 있습니다. 따라서 네트워크 10.1.10/24의 트래픽은 포트 F0/0을 통과해야 하고, 네트워크 20.1.1.0/24의 트래픽은 포트 F0/1을 통과해야 한다는 정보가 기본적으로 알려져 있습니다. 라우터는 다른 네트워크와 작동할 포트를 어떻게 알 수 있나요?

네트워크 40.1.1.0/24는 포트 F0/2에 연결되고, 네트워크 50.1.1.0/24는 포트 F0/3에 연결되며, 네트워크 30.1.1.0/24는 두 번째 라우터를 서버에 연결하는 것을 볼 수 있습니다. 두 번째 라우터에도 라우팅 테이블이 있는데, 이는 네트워크 30이 자신의 포트에 연결되어 있으므로 이를 0/1로 표시하고 포트 0/0을 통해 첫 번째 라우터에 연결된다는 내용입니다. 이 라우터는 포트 0/0이 네트워크 20에 연결되어 있고 포트 0/1이 네트워크 30에 연결되어 있다는 것을 알고 있으며 그 외에는 아무것도 모릅니다.

마찬가지로, 첫 번째 라우터는 포트 40/50와 0/2에 연결된 네트워크 0과 3에 대해 알고 있지만 네트워크 30에 대해서는 아무것도 모릅니다. 라우팅 프로토콜은 라우터에 기본적으로 없는 정보를 제공합니다. 이러한 라우터들이 서로 통신하는 메커니즘이 라우팅의 기본이 되며 동적 라우팅과 정적 라우팅이 있습니다.

정적 라우팅은 첫 번째 라우터에 정보가 제공된다는 것입니다. 네트워크 30.1.1.0/24에 연결해야 하는 경우 포트 F0/1을 사용해야 합니다. 그러나 두 번째 라우터가 컴퓨터 10.1.1.10을 대상으로 하는 서버로부터 트래픽을 수신하면 라우팅 테이블에 네트워크 30과 20에 대한 정보만 포함되어 있기 때문에 이를 어떻게 해야 할지 알 수 없습니다. 따라서 이 라우터에도 필요합니다. 정적 라우팅을 등록하려면 : 10번 네트워크의 트래픽을 수신하면 포트 0/0을 통해 보내야 합니다.

정적 라우팅의 문제점은 첫 번째 라우터가 네트워크 30에서 작동하도록 수동으로 구성하고 두 번째 라우터가 네트워크 10에서 작동하도록 수동으로 구성해야 한다는 것입니다. 라우터가 2개만 있으면 쉽지만 라우터가 10개 있으면 설정 정적 라우팅에는 시간이 많이 걸립니다. 이 경우 동적 라우팅을 사용하는 것이 좋습니다.
따라서 컴퓨터로부터 프레임을 수신한 후 첫 번째 라우터는 라우팅 테이블을 보고 이를 포트 F0/1을 통해 보내기로 결정합니다. 동시에 소스 MAC 주소 XXXX.BBBB와 대상 MAC 주소 XXXX.CCSS를 프레임에 추가합니다.

이 프레임을 수신한 두 번째 라우터는 두 번째 OSI 계층과 관련된 MAC 주소를 "절단"하고 세 번째 계층 정보로 이동합니다. 그는 대상 IP 주소 3이 라우터의 포트 30.1.1.10/0과 동일한 네트워크에 속해 있음을 확인하고 소스 MAC 주소와 대상 MAC 주소를 프레임에 추가하고 프레임을 서버로 보냅니다.

이미 말했듯이 유사한 프로세스가 반대 방향으로 반복됩니다. 즉, 서버가 SYN ACK 메시지를 다시 보내는 핸드셰이크의 두 번째 단계가 수행됩니다. 이를 수행하기 전에 불필요한 정보를 모두 삭제하고 SYN 패킷만 남깁니다.

이 패킷을 수신한 후 두 번째 라우터는 수신된 정보를 검토하고 보완한 후 전송합니다.

그래서 이전 수업에서는 스위치가 어떻게 작동하는지 배웠고, 이제 라우터가 어떻게 작동하는지 배웠습니다. 글로벌 의미에서 라우팅이 무엇인지에 대한 질문에 답해 보겠습니다. 로터리 교차로에 설치된 이러한 도로 표지판을 발견했다고 가정해 보겠습니다. 첫 번째 지점은 RAF Fairfax로, 두 번째 지점은 공항으로, 세 번째 지점은 남쪽으로 이어지는 것을 볼 수 있습니다. 네 번째 출구로 나가면 막다른 골목에 이르게 되지만, 다섯 번째 출구에서는 시내 중심가를 지나 Braxby Castle까지 운전할 수 있습니다.

일반적으로 라우팅은 라우터가 트래픽을 보낼 위치를 결정하도록 강제하는 것입니다. 이 경우 운전자는 교차로에서 어느 출구로 나갈지 결정해야 합니다. 네트워크에서 라우터는 패킷이나 프레임을 보낼 위치를 결정해야 합니다. 라우팅을 사용하면 어떤 라우터가 이러한 결정을 내리는지에 따라 테이블을 만들 수 있다는 점을 이해해야 합니다.

앞서 말했듯이 정적 라우팅과 동적 라우팅이 있습니다. 3개의 장치가 서로 연결되어 있고 첫 번째와 세 번째 장치가 네트워크에 연결되어 있는 정적 라우팅을 살펴보겠습니다. 하나의 네트워크 10.1.1.0이 네트워크 40.1.1.0과 통신하기를 원하고 라우터 사이에 네트워크 20.1.1.0과 30.1.1.0이 있다고 가정해 보겠습니다.

이 경우 라우터 포트는 다른 서브넷에 속해야 합니다. 기본적으로 라우터 1은 네트워크 10과 20에 대해서만 알고 있으며 다른 네트워크에 대해서는 아무것도 모릅니다. 라우터 2는 네트워크 20과 30에 대해서만 알고 있습니다. 라우터 3은 네트워크 30과 40에 대해서만 알고 있습니다. 네트워크 10이 네트워크 40에 연결하려면 라우터 1에 네트워크 30에 대해 알려야 합니다. ...그리고 프레임을 네트워크 40으로 전송하려면 네트워크 20의 인터페이스를 사용해야 하며 동일한 네트워크 20을 통해 프레임을 보내야 합니다.

두 번째 라우터에 2개의 경로를 할당해야 합니다. 네트워크 40에서 네트워크 10으로 패킷을 전송하려면 네트워크 포트 20을 사용해야 하고, 네트워크 10에서 네트워크 40으로 패킷을 전송해야 합니다. - 네트워크 포트 30. 마찬가지로 네트워크 3과 10에 대한 라우터 20 정보를 제공해야 합니다.

소규모 네트워크가 있는 경우 정적 라우팅을 설정하는 것은 매우 쉽습니다. 그러나 네트워크가 커질수록 정적 라우팅에 더 많은 문제가 발생합니다. 첫 번째와 세 번째 라우터를 직접 연결하는 새로운 연결을 생성했다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 동적 라우팅 프로토콜은 라우터 1의 라우팅 테이블을 다음과 같이 자동으로 업데이트합니다. "라우터 3에 연결해야 하는 경우 직접 경로를 사용하세요."

라우팅 프로토콜에는 내부 게이트웨이 프로토콜 IGP와 외부 게이트웨이 프로토콜 EGP의 두 가지 유형이 있습니다. 첫 번째 프로토콜은 라우팅 도메인으로 알려진 별도의 자율 시스템에서 작동합니다. 라우터가 5개만 있는 소규모 조직이 있다고 상상해 보세요. 이러한 라우터 간의 연결에 대해서만 이야기하는 경우 IGP를 의미하지만 ISP 공급자처럼 네트워크를 사용하여 인터넷과 통신하는 경우 EGP를 사용합니다.

IGP는 RIP, OSPF 및 EIGRP의 세 가지 널리 사용되는 프로토콜을 사용합니다. CCNA 커리큘럼에서는 RIP가 오래되었기 때문에 마지막 두 프로토콜만 언급합니다. 이는 가장 간단한 라우팅 프로토콜이며 어떤 경우에는 여전히 사용되지만 필요한 네트워크 보안을 제공하지는 않습니다. 이것이 Cisco가 교육 과정에서 RIP를 제외시킨 이유 중 하나입니다. 하지만 이를 배우면 라우팅의 기본을 이해하는 데 도움이 되기 때문에 어쨌든 이에 대해 설명하겠습니다.

EGP 프로토콜 분류는 BGP와 EGP 프로토콜 자체라는 두 가지 프로토콜을 사용합니다. CCNA 과정에서는 BGP, OSPF 및 EIGRP만 다룹니다. RIP에 대한 이야기는 비디오 튜토리얼 중 하나에 반영되는 보너스 정보로 간주될 수 있습니다.
라우팅 프로토콜에는 거리 벡터 프로토콜과 링크 상태 라우팅 프로토콜이라는 두 가지 유형이 더 있습니다.

첫 번째 패스에서는 거리와 방향 벡터를 살펴봅니다. 예를 들어, 라우터 R1과 R4 사이에 직접 연결을 설정할 수도 있고, R1-R2-R3-R4 경로를 따라 연결할 수도 있습니다. 거리 벡터 방법을 사용하는 라우팅 프로토콜에 대해 이야기하는 경우 이 경우 연결은 항상 최단 경로를 따라 수행됩니다. 이 연결의 최소 속도는 중요하지 않습니다. 우리의 경우 이는 128kbps로 속도가 1Mbps인 R2-R3-R4-R100 경로를 따른 연결보다 훨씬 느립니다.

거리 벡터 프로토콜 RIP를 고려해 보겠습니다. 라우터 R1 앞에 네트워크 10을 그리고 라우터 R4 뒤에 네트워크 40을 그리겠습니다. 이 네트워크에 많은 컴퓨터가 있다고 가정해 보겠습니다. 네트워크 10.R1과 네트워크 40.R4 간에 통신하려면 "네트워크 1.에 연결해야 하는 경우 라우터 R40에 직접 연결을 사용하십시오."와 같이 R4에 정적 라우팅을 할당합니다. 동시에 라우터 4개 모두에서 RIP를 수동으로 구성해야 합니다. 그런 다음 라우팅 테이블 R1은 네트워크 10이 네트워크 40과 통신하려면 직접 연결 R1-R4를 사용해야 한다고 자동으로 말합니다. 우회가 더 빠른 것으로 판명되더라도 거리 벡터 프로토콜은 여전히 ​​전송 거리가 가장 짧은 최단 경로를 선택합니다.

OSPF는 항상 네트워크 섹션의 상태를 확인하는 링크 상태 라우팅 프로토콜입니다. 이 경우 채널의 속도를 평가하여 R1-R4 채널의 트래픽 전송 속도가 매우 낮다고 판단되면 R1-R2-R3-R4의 속도가 더 빠른 경로를 선택합니다. 길이가 최단 경로를 초과합니다. 따라서 모든 라우터에 OSPF 프로토콜을 구성하면 네트워크 40을 네트워크 10에 연결하려고 하면 트래픽이 R1-R2-R3-R4 경로를 따라 전송됩니다. 따라서 RIP는 거리 벡터 프로토콜이고 OSPF는 링크 상태 라우팅 프로토콜입니다.

독점적인 Cisco 라우팅 프로토콜인 EIGRP라는 또 다른 프로토콜이 있습니다. Juniper와 같은 다른 제조업체의 네트워크 장치에 대해 이야기하면 EIGRP를 지원하지 않습니다. 이는 RIP 및 OSPF보다 훨씬 효율적인 탁월한 라우팅 프로토콜이지만 Cisco 장치 기반 네트워크에서만 사용할 수 있습니다. 나중에 이 프로토콜이 왜 그렇게 좋은지 더 자세히 설명하겠습니다. 지금은 EIGRP가 거리 벡터 프로토콜과 링크 상태 라우팅 프로토콜의 기능을 결합하여 하이브리드 프로토콜을 대표한다는 점에 주목하겠습니다.

다음 비디오 강의에서는 Cisco 라우터에 대해 자세히 살펴보고 스위치와 라우터 모두를 위한 Cisco IOS 운영 체제에 대해 조금 설명하겠습니다. 19일이나 20일에는 라우팅 프로토콜에 대해 더 자세히 알아보고 소규모 네트워크를 예로 들어 Cisco 라우터를 구성하는 방법을 보여 드리겠습니다.

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출처 : habr.com