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Day 3: 라우팅과 네트워크 장비

  • 라우팅(Routing) 기초
    • 정적 라우팅 vs 동적 라우팅
    • 대표적인 라우팅 프로토콜: RIP, OSPF, BGP
  • 네트워크 장비
    • 허브(Hub), 스위치(Switch), 라우터(Router), 게이트웨이(Gateway)
    • L2 스위치 vs L3 스위치
  • NAT(Network Address Translation)
    • NAT 동작 방식과 장단점
    • 사설 IP와 공인 IP

1. 라우팅(Routing) 기초​

네트워크 상에서 패킷을 목적지까지 전달하기 위한 경로를 결정하는 과정을 라우팅(Routing)이라고 한다. 라우팅을 수행하는 장치는 주로 **라우터(Router)**이며, 라우팅 정보를 기반으로 각 패킷이 어느 경로로 이동할지 결정한다.

1.1 정적 라우팅(Static Routing) vs 동적 라우팅(Dynamic Routing)​

구분정적 라우팅동적 라우팅
설정네트워크 관리자(사람)가 직접 라우팅 경로를 수동으로 설정라우팅 프로토콜에 의해 자동으로 업데이트 (예: RIP, OSPF, BGP)
장점- 단순성과 예측 가능성
- 작은 네트워크 환경에 적합		- 장애나 네트워크 변화에 자동 대응
- 관리 효율성 향상
단점- 장애/변경 발생 시 수동 수정 필요
- 대규모/복잡 네트워크에 비효율적		- 프로토콜 오버헤드(트래픽) 발생
- 구현 및 운영이 더 복잡

  • 정적 라우팅:

    • 소규모 네트워크 또는 변동이 거의 없는 환경에서 사용하기 용이
    • 관리자가 직접 라우팅 테이블에 경로 정보를 추가/삭제

  • 동적 라우팅:

    • 라우팅 프로토콜을 통해 라우터 간 정보를 교환하고, 자동으로 최적 경로를 선택
    • 대규모 또는 변동이 잦은 네트워크에 적합

1.2 대표적인 라우팅 프로토콜​

  1. RIP (Routing Information Protocol)

    • 거리 벡터(Distance Vector) 알고리즘 기반
    • 최대 홉(Hop) 수가 15로 제한
    • 소규모 네트워크용, 간단하지만 확장성이 떨어짐

  2. OSPF (Open Shortest Path First)

    • 링크 상태(Link State) 알고리즘 기반
    • 토폴로지 정보를 라우터가 서로 교환하여 최단 경로를 계산
    • 대규모 네트워크에서 선호되며, 빠른 수렴 속도와 유연한 영역(Area) 구조 제공

  3. BGP (Border Gateway Protocol)

    • 자율 시스템(AS) 간 라우팅에 사용(인터넷 백본)
    • 경로 벡터(Path Vector) 알고리즘 기반
    • 라우팅 정책(Policy)에 따라 경로 선택 가능

2. 네트워크 장비​

네트워크 상에서 트래픽을 전송하거나 분배하는 역할을 하는 장비들은 계층별로 달라진다.

2.1 허브(Hub)​

  • 물리 계층(OSI 1계층) 장비
  • 들어오는 신호를 단순하게 모든 포트로 재전송(Br/oadcast)
  • 트래픽 충돌(Collision)이 잦고, 보안성이 떨어진다
  • 근래에는 스위치의 등장으로 점차 사용이 줄어듦

2.2 스위치(Switch)​

  • 데이터링크 계층(OSI 2계층) 장비
  • MAC 주소 테이블을 기반으로 각 포트로 들어온 프레임을 목적지 MAC이 위치한 포트로만 전달
  • 충돌 도메인을 분리해 트래픽 효율과 보안성이 허브보다 우수
  • VLAN 같은 기능으로 네트워크를 가상으로 구분 가능

2.3 라우터(Router)​

  • 네트워크 계층(OSI 3계층) 장비
  • IP 주소 기반으로 패킷을 목적지에 전달(라우팅)
  • 서로 다른 네트워크(서브넷) 간 통신 담당
  • 라우팅 테이블을 유지하며, 정적/동적 라우팅 프로토콜 활용

2.4 게이트웨이(Gateway)​

  • 엄밀히는 라우터 등 상위 계층 장비를 의미하기도 하지만, 일반적으로 **‘네트워크를 출입하는 경로’**를 지칭
  • IP 설정에서 기본 게이트웨이(Default Gateway)는 외부 네트워크로 나가는 출입구 역할
  • 응용 계층까지 포함해 프로토콜 변환이나 트래픽 중계도 수행 가능(예: VoIP 게이트웨이)

2.5 L2 스위치 vs L3 스위치​

구분L2 스위치L3 스위치
OSI 계층데이터링크 계층(2계층)네트워크 계층(3계층)
기능MAC 주소 기반 프레임 전달IP 주소 기반 라우팅(간단한 라우팅 기능 포함)
특징- 포트 간 트래픽 분산, 충돌 도메인 분리
- 브로드캐스트 도메인은 분리 X		- VLAN 간 라우팅, 정적 라우팅 등 가능
- 브로드캐스트 도메인 분리 O
장점- 빠른 처리 속도
- 간단한 내부 구조		- 스위칭 + 라우팅 기능
- VLAN 트래픽 처리 용이
활용 예- 소규모/단순한 내부망
- 단일 서브넷 구성		- 부서별 VLAN 구분 + 내부 라우팅
- 대규모 기업 내부망, 코어 스위치

3. NAT (Network Address Translation)​

3.1 NAT 동작 방식​

  • **사설 IP(Private IP)**를 사용하는 내부 호스트가 외부로 트래픽을 보낼 때, 게이트웨이(주로 라우터)가 공인 IP로 패킷의 출발지 주소를 변환해주는 기술
  • 반환 트래픽이 들어올 때는 라우터가 다시 해당 내부 호스트의 사설 IP로 목적지 주소를 재변환해 전달
  • 일종의 중간 대리인(프록시) 역할을 수행

NAT 예시​