네트워크 - Datagram Forwarding
컴퓨터 네트워크를 공부하면서 정리를 한 내용들 입니다.
-참고 K-mooc 부산 대학교 유영환 교수님 : 컴퓨터 네트워크 강의
IP Network
IP 네트워크는 IP 패킷들을 데이터그램이라고 하기 때문에
데이터그램 네트워크라고도 이야기 합니다.
IP 네트워크의 특징은 중간에 네트워크 레이어에서
call setup 같은 것이 일어나지 않습니다.
TCP 같은 경우에는 연결을 설립 해야하지만
IP에서는 call setup의 필요 없이 중간 라우터가 하나의 데이터그램을 받으면
목적지 주소와 포워딩 테이블에 있는 내용을 보고,
다음 길을 결정 하는 방식으로 동작 합니다.
이 데이터그램 포워딩을 하는 방식이 두 가지가 있습니다.
Destination-Based Forwarding
기존에 IPv4 방식으로,
목적지 주소를 보고 해당 목적지 주소에 따라서
다음 node로 가장 적합한 node가 어떤 것인가 결정 해서 보내는 것입니다.
Generalized Forwarding
SDN, Software Defined Network 라는 것이 나오면서,
Generalized Forwarding가 등장했습니다.
Destination-Based Forwarding은 목적지 주소를 가지고 포워딩을 합니다.
그와 다르게 SDN에 가서는 목적지 주소 만이 아닌 여러 가지를 고려 할 수 있습니다.
예 : 중간에 자원들이 어떻게 할당 되어 있는가, 얼마나 혼잡이 일어나고 있는가 등
그래서 하나의 특정한 값에 의해 Forwarding되는 것이 아닌 여러 사항,
그것을 일반화 된 Generalized Forwarding으로 말하는 것 입니다.
Destination-Based Forwarding Table
어떤 데이터그림이 도달하게 되면 목적지 주소를 살펴보고,
그 목적지 주소에 따라서 가장 적합한 output 링크를 결정 해서
내보내는 그런 기능에 도움을 주는 것이 Destination-based forwarding table입니다.
그런데 목적지 주소는 32 bit나 되기 때문에 개수로 따지면
40억개가 넘는 IP 주소를 갖는 것이고, 이렇게 많은 주소를 다 담게 되면
매치 하는데 오래 걸리기에 모든 IP 주소를 테이블에 담지는 않습니다.
대신 네트워크 ID만을 담아서 네트워크 주소만을 가지고 전달을 합니다.
Destination-Based Forwarding
모든 네트워크의 ID를 담는 것도 사실 만만치 않은 작업입니다.
Class C 같은 경우에는 2의 21승 개의 네트워크가 존재 할 수 있습니다.
그래서 destination address를 아래 그림과 같이 range를 두는 방식을 사용합니다.
실제로 포워딩 테이블 내에 이런 숫자가 써져 있지만,
“through”으로 작성되어 있는 것은 아닙니다.
이것을 어떻게 나누냐면
공통적인 숫자들 까지만 두고, 나머지를 와일드카드(*)로 두게 되면
이 범위에 해당하는 모든 것은 이 범위에 들어 갈 수 있게 되는 것입니다.
Longest Prefix Matching
실제 형태는 그림처럼 작성되어 집니다.
제일 첫 번째 필드에 여기서 through라고 되어 있었는데 총 21 bit 까지가 일치하기 때문에
나머지는 와일드카드(*)로 둔 모습입니다.
그런데 여기서 한 가지 궁금하실 수 있는 것은 무엇이냐 하면
두번째 케이스와 세번째 케이스를 살펴 보시면 11001000 00010111 00011(21 bit)까지는 동일합니다.
두개의 차이는 뒤의 3 bit가 더 있고 세번째의 경우 그 3 bit가 와일드카드 처리 되어 있다는 점 입니다.
여기서 21 bit까지면 생각하면 link interface 1번도 될 수 있고 2번도 후보가 될 수 있는 Address가 존재할 수 있습니다.
그러면 라우터는 더 자세한 숫자가 더 길게 일치하는 것이 사실 이 주소를 가진 데이터그램한테는
더 적합한 output link일 확률이 높다고 판단하고 해당 인터페이스 측으로 forwarding하게 됩니다.
목적지 주소가 가장 길게 일치하는 하나를 찾아서 거기로 내보내는 것을 longest prefix matching 라고 합니다.