네트워크 - Overview of Network Layer

2020-12-08

컴퓨터 네트워크를 공부하면서 정리를 한 내용들 입니다.

-참고 K-mooc 부산 대학교 유영환 교수님 : 컴퓨터 네트워크 강의

Overview of Network Layer

네트워크 계층 프로토콜의 역할은 원격에 있는 호스트를 구별하게 해 주는 것입니다.

예 : 편지에 주소를 적으면 편지를 받아야 되는 사람의 주소지 까지는 전달이 되는 것

네트워크 계층에 있는 IP 프로토콜을 이용해 IP 주소가 각각의 호스트에 부여 되어서

해당 주소를 가지고 다른 서버나 컴퓨터를 찾아 갈 수 있게 해 주는 역할입니다.

클라이언트(Sending side)에 있는 네트워크 계층이 하는 역할은

트랜스포트 계층에서 내려주는 TCP나 UDP segment를 Encapsulate합니다.

Encapsulate은 IP 프로토콜에 프로토콜의 기능을 위한 헤더 정보를

segment 앞에 붙여서 IP 레벨에서의 datagram을 만듭니다.

그래서 IP 헤더가 붙어 있는 datagram을 아래 계층으로 내려 주어서

유선이든 무선이든 물리적인 링크를 따라서 목적지로 전달이 되게 됩니다.

그 과정에서 라우터를 통과 해서 서버에 있는 네트워크 계층에 다다르게 됩니다.

서버(Receving side)에 있는 네트워크 계층이 하는 역할은

datagram 받아서 전송 계층에 올려 주는 그런 역할을 합니다.

중간 마다 있는 라우터가 하는 기능은 전달 되어 오는 IP datagram 헤더를 살펴 보고,

헤더의 주소를 보고 어느 방향으로 보내야 하는지를 결정합니다.

네트워크 계층에는 두 가지 핵심적인 기능이 있다고 말을 합니다.

첫 번째는 라우팅(routing) 두 번째는 포워딩(Forwarding) 입니다.

라우팅은 목적지부터 도착지까지 거쳐가야 되는 길을 결정 해 주는 방식입니다.

여기에 사용되는 알고리즘을 라우팅 알고리즘이라고 이야기 합니다.

포워딩은 결정 되어 있는 라우터를 따라서 패킷을 옮겨 주는 역할을 합니다.

결국 포워딩이라는 것은 패킷을 다음 node로 전달 해 주는 그 기능입니다.

그림이 있는 것처럼 어떤 패킷이 라우터에 도착 했습니다.

도착하면 라우터가 하는 역할은 어떤 포워딩 테이블이 결정 되어 있다고 하면

그 테이블에선 0111은 어디로 가야 되느냐, 2번 링크로 내 보내야 된다라고 작성되어 있습니다.

이 라우터가 주소를 보고 바로 2번 링크로 내보내 주는 역할을 하는 것이 포워딩입니다.

그것을 위해 포워딩 테이블을 만들 때 정보를 제공 하는 알고리즘이 라우팅 알고리즘들 입니다.

그래서 기존에 라우터에서는 사실 이런 용어를 잘 쓰지는 않았었는데

흔히 SDN(software defined network)이라고 줄여서 말 하는 기술이 있습니다.

네트워크를 제어하는 역할이라고 해서 control plane 역할이라고도 말합니다.

라우팅 알고리즘이 결정 해 주는 길을 따라서 단순 포워딩만을 하는 data plane 라고 말합니다.

최근에는 라우팅 알고리즘의 역할을 control plane function 기능이라고 말을 하고,

포워딩 하는 것은 data plane function 이렇게 이야기 합니다.

기존의 IP 네트워크는 라우팅과 포워딩이 하나의 동일한 시스템 내에서 다 이루어 졌습니다.

반면에 최근에 나온 software-defined network라고 하는 것은 이 라우팅과 포워딩이 분리됩니다.

물리적으로 분리가 되거나 합해져 있을 수 있지만, 논리적으로는 분리되어 있습니다.

SDN은 오른쪽 그림처럼 각각의 라우터들은 포워딩 기능만을 하고,

길을 설정 해 주는 것은 어떤 중앙 집중적인 시스템이 있다 이렇게 가정을 하시면 됩니다.