네트워크 라우터 및 스위치 실습 2

Router 실습

실습 구성

이번 실습에서는 3대의 Router를 연결하여 각 인터페이스에 IP 주소를 할당하고, 인접한 Router 간의 통신을 확인한다.

토폴로지

192.168.1.0/24                 192.168.2.0/24

R1 ---------------- R2 ---------------- R3
   Ethernet2/0         Ethernet2/0
                        Ethernet2/1         Ethernet2/1

IP 주소 구성

Router	Interface	IP Address
R1	Ethernet2/0	192.168.1.1 /24
R2	Ethernet2/0	192.168.1.254 /24
R2	Ethernet2/1	192.168.2.254 /24
R3	Ethernet2/1	192.168.2.1 /24

R1 설정

Ethernet2/0 인터페이스를 활성화하고 IP 주소를 설정한다.

R1> enable
R1# configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

R1(config)# interface ethernet2/0
R1(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)# no shutdown
R1(config-if)# exit
R1(config)# end

R1# show ip interface brief

명령어 설명

enable
# Privileged EXEC Mode로 전환

configure terminal
# Global Configuration Mode로 진입

interface ethernet2/0
# Ethernet2/0 인터페이스 설정 모드로 진입

ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
# 인터페이스에 IP 주소와 서브넷 마스크를 설정

no shutdown
# 기본적으로 비활성화(Admin Down)된 인터페이스를 활성화

show ip interface brief
# 인터페이스의 IP 주소와 상태를 간단히 확인

예시 출력

R1# show ip interface brief

Interface              IP-Address      OK? Method Status Protocol
Ethernet2/0            192.168.1.1     YES manual up     up
Ethernet2/1            unassigned      YES unset  administratively down down

Status와 Protocol이 모두 up이면 정상적으로 활성화된 상태이다.

R2 설정

R2는 두 개의 네트워크를 연결하므로 두 인터페이스를 모두 설정해야 한다.

R2> enable
R2# configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

R2(config)# interface ethernet2/0
R2(config-if)# ip address 192.168.1.254 255.255.255.0
R2(config-if)# no shutdown
R2(config-if)# exit

R2(config)# interface ethernet2/1
R2(config-if)# ip address 192.168.2.254 255.255.255.0
R2(config-if)# no shutdown
R2(config-if)# exit

R2(config)# end

R2# show ip interface brief

예시 출력

R2# show ip interface brief

Interface              IP-Address      OK? Method Status Protocol
Ethernet2/0            192.168.1.254   YES manual up     up
Ethernet2/1            192.168.2.254   YES manual up     up

R3 설정

R3> enable
R3# configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

R3(config)# interface ethernet2/1
R3(config-if)# ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
R3(config-if)# no shutdown
R3(config-if)# exit
R3(config)# end

R3# show ip interface brief

예시 출력

R3# show ip interface brief

Interface              IP-Address      OK? Method Status Protocol
Ethernet2/1            192.168.2.1     YES manual up     up

참고

Cisco Router의 인터페이스는 기본적으로 shutdown 상태이다.

따라서 IP 주소를 설정한 후 반드시 no shutdown 명령을 실행해야 실제 통신이 가능하다.

연결 확인

CDP 확인

Cisco 장비끼리 정상적으로 연결되었는지 확인하기 위해 CDP(Cisco Discovery Protocol)를 사용한다.

R1# show cdp neighbors

예시 출력

R1# show cdp neighbors

Device ID    Local Intrfce    Holdtme    Capability    Platform    Port ID
R2           Eth2/0           159        R             3745        Eth2/0

출력 결과에서 연결된 장비 이름과 연결된 인터페이스를 확인할 수 있다.

R2에서는 R1과 R3가 모두 표시되어야 하며, R3에서는 R2가 표시된다.

Ping 테스트

인터페이스 설정이 정상적으로 완료되었다면 직접 연결된 Router끼리는 Ping이 성공해야 한다.

R1 → R2

R1# ping 192.168.1.254

R2 → R1

R2# ping 192.168.1.1

R2 → R3

R2# ping 192.168.2.1

R3 → R2

R3# ping 192.168.2.254

예시 출력

R1# ping 192.168.1.254

Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.254, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5)

IOS에서 Ping 결과는 다음과 같이 표시된다.

기호	의미
`!`	Ping 성공
`.`	응답 시간 초과(Time Out)
`U`	목적지에 도달할 수 없음(Unreachable)

다른 네트워크와의 통신

이번에는 R1에서 R3 네트워크로 Ping을 수행한다.

R1# ping 192.168.2.1

또는

R1# ping 192.168.2.254

예시 출력

R1# ping 192.168.2.1

Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.2.1, timeout is 2 seconds:
.....
Success rate is 0 percent (0/5)

현재는 Ping이 실패한다.

R1은 자신의 인터페이스에 직접 연결된 192.168.1.0/24 네트워크만 알고 있으며, 192.168.2.0/24 네트워크에 대한 경로 정보는 가지고 있지 않다.

라우터는 목적지 네트워크를 찾을 수 없으면 패킷을 전달하지 못한다.

즉, 다른 네트워크와 통신하려면 목적지까지의 경로가 라우팅 테이블(Routing Table) 에 기록되어 있어야 한다.

정리

Router 인터페이스마다 IP 주소를 설정해야 한다.

no shutdown을 수행해야 인터페이스가 활성화된다.

show ip interface brief로 인터페이스 상태를 확인한다.

show cdp neighbors로 연결된 Cisco 장비를 확인할 수 있다.

직접 연결된 네트워크는 Ping이 가능하다.

다른 네트워크와 통신하려면 라우팅 테이블에 목적지 경로가 있어야 한다.

라우터의 라우팅 기능

라우터가 목적지까지 패킷을 전달하기 위해 수행하는 주요 작업은 다음과 같다.

목적지 주소 확인
라우팅 정보의 소스 확인
목적지까지의 경로 탐색
최적의 경로 선택
라우팅 정보 유지 및 검증
패킷 전달
새로운 경로 학습

라우터는 단순히 패킷을 전달하는 장비가 아니라, 여러 경로 중에서 가장 적절한 경로를 선택하고 지속적으로 관리하는 역할을 수행한다.

정리

라우터는 목적지 주소를 확인한 후 경로를 탐색한다.

여러 경로가 존재하면 가장 적절한 경로를 선택한다.

라우팅 정보는 지속적으로 유지·관리되며 새로운 경로를 학습할 수도 있다.

라우팅 프로토콜

직접 전달과 간접 전달

패킷 전달 방식은 직접 전달(Direct Delivery)과 간접 전달(Indirect Delivery)로 구분할 수 있다.

구분	설명
직접 전달	목적지가 동일한 물리 네트워크에 존재하는 경우
간접 전달	목적지가 다른 네트워크에 존재하여 Router를 거쳐 전달되는 경우

같은 네트워크에 있는 호스트끼리는 직접 전달이 이루어진다.

목적지 호스트가 다른 네트워크에 있다면 Router를 거쳐 전달되며 이를 간접 전달이라고 한다.

라우팅 테이블

라우팅 테이블(Routing Table)은 목적지까지의 경로 정보를 저장하는 테이블이다.

라우터는 패킷을 수신하면 먼저 목적지 IP 주소를 확인한 뒤, 라우팅 테이블을 참조하여 패킷을 어느 인터페이스로 전달할지 결정한다.

라우팅 테이블에 저장되는 정보

항목	설명
라우팅 프로토콜 유형	해당 경로를 어떤 방식으로 학습했는지 나타낸다.
목적지 / Next Hop	목적지 네트워크와 다음에 전달할 라우터의 정보
라우팅 메트릭	여러 경로 중 최적의 경로를 선택하기 위한 기준값
출력 인터페이스	패킷을 전송할 인터페이스

라우팅 메트릭

라우팅 메트릭(Routing Metric)은 라우팅 프로토콜이 여러 경로 중 가장 적합한 경로를 선택하기 위해 사용하는 기준값이다.

대표적으로 다음과 같은 요소를 사용한다.

메트릭	설명
Bandwidth	링크의 데이터 전송 속도
Delay	패킷이 목적지까지 이동하는 데 걸리는 시간
Load	링크나 라우터의 사용량
Reliability	네트워크 링크의 신뢰성 및 오류율
Hop Count	목적지까지 거쳐야 하는 Router의 수
Cost	관리자가 설정하거나 프로토콜이 계산한 비용

Delay

Delay는 하나의 패킷이 목적지까지 이동하는 데 소요되는 시간을 의미한다.

다음과 같은 요소의 영향을 받는다.

링크의 대역폭
각 Router의 큐(Queue) 상태
네트워크 혼잡도
물리적인 거리

라우팅 프로토콜은 이러한 메트릭을 이용하여 여러 경로 중 가장 적합한 경로를 선택한다.

관리 거리

관리 거리(Administrative Distance, AD)는 장비가 여러 라우팅 프로토콜로부터 동일한 목적지에 대한 경로를 학습했을 때 어떤 경로를 더 신뢰할 것인지 결정하는 기준값이다.

라우팅 메트릭이 프로토콜 내부에서 경로를 선택하는 기준이라면,

관리 거리는 프로토콜 간 우선순위를 결정하는 기준이다.

값이 작을수록 더 신뢰하는 경로이다.

기본 관리 거리

경로	AD
직접 연결(Connected)	0
정적 라우팅(Static)	1
BGP	20
EIGRP	90
OSPF	110
IS-IS	115
RIP	120
사용 불가	255

정리

메트릭은 프로토콜이 경로를 선택하는 기준이다.

관리 거리는 Router가 여러 프로토콜 중 어떤 정보를 신뢰할지 결정하는 기준이다.

관리 거리는 값이 작을수록 우선순위가 높다.

라우팅 알고리즘

라우팅 프로토콜은 목적지까지의 최적 경로를 계산하기 위해 라우팅 알고리즘을 사용한다.

대표적으로 거리 벡터 알고리즘과 링크 상태 알고리즘으로 구분한다.

구분	거리 벡터	링크 상태
대표 프로토콜	RIP	OSPF
업데이트 방식	주기적으로 전체 테이블 전송	변화가 발생했을 때만 전송
사용 알고리즘	Bellman-Ford	Dijkstra

거리 벡터 알고리즘

거리 벡터(Distance Vector)는 목적지까지의 거리와 방향을 기준으로 경로를 결정하는 방식이다.

주기적으로 자신의 라우팅 테이블 전체를 인접 Router에게 전달한다.

네트워크에 변화가 없어도 일정 시간마다 업데이트 정보를 전송한다.

거리 벡터 방식은 Bellman-Ford 알고리즘을 사용한다.

Bellman-Ford 알고리즘은 가중치가 있는 그래프에서 하나의 시작 정점으로부터 모든 정점까지의 최단 경로를 계산하는 알고리즘이다.

대표적인 프로토콜은 RIP이다.

링크 상태 알고리즘

링크 상태(Link State)는 네트워크 전체의 연결 상태를 기반으로 최적의 경로를 계산하는 방식이다.

거리 벡터 방식보다 업데이트 주기가 길며, 네트워크에 변화가 발생했을 때만 변경된 정보를 전송한다.

링크 상태 프로토콜은 SPF(Shortest Path First) 트리를 생성하기 위해 Dijkstra 알고리즘을 사용한다.

Dijkstra 알고리즘은 현재까지 확인된 가장 가까운 정점을 하나씩 선택하면서 최단 경로를 계산하는 알고리즘이다.

대표적인 프로토콜은 OSPF이다.

정리

거리 벡터는 Bellman-Ford 알고리즘을 사용한다.

링크 상태는 Dijkstra 알고리즘을 사용한다.

RIP는 거리 벡터, OSPF는 링크 상태 프로토콜이다.

AS

라우팅 프로토콜에서 AS는 Autonomous System을 의미한다.

동일한 관리 정책과 관리 주체 아래 운영되는 하나의 네트워크 집합을 말한다.

AS가 필요한 이유

인터넷에는 수많은 Router가 존재한다.

모든 Router가 인터넷 전체의 경로를 모두 저장한다면 관리와 운영이 매우 어려워진다.

따라서 국가, 기업, 기관 등의 단위로 네트워크를 하나의 AS로 구성하고, 내부 경로는 AS 내부에서 관리하며 외부 네트워크와의 연결은 별도의 Router가 담당한다.

각 AS에는 고유한 번호(ASN, Autonomous System Number)가 부여된다.

강의에서는 다음 예시를 사용하였다.

사업자	AS 번호
KT	AS9644
SK Broadband	AS9318

정리

AS는 동일한 관리 정책으로 운영되는 네트워크 집합이다.

인터넷을 여러 개의 AS로 나누어 관리 효율성을 높인다.

각 AS는 고유한 AS 번호를 가진다.

정적 라우팅

개요

정적 라우팅(Static Routing)은 관리자가 목적지까지의 경로를 직접 설정하는 방식이다.

AS 내부에서 사용되는 내부 라우팅 환경에서도 활용할 수 있으며, 소규모 네트워크에서 자주 사용된다.

설정 방법

다음 홉(Next Hop)을 지정하는 방법

ip route <목적지 네트워크> <서브넷 마스크> <다음 홉 IP>

출력 인터페이스를 지정하는 방법

ip route <목적지 네트워크> <서브넷 마스크> <인터페이스>

라우팅 테이블 확인

show ip route

라우팅 테이블에서는 다음과 같은 기호를 사용한다.

기호	의미
C	직접 연결(Connected)
S	정적 라우팅(Static)

R1 설정

R1이 192.168.2.0/24 네트워크를 찾아갈 수 있도록 정적 라우팅을 설정한다.

R1> enable
R1# configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

R1(config)# ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.254
R1(config)# end

R1# show ip route

명령어 설명

ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.254

# 목적지 네트워크 : 192.168.2.0/24
# 다음 Router : 192.168.1.254(R2)

라우팅 테이블에는 다음과 같이 표시된다.

C 192.168.1.0/24 is directly connected
S 192.168.2.0/24 via 192.168.1.254

Ping 확인

R1# ping 192.168.2.254

R2의 인터페이스까지는 Ping이 성공한다.

하지만

R1# ping 192.168.2.1

은 아직 성공하지 않는다.

그 이유는 R3이 192.168.1.0/24 네트워크로 돌아가는 경로를 모르기 때문이다.

라우팅은 목적지까지 가는 경로뿐 아니라 응답이 되돌아오는 경로도 존재해야 정상적으로 통신할 수 있다.

R3 설정

응답 경로를 만들기 위해 R3에도 정적 라우팅을 추가한다.

R3> enable
R3# configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

R3(config)# ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.2.254
R3(config)# end

R3# show ip route

라우팅 테이블 예시

C 192.168.2.0/24 is directly connected
S 192.168.1.0/24 via 192.168.2.254

이후 다시 Ping을 수행하면 정상적으로 통신할 수 있다.

정리

정적 라우팅은 관리자가 직접 경로를 등록하는 방식이다.

show ip route로 라우팅 테이블을 확인할 수 있다.

목적지 경로뿐 아니라 응답 경로도 존재해야 정상적으로 통신할 수 있다.

기본 경로

모든 네트워크 경로를 학습하는 것은 쉽지 않다.

따라서 라우터가 알지 못하는 목적지에 대해서는 기본 경로(Default Route) 를 설정하여 패킷을 전달할 수 있다.

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 <다음 Router의 IP>

또는

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 <출력 인터페이스>

RIP

특징

RIP(Routing Information Protocol)은 대표적인 거리 벡터(Distance Vector) 라우팅 프로토콜이다.

주요 특징은 다음과 같다.

최대 Hop Count는 15이다.
15개를 초과하는 Router를 거치는 네트워크는 학습하지 못한다.
RIP Version 1은 클래스풀(Classful) 라우팅만 지원한다.
RIP Version 2는 클래스리스(Classless) 라우팅을 지원한다.

설정

Router(config)# router rip
Router(config-router)# version 2
Router(config-router)# network <광고할 네트워크 주소>

명령어 설명

router rip
# RIP 프로세스를 시작

version 2
# RIP Version 2 사용

network
# 자신이 연결된 네트워크를 광고

확인

show ip route

직접 연결된 네트워크는 C, RIP로 학습한 네트워크는 R로 표시된다.

정리

RIP는 거리 벡터 라우팅 프로토콜이다.

최대 Hop Count는 15이다.

Version 2에서 클래스리스 라우팅을 지원한다.

OSPF

특징

OSPF(Open Shortest Path First)는 가장 널리 사용되는 링크 상태(Link State) 라우팅 프로토콜이다.

주요 특징은 다음과 같다.

개방형(Open Standard) 프로토콜이다.
클래스리스(Classless) 라우팅을 지원한다.
링크 상태 정보를 플러딩(Flooding)하여 모든 Router가 네트워크 토폴로지를 공유한다.
Dijkstra 알고리즘을 이용하여 최적 경로를 계산한다.

설정

Router(config)# router ospf <프로세스 번호>
Router(config-router)# network <네트워크 주소> <와일드카드 마스크> area <지역 번호>

명령어 설명

router ospf 1
# OSPF 프로세스 생성

network
# OSPF에 참여할 네트워크 지정

area
# 네트워크가 속한 Area 지정

정리

OSPF는 대표적인 링크 상태 라우팅 프로토콜이다.

네트워크 변화가 발생했을 때만 업데이트를 수행한다.

Dijkstra 알고리즘을 이용하여 최적 경로를 계산한다.

Router 실습

실습 구성

R1 설정

R2 설정

R3 설정

연결 확인

CDP 확인

Ping 테스트

R1 → R2

R2 → R1

R2 → R3

R3 → R2

다른 네트워크와의 통신

라우터의 라우팅 기능

라우팅 프로토콜

직접 전달과 간접 전달

라우팅 테이블

라우팅 테이블에 저장되는 정보

라우팅 메트릭

관리 거리

기본 관리 거리

라우팅 알고리즘

거리 벡터 알고리즘

링크 상태 알고리즘

AS

AS가 필요한 이유

정적 라우팅

개요

설정 방법

라우팅 테이블 확인

R1 설정

Ping 확인

R3 설정

기본 경로

RIP

특징

설정

확인

OSPF

특징

설정

댓글