[컴퓨터 네트워크] 네트워크 계층과 IP, SDN에 대하여

OSI 7 계층 : 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층을 나누어 설명한 것

네트워크 계층이란

네트워크 계층의 근본적 역할은 송신 호스트에서 수신 호스트까지 패킷을 잘 전달하는 것이다.

이렇게 잘 전달하기 위한 네트워크 계층의 중요 기능 2가지

• Forwarding : 패킷이 라우터의 입력링크에 도착했을 때 라우터가 그 패킷을 적절한 출력 링크로 이동시키는 것. 

• 패킷이 라우터에서 나갈 때 막힐 수도 있고 ( 악의적은 호스트로부터 온 패킷일 때 ), 복제되서 여러 링크로 전송될 수도 있다.

• Routing : 송신자가 수신자에게 패킷을 전송할 떄 네트워크 계층은 패킷 경로를 결정해야 한다. 이러한 경로를 계산하는 알고리즘이 '라우팅 알고리즘' 

포워딩 테이블 : 라우터는 도착하는 패킷 헤더의 필드 값을 조사하여 패킷을 포워딩 하는데, 이 헤더값을 포워딩 테이블의 내부 색인으로 사용한다.     

• 예들들어, 패킷이 라우터에 도착하면 패킷의 헤더값을 조사한다. 패킷의 헤더값이 0110 이면 이를 보고 포워딩 테이블 확인한다.

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• 포워딩 테이블에서 2번 링크를 알려주었으니 2번 경로로 패킷을 포워딩 시킨다.

포워딩 테이블은 어떻게 정해지는 거야?

• 라우팅 알고리즘이 포워딩 테이블을 결정하는 것. 라우팅 알고리즘이 다른 라우터의 라우팅 알고리즘과 소통하면서 포워뎅 테이블의 값을 계산하는 것. 라우팅 정보에 포함된 라우팅 메세지를 교환하면서 라우터들 서로 소통함.

라우터 끼리 어떻게 소통하는데?

• 각 라우터는 다른 라우터와 소통하기 위한 구성요소를 가지고 있다. 이는 라우터 공급업체에서 계속 채택되어 만들어 진다. 즉, 공장에서 그렇게 만들어진다는 이야기.

라우터의 라우팅 알고리즘에 물리적으로 분리된 원격 컨트롤러 컴퓨터가 각각의 라우터에서 사용될 포워딩 테이블을 분배하는 접근법도 있다. 이는 SDN (Software Defined Networking) 의 중심이며 이후에 다룰 것이다.

네트워크 서비스 모델 : 네트워크 계층에서 제공할 수 있는 서비스

• 전달 보장 : 패킷이 출발지에서 목적지까지 도착하는 것을 보장한다.
• 순서 보장 : 패킷이 송신된 순서로 도착하는 것 보장.
• 최소 대역폭 보장 : 송신호스트가 데이터를 특정 비트속도 이하로 전송하는 한, 최소 속도를 보장한다는 말인듯
• 보안 : 모든 데이터 그램들을 송신 호스트에서 암호화, 목적지 호스트에서는 해독할 수 있게 한다.

인터넷 프로토콜: IP( Internet Protocol ) : 인터넷 주소 체계, IPv4, IPv6

• 전 세계 모든 호스트와 라우터의 각 인터페이스는 고유한 IP 주소를 갖는다.

SDN(Software Designed Network): 소프트웨어 기반 네트워크

• SDN은 3계층의 라우터나 2계층의 스위치 보다는 '패킷 스위치' 로 보다 정확하게 설명할 수 있다.
• 개별 패킷 스위치들은 서로 상호작용할 수 있다. 만들어 질 때부터 하드웨어 적으로 그렇게 만들어 졌다. 그래서 목적 링크를 찾는 테이블을 스스로 만들어내고, 그 테이블에 해당하는 링크로 패킷을 보낸다.
• 이에 대비되는 개념으로 패킷스위치 자체가 테이블을 만드는 것이 아닌, 원격 컨트롤러에 의해 여러 패킷 스위치들이 관리되고 따라서, 목적 링크를 찾는 테이블을 원격 컨트롤러에 의해 제공받는다.
• OpenFlow1.0 는 SDN 의 개념을 개척한 표준이자 툴이다.