[네트워크] 라우터의 이해 , 라우터의 종류 및 장단점

라우터 정의 

라우터 는 컴퓨터 네트워크 간에 데이터 패킷을 전달하는 네트워킹 장치입니다. 라우터를 사용하여 하나 이상의 패킷 교환 네트워크 또는 하위 네트워크를 연결할 수 있습니다. 데이터 패킷을 의도한 IP 주소로 전송함으로써 서로 다른 네트워크 간의 트래픽을 관리하고 여러 장치가 인터넷 연결을 공유할 수 있도록 허용합니다.

 

예를 한번 들어보겠습니다. 

웹 브라우저에서 www.google.com을 검색한다고 가정하면 이는 해당 웹페이지를 제공하기 위해 시스템에서 Google 서버로 전송되는 요청이 됩니다. 이제 나의 요청의 패킷 스트림은 Google 서버로 바로 이동하는 것이 아니라 이 패킷을 수락하고 올바른 경로로 전달하여 대상 서버에 도달하는 라우터라고 알려진 일련의 네트워킹 장치를 통과합니다. 라우터에는 여러 호스트 시스템에 연결할 수 있는 여러 인터페이스가 있습니다.

라우터 유형

시중에는 여러 유형의 라우터가 있습니다. 그 중 일부는 아래에 언급되어 있습니다.

1. 광대역 라우터: 이는 중요한 종류의 라우터 중 하나입니다. 다양한 유형의 작업을 수행하는 데 사용됩니다. 컴퓨터를 연결하는 데 사용되거나 인터넷에 연결하는 데에도 사용됩니다.
2. 무선 라우터: 이 라우터는 사무실이나 집에서 무선 신호를 생성하는 데 사용됩니다. 무선 라우터는 유선 광대역을 통해 데이터 패킷을 수신하고 이진 코드로 작성된 패킷을 전자 장치가 수신하는 무선 신호로 변환한 다음 다시 이전 패킷으로 변환합니다. 
3. 에지 라우터 : 이름에서 알 수 있듯이 일반적으로 인터넷 서비스 공급자 에 연결된 에지에 위치하며 여러 패킷에 걸쳐 패킷을 배포합니다.
4. 코어 라우터: 코어 라우터는 동일한 네트워크 내에서 패킷을 배포합니다. 주요 임무는 대용량 데이터 전송을 수행하는 것입니다.

 

라우터의 기능 

라우터는 두 가지 주요 기능을 수행합니다. 

1. 전달: 라우터는 입력 포트에서 패킷을 수신하고, 헤더를 확인하고, 체크섬 확인과 같은 몇 가지 기본 기능을 수행 한 다음 라우팅 테이블을 조회하여 패킷을 덤프할 적절한 출력 포트를 찾은 다음 해당 포트로 패킷을 전달합니다. 출력 포트.
2. 라우팅(Routing): 라우팅은 패킷이 목적지에 도달하는 가장 좋은 경로가 무엇인지 라우터가 확인하는 프로세스이며, 라우터에서만 다른 알고리즘을 사용하여 만들어진 라우팅 테이블을 유지합니다.
3. NAT(네트워크 주소 변환): 라우터는 NAT를 사용하여 다양한 IP 주소 범위 간을 변환합니다. 이를 통해 개인 네트워크의 장치는 단일 공용 IP 주소를 사용하여 인터넷에 액세스할 수 있습니다.
4. 보안: 라우터는 방화벽 및 기타 보안 기능으로 구성되어 무단 액세스, 맬웨어 및 기타 위협으로부터 네트워크를 보호할 수 있습니다.
5. 서비스 품질(QoS): 라우터는 전송되는 데이터 유형에 따라 네트워크 트래픽의 우선 순위를 지정할 수 있습니다. 이를 통해 중요한 애플리케이션과 서비스가 적절한 대역폭을 수신하고 우선순위가 낮은 트래픽의 영향을 받지 않도록 합니다.
6. VPN(가상 사설망) 연결: 원격 사용자가 VPN을 사용하여 네트워크에 안전하게 연결할 수 있도록 라우터를 구성할 수 있습니다.
7. 대역폭 관리: 라우터를 사용하면 네트워크를 통해 흐르는 데이터의 양을 제어하여 네트워크 대역폭을 관리할 수 있습니다. 이를 통해 네트워크 정체를 방지하고 중요한 애플리케이션과 서비스가 적절한 대역폭을 수신하도록 할 수 있습니다.
8. 모니터링 및 진단 : 라우터는 네트워크 트래픽을 모니터링하고 네트워크 장애 또는 기타 문제가 발생할 경우 진단 정보를 제공하도록 구성할 수 있습니다. 이를 통해 네트워크 관리자는 문제를 신속하게 식별하고 해결할 수 있습니다.

 

 

라우터의 아키텍처 

일반 라우터는 다음 구성 요소로 구성됩니다. 

 

 

 

 

1. 입력 포트: 패킷이 라우터로 승인되는 인터페이스로 라우터에서 물리적 링크를 종료하는 등 여러 주요 기능을 수행합니다. 이는 아래 다이어그램의 가장 왼쪽 부분에서 수행되고 중간 부분은 다음 작업을 수행합니다. 캡슐화 해제와 같이 링크 계층과 상호 운용되는 경우 입력 포트의 마지막 부분에서 전달 테이블을 조회하고 대상 주소를 기반으로 적절한 출력 포트를 결정하는 데 사용됩니다.
2. 스위칭 패브릭(Switching Fabric): 라우터의 핵심으로, 입력 포트와 출력 포트를 연결합니다. 네트워킹 장치 내부의 일종의 네트워크입니다. 스위칭 패브릭은 다음과 같은 몇 가지 주요 방법으로 구현될 수 있습니다. 
   • 메모리를 통한 전환: 여기에는 입력 포트에서 패킷을 복사하여 적절한 출력 포트로 보내는 프로세서가 있습니다. 입력 및 출력 장치 역할을 하는 입력 및 출력 포트가 있는 전통적인 CPU로 작동합니다.
   • 버스를 통한 전환: 이 구현에는 모든 입력 포트를 모든 출력 포트에 연결하는 버스가 있습니다. 패킷을 수신하고 이를 어떤 출력 포트로 전달해야 하는지 결정하면 입력 포트는 특정 토큰을 패킷에 넣고 이를 버스로 전송합니다. 모든 출력 포트는 패킷을 볼 수 있지만 토큰이 삽입된 출력 포트로 전달되고 해당 출력 포트에서 토큰을 긁어낸 후 패킷이 전달됩니다.
   • 상호 연결 네트워크를 통한 스위칭: 이것은 더 정교한 네트워크입니다. 여기서는 단일 버스 대신 2N 버스를 사용하여 n개의 입력 포트를 n개의 출력 포트에 연결합니다.
3. 출력 포트: 라우터에서 패킷이 전송되는 세그먼트입니다. 출력 포트는 자신의 큐잉 버퍼를 살펴보고(동일한 출력 포트를 통해 두 개 이상의 패킷을 전송해야 하는 경우 큐잉 버퍼가 형성됨) 패킷을 가져와서 링크 계층 기능을 수행하고 마지막으로 패킷을 나가는 링크로 전송합니다.
4. 라우팅 프로세서: 라우팅 프로토콜을 실행하며 기존 CPU처럼 작동합니다. 링크 상태 알고리즘, 거리 벡터 알고리즘 등과 같은 다양한 라우팅 알고리즘을 사용하여 경로 및 출력 포트를 결정하기 위해 조회되는 전달 테이블을 준비합니다.

라우터의 장점

1. 더 쉬운 연결: 수많은 시스템 간에 단일 네트워크 연결을 공유하는 것이 라우터의 주요 작업입니다. 이를 통해 수많은 사람들이 인터넷에 연결할 수 있어 전체 생산성이 향상됩니다. 또한 라우터는 다양한 미디어와 네트워크 설계를 연결합니다.
2. 보안: 의심할 여지 없이 라우터 설치는 네트워크 연결 보안의 첫 번째 단계입니다. 모뎀을 사용하여 인터넷에 직접 연결하면 PC가 여러 가지 보안 위험에 노출되기 때문입니다. 환경이 어느 정도 안전하도록 라우터를 두 네트워크 간의 중개자로 활용할 수 있습니다. 방화벽이나 바이러스 백신을 대체하지는 않습니다.
3. NAT 사용법: 라우터는 NAT(Network Address Translation)를 사용하여 여러 개인 IP 주소를 하나의 공용 IP 주소로 매핑합니다. 이를 통해 네트워크에 연결된 모든 장치 간의 더 나은 인터넷 연결 및 정보 흐름이 가능해집니다.
4. 동적 라우팅 지원: 라우터는 동적 라우팅 전략을 사용하여 네트워크 통신을 지원합니다. 동적 라우팅을 통해 인터넷 작업의 최적 경로를 선택합니다 . 또한 충돌 및 브로드캐스트 도메인을 생성합니다. 전반적으로 이는 네트워크 트래픽을 줄일 수 있습니다.
5. 패킷 필터링: 패킷 간 전환과 패킷 필터링은 두 가지 라우터 서비스입니다. 필터링 규칙 모음은 라우터에서 네트워크를 필터링하는 데 사용됩니다. 패킷은 허용되거나 통과됩니다.

라우터의 단점

1. 느림: 라우터는 물리적 계층 에서 네트워크 계층 까지 여러 계층의 정보를 분석하므로 연결 속도가 느려집니다. 여러 장치가 이러한 네트워크 장치에 연결되어 "연결 대기"가 발생하는 경우에도 동일한 문제가 발생할 수 있습니다.
2. 높은 비용: 시스템 관리를 위한 다른 도구보다 비용이 많이 듭니다. 여기에는 보안, 확장 및 초점이 포함됩니다. 결과적으로 라우터는 일반적으로 문제에 대한 가장 좋은 옵션이 아닙니다.
3. 구성 필요: 라우터가 제대로 작동하려면 올바르게 구성되어야 합니다. 일반적으로 용도가 복잡할수록 더 많은 구성이 필요합니다. 이를 위해서는 전문적인 설치가 필요하며, 이로 인해 라우터 구입 비용이 추가될 수 있습니다.
4. 품질 문제: 시간 전환이 항상 정확하지는 않습니다. 그럼에도 불구하고 일부 최신 장치는 자주 비활성화되는 2.4GHz 대역을 사용합니다. 이러한 종류의 별거는 아파트나 콘도미니엄에 거주하는 사람들에게 흔히 발생합니다.
5. 대역폭 부족: 연결을 지원하기 위해 라우터에서 사용하는 동적 라우팅 기술은 네트워크 오버헤드를 유발하여 많은 대역폭을 소비하는 경향이 있습니다. 이로 인해 연결된 장치 간의 인터넷 연결 속도가 크게 느려지는 대역폭 부족이 발생합니다.