[컴퓨터 네트워크] 14. 인터넷 라우팅: OSPF와 BGP

계층적 라우팅 구조
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[AS 1: KT]          [AS 2: SKT]         [AS 3: Google]
+-----------+       +-----------+       +-----------+
| R1---R2   |       | R5---R6   |       | R8---R9   |
| |    |    |<----->|  |   |    |<----->|  |   |    |
| R3---R4   |       | R7       |       | R10--R11  |
+-----------+       +-----------+       +-----------+

AS 내부: OSPF, RIP 등 (intra-AS routing)
AS 간:   BGP (inter-AS routing)

AS 유형
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1. Stub AS: 하나의 다른 AS와만 연결 (기업, 대학)
   [외부] <---> [Stub AS]

2. Multihomed AS: 여러 AS와 연결되지만 트래픽 통과 불가
   [AS A] <---> [Multihomed AS] <---> [AS B]

3. Transit AS: 트래픽이 통과할 수 있는 AS (ISP)
   [AS A] <---> [Transit AS] <---> [AS B]
                    통과 허용

RIP 특성
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- 알고리즘: Distance-Vector (벨만-포드)
- 메트릭: 홉 수 (hop count), 최대 15홉
- 업데이트 주기: 30초마다 이웃에게 거리 벡터 전송
- 타임아웃: 180초 동안 업데이트 없으면 경로 무효화
- 전송 방식: UDP 포트 520
- 적합 범위: 소규모 네트워크 (15홉 제한)

OSPF 특성
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- 알고리즘: Link-State (다익스트라)
- 메트릭: 대역폭, 지연 등 관리자가 설정 가능
- 업데이트: 변경 시 즉시 (또는 30분 주기)
- 전송 방식: IP 직접 (프로토콜 번호 89)
- 인증: MD5 인증 지원
- 적합 범위: 대규모 네트워크

OSPF 계층적 구조
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             [백본 영역 (Area 0)]
            /         |          \
     [영역 1]    [영역 2]    [영역 3]
     +------+   +------+    +------+
     |R1  R2|   |R4  R5|    |R7  R8|
     |  R3  |   |  R6  |    |  R9  |
     +------+   +------+    +------+

- 백본 영역 (Area 0): 모든 영역을 연결하는 중심 영역
- 영역 경계 라우터 (ABR): 두 영역에 걸쳐 있는 라우터
- AS 경계 라우터 (ASBR): 다른 AS와 연결된 라우터

OSPF 영역 간 라우팅
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영역 1의 R1에서 영역 3의 R9로 패킷 전송:

  R1 (영역 1)
    |
    | 영역 1 내부 OSPF 라우팅
    v
  ABR1 (영역 1 / 백본 경계)
    |
    | 백본(Area 0) OSPF 라우팅
    v
  ABR3 (백본 / 영역 3 경계)
    |
    | 영역 3 내부 OSPF 라우팅
    v
  R9 (영역 3)

각 영역 내부: 상세 토폴로지 정보 교환
영역 간: 요약된 거리 정보만 교환

BGP의 두 가지 형태
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1. eBGP (External BGP): 서로 다른 AS의 라우터 간
   AS1의 게이트웨이 <---eBGP---> AS2의 게이트웨이

2. iBGP (Internal BGP): 같은 AS 내부의 라우터 간
   AS1의 게이트웨이 <---iBGP---> AS1의 내부 라우터

eBGP: AS 간 경로 정보 교환
iBGP: 학습한 경로 정보를 AS 내부에 전파

BGP 경로 광고 예시
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AS2가 AS1에게 광고:
  프리픽스: 138.16.64.0/24
  AS-PATH: AS3 AS2
  NEXT-HOP: 201.44.13.1

주요 경로 속성:
  - AS-PATH: 경로가 통과하는 AS 목록
    예: AS3 AS2 --> AS2를 거쳐 AS3에 도달
  - NEXT-HOP: 다음 AS로 향하는 게이트웨이 라우터의 IP 주소
  - LOCAL-PREF: AS 내부에서 경로 선호도 (높을수록 선호)
  - MED: 다른 AS에게 선호 경로를 알리는 값 (낮을수록 선호)

BGP 경로 선택 우선순위
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1. LOCAL-PREF 가장 높은 경로 (정책 기반)
2. AS-PATH 가장 짧은 경로
3. NEXT-HOP에 가장 가까운 경로 (Hot-Potato 라우팅)
4. BGP 식별자가 가장 작은 경로

예시:
  경로 A: LOCAL-PREF=200, AS-PATH=[AS2, AS5], NEXT-HOP=R1
  경로 B: LOCAL-PREF=100, AS-PATH=[AS3], NEXT-HOP=R2

  --> 경로 A 선택 (LOCAL-PREF가 더 높음)

Hot-Potato 라우팅
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AS1 내부:

        iBGP          iBGP
[R1] <-------> [R2] <-------> [R3]
 |              |               |
 | 내부비용 2   | 내부비용 5    | 내부비용 3
 |              |               |
[GW1]          [GW2]          [GW3]
 |eBGP          |eBGP          |eBGP
 v               v               v
[AS2]          [AS3]          [AS2]

R2가 AS2의 프리픽스에 도달하려면:
  - GW1 경유: 내부비용 2 (R2->R1->GW1)
  - GW3 경유: 내부비용 3 (R2->R3->GW3)
  --> GW1 선택 (Hot-Potato: 가장 가까운 출구)

AS 간 관계
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         [Tier-1 ISP A] <--피어링--> [Tier-1 ISP B]
          /          \                /          \
    제공자          제공자       제공자         제공자
      /                \          /                \
[고객 AS1]       [고객 AS2] [고객 AS3]       [고객 AS4]

- 고객은 제공자에게 비용을 지불하고 트래픽 전달을 받음
- 피어는 서로의 고객 트래픽을 무료로 교환
- 제공자는 고객의 경로를 다른 곳에 광고

BGP 정책 규칙
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AS X의 입장에서:

1. 고객으로부터 받은 경로: 모든 곳에 광고 (수익 발생)
2. 피어로부터 받은 경로: 고객에게만 광고 (피어나 제공자에게는 광고하지 않음)
3. 제공자로부터 받은 경로: 고객에게만 광고 (피어나 다른 제공자에게는 광고하지 않음)

원칙: 트래픽이 자신을 통과하면 비용이 발생하므로,
      수익이 되는 고객 트래픽만 적극적으로 중계

OSPF와 BGP 상호작용
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AS 내부:
  - OSPF가 AS 내부 라우터 간 최단 경로 계산
  - 각 라우터는 AS 내부의 모든 목적지에 대한 경로를 알고 있음

AS 간:
  - eBGP로 외부 AS의 프리픽스 정보를 학습
  - iBGP로 학습한 정보를 AS 내부에 전파
  - NEXT-HOP까지의 경로는 OSPF가 제공

포워딩 테이블 구성:
  목적지 프리픽스 | 다음 홉      | 출처
  ----------------+-------------+-------
  10.1.0.0/16    | 192.168.1.2 | OSPF
  172.16.0.0/12  | 192.168.1.5 | OSPF
  8.8.8.0/24     | 10.0.0.1    | BGP
  0.0.0.0/0      | 10.0.0.1    | BGP