STORY 03 라우터의 패킷 중계 동작

1. 라우터의 기본

중계 부분은 패킷의 중계 대상을 판단하는 동작을 담당한다. (라우팅 테이블)
포트 부분은 패킷을 송수신하는 동작을 담당한다.
- 포트 부분에 연결한 하드웨어에 따라 다양한 통신 기술을 지원한다. (이더넷, 무선 LAN, 통신 회선)
포트 부분에서 수신한 패킷을 라우팅 테이블과 비교하여 적절한 포트에서 송신 동작을 실행한다.
스위칭 허브는 들어온 패킷을 전송하지만, 라우터는 수신 후 송신 동작을 실행하는 것에 차이가 있다.

MAC 주소로 판단하는 스위칭 허브와는 달리, 라우터는 IP 주소로 중계 대상을 판단한다.
포트 부분에게 패킷을 전달받으면 수신처(서브넷)와 넷마스크 정보를 비교하여 어느 네트워크에게 온 패킷인지 판단한다.
- 수신처는 여러 개의 서브넷을 하나의 서브넷으로 묶어 관리할 수도 있다. (주소 집약)
  - 10.10.1.0/24 + 10.10.2.0/24 + 10.10.3.0/24 = 10.10.0.0/16
  - 10.10.0.0/16 - 라우터 A - 라우터 B
  - 넷마스크 정보를 변경하여 주소 집약을 수행할 수 있다.
- 반대로 하나의 서브넷을 여러 개의 서브넷으로 분리하여 관리할 수도 있다.
수신처와 넷마스크로 적절한 행을 찾은 후 ‘게이트웨이’ 와 ‘인터페이스’ 로 송신할 포트를 찾는다.
‘매트릭’ 은 수신처 IP 주소에 기록되어 있는 목적지의 거리를 숫자로 표현한다. (작을수록 가깝다)
라우팅 테이블은 스위칭 허브의 MAC 주소 테이블과는 달리 패킷 중계 시 갱신하지 않는다.
- 사람이 수동으로 경로 정보를 갱신한다.
- 라우팅 프로토콜을 이용하여 라우터들끼리 경로 정보를 교환하고 갱신한다.
  - 라우팅 프로토콜 : RIP, OSPF, BGP 등

라우터의 포트에는 MAC 주소가 할당되어 있으며, 라우터는 자신의 주소에 해당하는 패킷만 수신하고 아닐 경우 폐기한다.
- 신호가 커넥터에 들어오면 PHY 회로를 거쳐 MAC 회로에게 전달된다.
- MAC 회로에서 신호를 디지털 데이터로 변환 후 오류를 검사하여 정상이면 수신 버퍼 메모리에 저장한다.
- 수신처 MAC 주소가 본인의 MAC 주소와 다를 경우 패킷을 폐기한다.

라우터는 패킷 수신 동작이 끝나면 맨 앞의 MAC 헤더를 폐기한다.
- 패킷의 MAC 헤더의 값은 라우터를 찾기 위한 정보이다.
IP 헤더의 정보와 라우팅 테이블의 정보를 비교하여 패킷을 송신할 포트를 찾는다.
- 라우팅 테이블의 ‘수신처’ 와 ‘넷마스크’ 정보를 비교하여 적절한 행을 찾는다.
- 해당되는 행이 여러 개일 경우 네트워크 번호가 긴(호스트 번호가 짧은) 행을 선택한다.
  - 호스트 번호가 짧을 수록 서브넷 크기가 작으며, 범위가 축소된다는 것을 의미한다.
- 네트워크 번호도 같을 경우 ‘매트릭’ 정보를 이용한다.
라우팅 테이블에 매칭되는 정보가 없을 경우 패킷은 폐기한다.
- 송신처에게 ICMP 메시지를 보내 폐기 사실을 통지한다.
  - Internet Control Message Protocol
  - 패킷을 운반할 때 발생하는 오류를 통지하거나 제어용 메시지를 보낼 때 사용한다.
- 스위칭 허브의 경우 연결되어 있는 기기가 많아봤자 수천대이므로 중계 대상 정보가 없을 경우 모든 포트에 패킷을 뿌리는 것이 큰 부담이 아니다.
- 하지만 라우터의 경우 규모가 전세계에 걸쳐있기 때문에 패킷을 뿌리는 것이 아닌 폐기하는 방법을 선택했다.