#10 라우터의 개념과 기본 역할

2025. 1. 31. 09:23IT Infra

 

안녕하세요! 콱!꼬챙 입니다.

 

오늘은 라우터의 개념과 기본 역할에 대해 공부해 보아요 ~

 

 

 

#10 라우터의 개념과 기본 역할

1. 라우터의 개념과 기본 역할

라우터(Router)는 컴퓨터 네트워크에서 패킷을 목적지까지 효율적으로 전달하는 핵심 네트워크 장비이다. 스위치(Switch)나 허브(Hub)와 달리, 라우터는 **OSI 7계층 중 3계층(Network Layer)**에서 동작하며, 서로 다른 네트워크 간의 연결을 담당한다. 기본적으로 라우터는 IP 주소를 기반으로 데이터 패킷을 분석하고 최적의 경로를 선택하여 전송하는 역할을 수행한다.

라우터는 단순한 패킷 전달 장비가 아니라, **라우팅 프로토콜(Routing Protocol)**을 통해 네트워크 경로를 동적으로 학습하고 최적화한다. 이를 통해 네트워크 트래픽을 관리하고, 특정 경로가 단절되었을 때 대체 경로를 자동으로 설정하여 통신 장애를 최소화한다.

네트워크 환경에서 라우터는 인터넷 게이트웨이 역할을 하며, 개인 네트워크(LAN)와 외부 네트워크(WAN) 간의 트래픽을 조정한다. 또한, NAT(Network Address Translation)방화벽 기능을 수행하여 보안성을 강화하는 기능도 제공한다.

 


 

2. 라우터의 주요 구성 요소와 동작 원리

라우터는 네트워크 트래픽을 관리하기 위해 여러 가지 하드웨어 및 소프트웨어 요소로 구성된다. 라우터의 핵심적인 구성 요소는 다음과 같다.

  1. CPU 및 메모리(RAM, NVRAM, Flash, ROM)
    • 라우터는 내부적으로 CPU를 통해 패킷을 처리하고, 운영체제를 실행한다.
    • RAM은 라우팅 테이블과 캐시 데이터를 저장하며, 전원이 꺼지면 데이터가 사라진다.
    • NVRAM과 Flash는 라우터의 설정 정보와 운영체제를 저장하여 재부팅 후에도 유지된다.
    • ROM은 라우터 부팅 과정에서 필요한 기본 펌웨어를 저장하는 역할을 한다.
  2. 인터페이스(Interface)
    • 라우터는 여러 개의 네트워크 인터페이스(이더넷, 광섬유, 직렬 포트 등)를 통해 다양한 네트워크와 연결된다.
    • 각 인터페이스는 서로 다른 서브넷을 식별하고 패킷을 해당 네트워크로 전달하는 역할을 수행한다.
  3. 라우팅 테이블(Routing Table)
    • 라우터는 목적지 네트워크까지의 최적 경로를 찾기 위해 라우팅 테이블을 유지한다.
    • 라우팅 테이블에는 직접 연결된 네트워크, 정적 경로(Static Route), 동적 경로(Dynamic Route) 등의 정보가 포함된다.
    • 라우터는 패킷을 전송하기 전, 라우팅 테이블을 조회하여 최적의 출발 인터페이스를 결정한다.
  4. 패킷 전달 과정
    • 패킷이 라우터의 한 인터페이스로 들어오면, 라우터는 패킷의 목적지 IP 주소를 확인한다.
    • 이후 라우팅 테이블을 조회하여 가장 적합한 출발 인터페이스를 선택한 후, 패킷을 다음 홉(Next Hop)으로 전송한다.
    • 이 과정에서 패킷의 TTL(Time to Live)을 감소시키며, 네트워크 혼잡을 방지하기 위해 트래픽을 관리한다.

 


 

3. 라우팅 프로토콜과 경로 선택 방식

라우터는 목적지 네트워크까지 가는 최적의 경로를 결정하기 위해 **라우팅 프로토콜(Routing Protocol)**을 사용한다. 라우팅 프로토콜은 크게 **정적 라우팅(Static Routing)과 동적 라우팅(Dynamic Routing)**으로 나뉜다.

  1. 정적 라우팅(Static Routing)
    • 관리자가 수동으로 경로를 설정하는 방식이다.
    • 네트워크 변화가 적고, 보안이 중요한 환경에서 주로 사용된다.
    • 장점: 네트워크 자원 소비가 적고, 예측 가능한 경로 유지 가능.
    • 단점: 장애 발생 시 자동 복구가 불가능하며, 확장성이 낮음.
  2. 동적 라우팅(Dynamic Routing)
    • 라우터가 자동으로 네트워크를 학습하고 최적의 경로를 결정하는 방식이다.
    • OSPF(Open Shortest Path First), RIP(Routing Information Protocol), BGP(Border Gateway Protocol) 등이 대표적인 동적 라우팅 프로토콜이다.
    • 장점: 자동으로 경로를 갱신하며, 장애 발생 시 대체 경로를 신속하게 설정 가능.
    • 단점: 네트워크 리소스를 더 많이 사용하며, 설정이 복잡함.
  3. 라우팅 알고리즘의 종류
    • 거리 벡터 알고리즘(Distance Vector Algorithm): RIP 프로토콜에서 사용하며, 홉 수를 기준으로 경로를 결정.
    • 링크 상태 알고리즘(Link State Algorithm): OSPF 프로토콜에서 사용하며, 네트워크 전체의 링크 상태를 기반으로 최적의 경로를 결정.
    • 경로 벡터 알고리즘(Path Vector Algorithm): BGP에서 사용하며, 인터넷과 같은 대규모 네트워크에서 사용됨.

 


#10 라우터의 개념과 기본 역할

4. 라우터의 고급 기능과 최신 기술 트렌드

현대의 라우터는 단순한 패킷 전달 기능을 넘어서, 다양한 부가 기능을 제공하며 네트워크의 효율성을 극대화하고 있다.

  1. NAT(Network Address Translation)
    • 사설 IP 주소를 공인 IP 주소로 변환하는 기술로, 인터넷 접속을 위한 필수 기능이다.
    • 기업 네트워크에서 사설 네트워크를 보호하고 IP 주소 공간을 절약하는 역할을 한다.
  2. QoS(Quality of Service)
    • 네트워크 트래픽을 우선순위에 따라 처리하여, 음성 통화(VoIP)나 스트리밍 서비스의 품질을 보장한다.
    • 패킷 손실, 지연(Latency), 지터(Jitter) 등을 최소화하는 역할을 수행한다.
  3. MPLS(Multi-Protocol Label Switching)
    • 기존 IP 기반의 패킷 전달 방식보다 빠르고 효율적인 트래픽 관리를 가능하게 한다.
    • 대규모 네트워크 환경에서 QoS를 보장하는 데 유용하다.
  4. SDN(Software Defined Networking) 기반 라우팅
    • 기존 라우터의 하드웨어 중심 구조에서 탈피하여, 소프트웨어를 통해 네트워크 경로를 동적으로 제어하는 방식이다.
    • 대규모 데이터센터 및 클라우드 환경에서 활용되고 있으며, 네트워크 유연성을 극대화할 수 있다.

 


 

5. 라우터의 하드웨어 구조와 성능 요소 (Router Hardware, Performance Factors)

라우터는 내부적으로 여러 개의 핵심 구성 요소로 이루어져 있다. 주요 하드웨어 요소에는 CPU, 메모리, 인터페이스 모듈, ASIC 칩 등이 포함된다. CPU는 라우팅 테이블을 관리하고 프로토콜을 실행하는 역할을 하며, 메모리(RAM 및 NVRAM)는 현재의 네트워크 상태와 설정 정보를 저장하는 데 사용된다. 또한, 고속 라우터에는 패킷 전송을 가속화하기 위한 전용 하드웨어인 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit) 칩이 포함되며, 이를 통해 패킷 전송 속도를 획기적으로 향상시킨다. 또한, 고급 라우터는 QoS(Quality of Service) 기능을 지원하여 특정 유형의 데이터(예: 음성 또는 비디오 스트리밍)에 대해 우선순위를 지정하는 기능을 제공한다.