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라우터(Router)란?

서로 다른 네트워크 사이에서 패킷을 중계하는 네트워크 계층(3계층)의 기기. 받은 패킷의 목적지 IP 주소를 라우팅 테이블과 대조하여, 다음에 넘길 라우터(넥스트 홉)와 출구 인터페이스를 정해 내보낸다. 가정용 라우터는 NAPT나 DHCP 서버, 방화벽 기능도 함께 가진다.

일본어 명칭: ルータ

라우터(Router)은(는) 네트워크 설계와 운용, 네트워크 기초, 정보 보안 기초 등 3개 분야의 연습 문제 39개에 나와요.

분야: 네트워크 기초

패킷을 중계하는 절차

라우터는 도착한 프레임에서 IP 패킷을 꺼내 목적지 IP 주소와 라우팅 테이블을 대조합니다. 해당하는 경로가 여러 개면 프리픽스가 가장 길게 일치하는 것(최장 일치)을 고릅니다. 다음으로 TTL(IPv6에서는 홉 리밋)을 1 줄이고, IPv4라면 헤더 체크섬을 다시 계산합니다. 그리고 ARP 등으로 다음 라우터의 MAC 주소를 알아내, 목적지와 출발지 MAC 주소를 바꿔 쓴 새 프레임으로 내보냅니다. IP 주소는 NAT를 하지 않는 한 바뀌지 않습니다. TTL이 0이 된 패킷은 버리고 출발지에 ICMP로 알립니다. traceroute는 이 통지를 이용해 경로를 조사합니다.

라우팅 테이블을 만드는 방법

라우팅 테이블에는 자신에게 직접 연결된 네트워크, 사람이 설정하는 정적 경로, 라우팅 프로토콜로 자동으로 익힌 경로가 들어갑니다. 어디에도 해당하지 않는 목적지는 기본 경로(0.0.0.0/0) 쪽으로 보냅니다. 조직 안에서는 링크 상태를 교환하여 각 라우터가 다익스트라 알고리즘으로 최단 경로를 계산하는 OSPF나, 이웃에게서 들은 거리(홉 수)를 쓰는 RIP가 쓰입니다. 인터넷 서비스 제공자끼리처럼 조직(AS) 사이에서는 BGP로 경로 정보를 주고받습니다.

스위치와의 차이와 라우터의 내부

L2 스위치는 MAC 주소를 보고 같은 네트워크 안에서 프레임을 전달합니다. 라우터는 IP 주소를 보고 서로 다른 네트워크 사이를 중계하며, 브로드캐스트를 밖으로 통과시키지 않으므로 네트워크를 나누는 역할도 합니다. 라우팅 기능을 하드웨어로 수행하는 스위치를 L3 스위치라고 부릅니다. 대형 라우터에서는 경로 계산을 하는 제어 부분(컨트롤 플레인, CPU가 담당)과 패킷을 전달하는 부분(데이터 플레인)을 나누고, 데이터 플레인에서는 전용 ASIC과 최장 일치 검색을 1회에 수행하는 TCAM 등으로 패킷을 고속으로 처리합니다.

도전해 보기: 라우터(Router) 관련 문제

192.168.5.0/26 네트워크에서 호스트(단말이나 라우터의 인터페이스)에 할당할 수 있는 IP 주소는 몇 개인가?

  1. A64개
  2. B30개
  3. C62개
정답과 해설 보기

정답: C. 62개

/26은 네트워크부가 26비트이므로 호스트부는 32 − 26 = 6비트이고, 주소는 2^6 = 64개 있습니다. 이 중 호스트부가 모두 0인 네트워크 주소(192.168.5.0)와 모두 1인 브로드캐스트 주소(192.168.5.63)는 호스트에 할당할 수 없으므로 64 − 2 = 62개가 됩니다. 일반적으로 프리픽스 길이가 n일 때 할당할 수 있는 수는 2^(32 − n) − 2입니다. /26의 서브넷 마스크는 255.255.255.192입니다.

가정용 브로드밴드 라우터는 NAT(네트워크 주소 변환)의 일종인 NAPT(IP 마스커레이드)를 수행한다. NAPT로 가능해지는 것으로 올바른 것은?

  1. A가정 내 여러 단말이 포트 번호로 구별됨으로써 하나의 공인 IP 주소를 동시에 공유하여 인터넷과 통신할 수 있다
  2. B가정 내 단말과 인터넷 사이의 통신이 암호화되어 도중에 엿볼 수 없게 된다
  3. C가정 내 단말마다 서로 다른 공인 IP 주소가 자동으로 할당된다
정답과 해설 보기

정답: A. 가정 내 여러 단말이 포트 번호로 구별됨으로써 하나의 공인 IP 주소를 동시에 공유하여 인터넷과 통신할 수 있다

NAT(네트워크 주소 변환)는 라우터를 지나는 패킷의 출발지나 목적지 IP 주소를 바꿔 쓰는 기술입니다. NAPT는 IP 주소에 더해 포트 번호도 바꿔 쓰고, '내부의 주소와 포트'와 '외부의 포트'의 대응을 변환 테이블에 기록합니다. 그래서 사설 주소를 쓰는 여러 단말이 라우터가 가진 하나의 공인 주소를 동시에 사용할 수 있습니다. 돌아온 패킷은 변환 테이블을 보고 올바른 단말로 전달됩니다. 주소를 바꿔 쓸 뿐 암호화는 하지 않습니다. 또한 외부에서 시작되는 통신은 변환 테이블에 없으므로 그대로는 내부 단말에 도달하지 않으며, 내부에서 서버를 공개하려면 포트 포워딩 등의 설정이 필요합니다.

자주 묻는 질문

라우터와 스위치의 차이는 무엇인가요?

스위치(L2 스위치)는 MAC 주소를 보고 같은 네트워크 안에서 기기끼리 연결합니다. 라우터는 IP 주소를 보고 서로 다른 네트워크 사이에서 패킷을 중계하며, 어느 경로로 보낼지 정합니다. 가정용 라우터에는 스위치 포트나 무선 LAN 액세스 포인트도 들어 있는 경우가 많습니다.

기본 게이트웨이란 라우터를 말하나요?

거의 같은 뜻입니다. 단말에서 보아 자신의 네트워크 밖으로 패킷을 보낼 때의 송신처가 되는 라우터를 그 주소로 설정한 것이 기본 게이트웨이입니다.

해설 속 라우터(Router)

라우터(Router)이(가) 나오는 문제 (39)

  1. 192.168.5.0/26 네트워크에서 호스트(단말이나 라우터의 인터페이스)에 할당할 수 있는 IP 주소는 몇 개인가?
  2. 가정용 브로드밴드 라우터는 NAT(네트워크 주소 변환)의 일종인 NAPT(IP 마스커레이드)를 수행한다. NAPT로 가능해지는 것으로 올바른 것은?
  3. NAPT를 수행하는 라우터(외부 공인 주소는 198.51.100.7) 안쪽에 있는 단말 A(192.168.1.10)가 출발지 포트 50000으로 웹 서버 203.0.113.5의 443번 포트에 접속했다. 라우터는 출발지를 198.51.100.7의 포트 61000으로 변환했다. 웹 서버가 돌려보내는 응답 패킷의 목적지는?
  4. 라우터의 라우팅 테이블에 0.0.0.0/0(다음 전달 대상은 라우터 A), 10.0.0.0/8(라우터 B), 10.1.0.0/16(라우터 C), 10.1.2.0/24(라우터 D)의 4개 경로가 있다. 목적지가 10.1.5.9인 패킷은 어느 라우터로 보내지는가?
  5. 라우터의 한쪽 인터페이스에 L2 스위치를 연결하고, 그 스위치에 PC 4대를 연결했다. 라우터의 다른 쪽 인터페이스에는 리피터 허브를 연결하고, 그 허브에 PC 3대를 연결했다. VLAN은 사용하지 않는다. 충돌 도메인을 반이중 이더넷에서 프레임 충돌이 일어날 수 있는 범위로 셀 때, 브로드캐스트 도메인과 충돌 도메인 수의 조합으로 올바른 것은?
  6. VLAN 10(192.168.10.0/24)과 VLAN 20(192.168.20.0/24)을 가진 L2 스위치에 라우터를 링크 하나로 연결하여, 두 VLAN 사이에서 통신할 수 있게 하고 싶다. 이 구성의 설정으로 적절한 것은?
  7. 라우터 R1(192.168.1.2)과 R2(192.168.1.3) 2대로 VRRP를 구성하고, 가상 IP 주소를 192.168.1.254로 했다. 평소에는 R1이 마스터로서 전달하고 있다. LAN 단말의 기본 게이트웨이로 설정할 주소로 적절한 것은?
  8. 라우터의 라우팅 테이블에 172.16.0.0/12(다음 전달 대상은 라우터 B), 172.16.32.0/19(라우터 A), 172.16.48.0/20(라우터 C), 0.0.0.0/0(라우터 D)의 4개 경로가 있다. 목적지가 172.16.45.10인 패킷이 보내지는 라우터는?
  9. 지사의 라우터 R2는 본사의 라우터 R1과 10.255.0.0/30 링크로 연결되어 있으며, R1 쪽 주소는 10.255.0.1, R2 쪽은 10.255.0.2이다. R2에 본사 네트워크 192.168.1.0/24로 가는 정적 경로를 설정할 때, 다음 전달 대상(넥스트 홉)으로 지정할 주소로 적절한 것은?
  10. 어떤 라우터가 같은 목적지 192.168.50.0/24로 가는 경로를 OSPF와 RIP 양쪽에서 배웠다. 이 라우터에서 경로 정보원별 우선도를 나타내는 관리 거리(값이 작을수록 우선)는 OSPF가 110, RIP가 120이다. 라우팅 테이블에 들어가는 경로로 올바른 것은?
  11. 라우터의 라우팅 테이블에 정적 경로 10.0.0.0/8(다음 전달 대상은 라우터 A, 관리 거리 1), OSPF로 배운 10.1.0.0/16(라우터 B, 110), RIP로 배운 10.1.1.0/24(라우터 C, 120)의 3개가 들어 있다. 목적지가 10.1.1.5인 패킷이 보내지는 라우터는?
  12. OSPF에서 라우터 R1에서 R4 너머에 있는 네트워크로 가는 경로가 3개 있다. 경로 A는 R1–R5가 10 Gbps, R5–R4가 1 Gbps인 링크, 경로 B는 R1–R4를 직접 잇는 100 Mbps 링크, 경로 C는 R1–R2, R2–R3, R3–R4가 모두 1 Gbps인 링크이다. 각 링크의 비용을 '참조 대역폭 10 Gbps ÷ 링크의 대역폭'으로 하고, R4부터 앞의 비용은 어느 경로든 같다고 한다. R1이 선택하는 경로는?
  13. NAPT를 하는 라우터(외부 주소는 198.51.100.7)에 '외부 TCP 8080번 포트에 도착한 통신을 내부 웹 서버 192.168.1.20의 80번 포트로 전달한다'는 포트 포워딩(목적지만 변환하는 정적 설정)을 했다. 인터넷상의 단말 203.0.113.9가 출발지 포트 51000으로 198.51.100.7의 8080번 포트에 접속했을 때, 웹 서버가 받는 패킷의 목적지와 출발지 조합은?
  14. 라우터의 인터페이스에, 들어오는 패킷을 위에서부터 차례로 검사하는 ACL을 설정했다. 규칙 1은 '목적지 10.0.0.10의 TCP 443번 포트로 가는 통신을 허용', 규칙 2는 '출발지가 192.168.1.0/24인 통신을 모두 거부', 규칙 3은 '출발지가 192.168.0.0/16이고 목적지가 TCP 80번 포트인 통신을 허용'이며, 그 밖의 규칙은 없다. ㄱ '192.168.1.5에서 10.0.0.10의 TCP 443번 포트로', ㄴ '192.168.1.5에서 10.0.0.20의 TCP 80번 포트로', ㄷ '192.168.2.5에서 10.0.0.20의 TCP 80번 포트로', ㄹ '192.168.2.5에서 10.0.0.20의 TCP 22번 포트로'의 4개 패킷 중 통과할 수 있는 것을 모두 고른 것은?
  15. traceroute에서 출발지로부터 세어 4번째 라우터가 ICMP 시간 초과(Time Exceeded) 메시지를 돌려보내게 하려고 보내는 패킷의 IP 헤더 TTL 값은?

이 용어가 포함된 비교

관련 용어

패킷(Packet) IP 주소(IP Address) 기본 게이트웨이(Default Gateway) 라우팅(경로 제어) MAC 주소(MAC Address) TCP(전송 제어 프로토콜) IPv4 IPv6 OSPF(Open Shortest Path First) 서브넷 마스크(Subnet Mask)

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