경로 벡터 알고리즘 (Path Vector Algorithm)
경로 벡터 알고리즘은 주로 외부 라우팅에서 사용되는 라우팅 기법으로, 네트워크의 경로를 단순히 거리나 비용으로 표현하지 않고, 경로 자체를 벡터(집합)로 유지하여 경로 정보를 관리합니다. 이는 라우팅 정책을 반영하여 네트워크 경로를 세부적으로 제어할 수 있게 합니다.
1. 경로 벡터 알고리즘의 기본 개념
- 경로 벡터(Path Vector): 각 라우터가 목적지까지의 경로와 해당 경로를 통해 거쳐야 하는 중간 라우터들의 목록을 포함하는 정보입니다.
- 주요 원리:
- 라우터는 자신이 관리하는 네트워크(AS, Autonomous System)의 경로를 이웃 라우터에 전달합니다.
- 전달받은 경로에 자신의 AS 정보를 추가하여 다시 다른 라우터로 전달합니다.
- 이를 통해 경로 루프(Loop)를 방지하고, 각 경로에 정책(Policy)을 적용할 수 있습니다.
2. 작동 순서
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경로 정보 교환:
각 라우터는 이웃 라우터와 자신의 네트워크 경로 정보(목적지, AS 경로 등)를 교환합니다. -
경로 벡터 생성:
라우터는 이웃으로부터 받은 경로에 자신의 AS 정보를 추가하여 경로를 확장합니다.
예:AS1 → AS2 → AS3 → 목적지 -
정책에 따른 경로 선택:
라우터는 자신이 설정한 정책에 따라 여러 경로 중 최적 경로를 선택하거나 특정 경로를 배제할 수 있습니다. -
경로 업데이트:
선택된 최적 경로 정보를 이웃 라우터에 전달하며, 이를 반복적으로 수행합니다.
3. 경로 벡터 알고리즘에서 정책 반영 방법
경로 벡터 알고리즘은 경로 정보와 정책을 결합하여 네트워크 운영을 세부적으로 제어할 수 있습니다. 이를 가능하게 하는 주요 요소는 다음과 같습니다:
(1) 정책 구현 요소
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AS-Path:
- 경로에 포함된 AS의 순서를 나타냅니다.
- 관리자는 특정 AS를 포함하거나 제외하도록 경로를 선택할 수 있습니다.
- 예: 특정 AS를 거치지 않는 경로를 선택하여 보안성 강화.
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Community Attribute:
- 라우팅 정책을 집단적으로 적용하기 위해 경로에 메타데이터를 추가.
- 예: 특정 경로에 우선순위를 부여하거나 낮은 우선순위로 설정 가능.
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MED (Multi-Exit Discriminator):
- 다중 경로 중 특정 경로를 선호하도록 설정.
- 예: 같은 AS 내부에서 트래픽을 더 적합한 경로로 유도.
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Local Preference:
- AS 내부에서 경로를 선호하는 우선순위를 설정.
- 숫자가 클수록 우선순위가 높음.
(2) 정책 반영 과정
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필터링:
- 특정 조건에 따라 경로를 차단하거나 허용.
- 예: 신뢰할 수 없는 AS를 포함한 경로를 제외.
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우선순위 부여:
- 경로 속성(Local Preference, MED 등)을 기반으로 가장 적합한 경로를 선택.
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트래픽 제어:
- 특정 트래픽을 특정 경로로 유도하여 대역폭 활용 최적화.
- 예: QoS(Quality of Service)에 따라 고품질 경로 선택.
4. 경로 벡터 알고리즘의 장점
- 정책 기반 라우팅 지원:
- 경로에 대한 세부적인 정책 제어가 가능하며, 네트워크 운영의 유연성이 높음.
- 루프 방지:
- AS-Path 정보를 기반으로 경로 루프를 효과적으로 방지.
- 스케일링 가능성:
- 대규모 네트워크에서도 효율적으로 경로 관리 가능.
5. 대표 프로토콜: BGP (Border Gateway Protocol)
경로 벡터 알고리즘은 주로 BGP(Border Gateway Protocol)에서 구현됩니다.
- BGP는 외부 게이트웨이 프로토콜(EGP, Exterior Gateway Protocol)로, AS 간의 라우팅을 담당합니다.
- 경로 속성(attribute)을 활용해 다양한 정책을 적용 가능.
BGP에서의 정책 설정 예시
- 출발지 기반 필터링: 특정 AS로부터 온 경로를 차단.
- AS-Path 프리펜딩(Prepending): 특정 경로에 AS 정보를 추가해 덜 선호되는 경로로 설정.
- Traffic Engineering: 트래픽 분산 및 특정 경로로의 유도.
6. 경로 벡터 알고리즘의 한계 및 개선 방향
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한계:
- 정책 설정 복잡성 증가.
- 경로 정보의 증가로 인해 메모리 및 처리 오버헤드 발생.
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개선 방향:
- SDN(Software-Defined Networking) 기반 경로 관리로 자동화 및 최적화.
- AI 기반 경로 최적화 및 실시간 정책 조정 기술 도입.
경로 벡터 알고리즘은 특히 복잡한 네트워크에서 정책 기반 라우팅을 효과적으로 구현할 수 있는 강력한 도구입니다. BGP와 같은 프로토콜을 통해 경로 선택 및 관리에 있어 유연성과 확장성을 제공합니다.
