컨트롤 플레인

Control plane

네트워크 라우팅에서 컨트롤 플레인은 네트워크토폴로지 또는 착신 패킷의 처리를 정의하는 라우팅 테이블 내의 정보를 그리는 라우터 아키텍처의 일부입니다.라우팅 프로토콜 참여와 같은 제어 플레인 기능은 아키텍처 제어 [1]요소에서 실행됩니다.대부분의 경우, 라우팅 테이블에는, 행선지 주소 및 각각에 관련 붙여진 발신 인터페이스의 리스트가 포함됩니다.컨트롤 플레인 로직은 폐기되는 특정 패킷을 식별할 수 있을 뿐만 아니라 Differentiated Services 등의 메커니즘에 의해 높은 서비스 품질이 정의되는 특정 패킷을 우선적으로 처리할 수도 있습니다.

특정 라우터의 실장에 따라서는 컨트롤 플레인에 의해 입력되지만 고속 포워딩 플레인에 의해 패킷 검색 및 처리 방법이 결정되기 위해 사용되는 별도의 포워딩 정보 베이스가 존재할 수 있습니다.

컴퓨팅에서 컨트롤 플레인은 데이터 [2]플레인을 설정 및 셧다운하는 소프트웨어의 일부입니다.반면 데이터 플레인은 데이터 [3]요청을 처리하는 소프트웨어의 일부입니다.데이터 플레인은 포워딩 플레인으로 불리기도 합니다.

이러한 차이는 데이터 플레인이 처리 속도와 단순성 및 규칙성을 위해 최적화되어 있다는 점에서 그 발생원인 네트워킹 분야에서 유용하다는 것이 입증되었습니다.컨트롤 플레인은 커스터마이즈 가능성, 정책 처리, 예외적인 상황 처리 및 일반적으로 데이터 플레인 [4]처리의 용이성과 심플화를 위해 최적화되어 있습니다.[5]

데이터 플레인과 제어 플레인의 개념적인 분리는 수년간 [6]수행되어 왔습니다.초기 예로는 Unix가 있습니다.기본 파일 조작은 열려 있으며 컨트롤 플레인에 대해서는 닫혀 있고 데이터 [7]플레인에 대해서는 읽기 쓰기가 있습니다.

유니캐스트 라우팅 테이블 구축

컨트롤 플레인의 주요 기능은 메인라우팅 테이블에 들어가는 루트를 결정하는 것입니다."Main"은 액티브한 유니캐스트루트를 유지하는 테이블을 나타냅니다.멀티캐스트 라우팅에는 멀티캐스트루트용으로 추가 라우팅 테이블이 필요할 수 있습니다.몇 가지 라우팅 프로토콜(예:IS-IS, OSPF 및 BGP는 루트에 장애가 발생하거나 라우팅 정책이 변경되었을 때 승격되는 후보 루트의 내부 데이터베이스를 유지합니다.

특정의 행선지에의 루트에 관한 정보는, 복수의 다른 정보원에 의해서 제공되는 경우가 있습니다만, 라우터는 라우팅 테이블에 인스톨 하는 「최적의」루트를 선택할 필요가 있습니다.경우에 따라서는, 같은 「품질」의 루트가 복수 존재하는 경우가 있어, 라우터는 그 루트를 모두 인스톨 해, 그 사이에 부하를 분산하는 경우가 있습니다.

라우팅 정보의 소스

라우팅 정보에는, 다음의 3개의 일반적인 소스가 있습니다.

  • 직접 연결된 하드웨어 및 소프트웨어 정의 인터페이스의 상태에 대한 정보
  • 수동으로 설정된 스태틱루트
  • (동적) 라우팅 프로토콜로부터의 정보

로컬 인터페이스 정보

라우터는 입력 인터페이스에 착신하여 출력 인터페이스에 남겨진 트래픽을 전송하며 필터링 및 기타 로컬 규칙에 따릅니다.라우터는 통상, 1 개의 물리 인터페이스(이더넷, 시리얼 등)로부터 다른 물리 인터페이스로 전송 됩니다만, 1 개의 물리 인터페이스상에서 복수의 논리 인터페이스를 정의할 수도 있습니다.예를 들어 물리 이더넷인터페이스는 IEEE 802.1Q VLAN 헤더에 의해 정의된 여러 가상 LAN에 논리 인터페이스를 가질 수 있습니다.

192.0.2.0/24(서브넷마스크 255.255.0) 서브넷 내의 192.0.2.1 등, 인터페이스에 주소가 설정되어 있고, 그 인터페이스가 라우터에 의해서 「업」이라고 간주되고 있는 경우, 라우터는 192.0.2.0/24 에의 직접 접속 루트를 갖게 됩니다.라우팅 프로토콜이 같은 서브넷에 다른 라우터의 경로를 제공한 경우 라우팅 테이블 설치 소프트웨어는 일반적으로 동적 경로를 무시하고 직접 연결된 경로를 선호합니다.

라우터에는 소프트웨어 전용 인터페이스가 있어 로컬로 접속되어 있는 것처럼 취급할 수도 있습니다.예를 들어 대부분의 구현에는 '늘' 소프트웨어 정의 인터페이스가 있습니다.이 인터페이스를 넥스트홉으로 가진 패킷은 폐기되므로 트래픽을 필터링하는 매우 효율적인 방법이 될 수 있습니다.라우터는, 통상은 트래픽을 검사해 필터와 비교하는 것보다 고속으로 라우팅 할 수 있기 때문에, 폐기 기준이 패킷의 행선지 주소인 경우, 명시적인 필터보다 트래픽의 「블랙 홀」이 효율적입니다.

액티브한 한 직접 접속으로 취급되는 다른 소프트웨어 정의 인터페이스는 Generic Routing Encapsulation(GRE; 총칭 라우팅 캡슐화) 또는 Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 등의 터널링 프로토콜과 관련된 인터페이스입니다.루프백 인터페이스는 직접 연결된 인터페이스로 간주되는 가상 인터페이스입니다.

스태틱 루트

라우터 설정 규칙에는 스태틱루트가 포함될 수 있습니다스태틱 루트에는, 행선지 주소, 프리픽스 길이 또는 서브넷마스크, 및 루트의 패킷 송신지의 정의가 최소한으로 설정되어 있습니다.이 정의는 라우터의 로컬인터페이스 또는 라우터가 접속되어 있는 서브넷의 원단에 있는 넥스트홉 주소를 참조할 수 있습니다.넥스트 홉 주소는 직접 연결된 서브넷 상에 있을 수도 있습니다.라우터가 스태틱루트를 사용할 수 있는지 여부를 판단하기 전에 로컬라우팅 테이블 내의 넥스트홉 주소를 재귀적으로 검색해야 합니다.넥스트 홉 주소에 도달할 수 있는 경우 스태틱루트를 사용할 수 있지만 넥스트홉이 도달할 수 없는 경우 루트는 무시됩니다.

스태틱 루트에는 같은 수신처에 대한 최적의 스태틱루트를 선택하기 위해 사용되는 프리퍼런스 팩터가 있는 경우도 있습니다.하나의 애플리케이션은 플로팅 스태틱루트라고 불리며 스태틱루트는 라우팅 프로토콜로부터의 루트보다 우선도가 낮습니다.다이얼업 링크 또는 기타 저속 미디어를 사용할 수 있는 스태틱루트는 다이내믹라우팅 프로토콜이 수신처에 대한 경로를 제공할 수 없는 경우에만 활성화됩니다.

다이내믹 루트보다 우선도가 높은 스태틱루트는 특히 트래픽엔지니어링 원칙을 사용하여 특정 트래픽이 엔지니어링된 서비스 품질로 특정 경로를 통과하도록 하는 경우에도 매우 유용합니다.

동적 라우팅 프로토콜

라우팅 프로토콜을 참조하십시오.라우팅 테이블 매니저는 구현 및 설정 규칙에 따라 다양한 라우팅 프로토콜에 의해 애드버타이즈된 경로에서 특정 경로를 선택할 수 있습니다.

유니캐스트 루트 설치

실장 마다 라우팅 정보의 프리퍼런스가 다릅니다.또, IP 라우터간에 표준화 되어 있지 않습니다.직접 접속된 액티브인터페이스상의 서브넷은 항상 우선이라고 말할 수 있습니다.하지만 그 이상은 차이가 있을 것이다.

일반적으로 실장자는 루트 선택에 대해 수치상의 프리퍼런스를 가지고 있습니다.시스코에서는 이를 어드미니스트레이티브디스턴스라고 부릅니다.프리퍼런스가 낮을수록 루트가 바람직합니다.시스코의 IOS 실장에서는[8] 외부 BGP가 다이내믹라우팅 정보의 가장 우선적인 소스가 되고 Nortel RS는[9] 영역 내 OSPF를 가장 우선시합니다.

설치할 경로를 선택하는 일반적인 순서는 다음과 같습니다.

  1. 루트가 라우팅 테이블에 없는 경우 루트를 설치합니다.
  2. 루트가 기존 루트보다 '구체적인' 경우 기존 루트에 추가하여 설치합니다."More specific"은 프리픽스가 길다는 것을 의미합니다.서브넷 마스크가 255.255.240인 /28 루트는 서브넷 마스크가 255.255.0인 /24 루트보다 구체적입니다.
  3. 루트가 이미 라우팅 테이블에 있는 루트와 동일한 고유성을 가지지만 라우팅 정보의 보다 우선적인 송신원일 경우 테이블 내의 루트를 치환합니다.
  4. 루트가 라우팅 테이블 내의 루트와 동일한 고유성을 가지면서도 같은 프리퍼런스의 송신원으로부터의 경우,
    1. 루트의 메트릭이 기존 루트보다 클 경우 폐기합니다.
    2. 새 루트의 메트릭이 더 낮은 경우 기존 루트를 바꿉니다.
    3. 루트가 동일한 메트릭이고 라우터가 로드셰어링을 지원하는 경우 새로운 루트를 추가하여 로드셰어링 그룹의 일부로 지정합니다.통상, 실장에서는, 같은 행선지에 로드 쉐어링 하는 루트의 최대수가 서포트됩니다.이 최대값이 이미 테이블 내에 있는 경우 보통 새 루트는 폐기됩니다.

라우팅 테이블 대 전송 정보 기반

상세한 것에 대하여는, 전송 플레인을 참조해 주세요.다만, 각 실장에서는, 라우팅 테이블에 인스톨 된 새로운 루트로 Forwarding Information Base(FIB; 전송 정보 베이스)를 갱신하는 독자적인 수단이 있습니다.FIB가 RIB와 일대일 대응일 경우 새로운 루트는 RIB에 있는 후 FIB에 설치됩니다.FIB가 RIB보다 작고 FIB가 해시 테이블 또는 쉽게 업데이트되지 않는 기타 데이터 구조를 사용하는 경우 기존 FIB가 비활성화되어 업데이트된 RIB에서 계산된 새 FIB로 대체될 수 있습니다.

멀티캐스트 라우팅 테이블

멀티캐스트 라우팅은 유니캐스트라우팅을 기반으로 구축됩니다.로컬 라우터를 라우팅할 수 있는 각 멀티캐스트그룹에는 유니캐스트라우팅과 같이 특정 수신처에 대한 것이 아니라 그룹의 넥스트홉을 가진 멀티캐스트라우팅 테이블엔트리가 있어요

멀티캐스트 스태틱루트는 물론 Protocol Independent Multicast(PIM) 등의 프로토콜에서 다이내믹 멀티캐스트루트를 학습할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ ForCES 프레임워크, RFC 3746, Network Working Group, 2004년4월
  2. ^ Do, Truong-Xuan; Kim, Younghan (2017-06-01). "Control and data plane separation architecture for supporting multicast listeners over distributed mobility management". ICT Express. Special Issue on Patents, Standardization and Open Problems in ICT Practices. 3 (2): 90–95. doi:10.1016/j.icte.2017.06.001. ISSN 2405-9595.
  3. ^ Conran, Matt (2019-02-25). "Named data networking: Stateful forwarding plane for datagram delivery". Network World. Retrieved 2019-10-14.
  4. ^ Xia, Wenfeng; Wen, Yoggang; Heng Foh, Chuan; Niyato, Dusit; Xie, Haiyong (2015). "A Survey on Software-Defined Networking" (PDF). Institute of Electrical and Electronics Engineers. 17 (1): 27–46.
  5. ^ Ahmad, Ijaz; Namal, Suneth; Ylianttila, Mika; Gurtov, Andrei (2015). "Security in Software-Defined Networks: A Survey" (PDF). Institute of Electrical and Electronics Engineers. 17 (4): 2317–2342.
  6. ^ Do, Truong-Xuan; Kim, Younghan (2017-06-01). "Control and data plane separation architecture for supporting multicast listeners over distributed mobility management". ICT Express. Special Issue on Patents, Standardization and Open Problems in ICT Practices. 3 (2): 90–95. doi:10.1016/j.icte.2017.06.001. ISSN 2405-9595.
  7. ^ Bach, Maurice J. (1986). The Design of the Unix Operating System. Prentice-Hall.
  8. ^ IP 라우팅 프로토콜에 의존하지 않는 기능, 시스코 시스템즈,2006년 7월
  9. ^ Nortel Ethernet Routing Switch 8600 IP 라우팅 동작 설정, Nortel Networks, 2007년1월