CS 네트워크- dns,routing

DNS와 라우팅 DNS의 이름 해석 과정부터 라우팅의 원리, 그리고 실제 네트워크 경로 결정까지 단계별로 설명

정리 요약

이 문서는 인터넷 통신에서 DNS(Domain Name System) 가 도메인 이름을 IP 주소로 변환하는 과정과,
라우팅(Routing) 이 IP 패킷을 목적지로 전달하기 위해 경로를 선택하는 원리를 설명한다.
DNS는 사람에게 친숙한 이름을 컴퓨터가 이해할 수 있는 주소로 바꾸고,
라우팅은 그 주소를 따라 가장 효율적인 길로 데이터를 전달하는 역할을 한다.
이 두 기능은 인터넷 통신의 시작과 끝을 연결하는 핵심 요소이다.

• DNS 오류(NXDOMAIN, SERVFAIL)는 IP 주소 해석이 실패한 경우이며, 네트워크 문제와 구분해야 한다.
• 라우팅 문제는 경로 손실(Destination Unreachable)이나 지연(High Latency) 형태로 나타난다.
• 네트워크 트러블슈팅 시 nslookup, dig, ping, traceroute 명령을 조합하면 원인 분석이 가능하다.
• 클라우드 환경(AWS, GCP, Azure)에서는 DNS와 라우팅이 각각 독립된 서비스로 관리된다. 예: AWS Route53(DNS), VPC Route Table(라우팅)

1. DNS (Domain Name System)

DNS는 사람이 이해하기 쉬운 도메인 이름(예: example.com)을
네트워크가 이해하는 IP 주소(예: 93.184.216.34)로 변환하는 시스템이다.
이 과정을 이름 해석(Name Resolution) 이라고 한다.

DNS 이름 해석 과정

캐싱 구조

DNS는 성능 향상을 위해 여러 단계에서 캐시(Cache) 를 사용한다.

• 브라우저 캐시 : 최근 접속한 도메인의 IP를 저장
• 운영체제 캐시 (DNS Client) : 시스템 수준의 이름 해석 캐시
• 로컬 DNS 캐시 (Resolver) : ISP 또는 내부 네트워크의 캐시 서버
• TTL(Time To Live) : 캐시 유효 시간으로, 도메인별로 다르게 설정됨

이 캐시 덕분에 동일한 도메인에 대한 반복 요청은 훨씬 빠르게 처리된다.

2. 라우팅 (Routing)

라우팅은 IP 패킷이 네트워크를 따라 목적지까지 도달하는 경로를 결정하는 과정이다. 라우터는 패킷의 목적지 주소를 확인하고, 다음으로 보낼 경로(Next Hop)를 선택한다.

라우팅 과정

1. 패킷 생성 송신자가 데이터를 전송하면 네트워크 계층(IP 계층)에서 패킷이 생성된다.

2. 라우터 확인 패킷의 목적지 IP를 확인하고, 라우팅 테이블을 참조하여 다음 홉을 결정한다.

3. 경로 선택 내부 라우터들은 서로 정보를 교환하며 최적의 경로를 계산한다.

   • 내부망: OSPF(Open Shortest Path First)
   • 외부망(인터넷): BGP(Border Gateway Protocol)

4. 패킷 전달 경로를 따라 여러 라우터를 거치며 목적지 네트워크에 도착한다.

라우팅 테이블 예시

위 예시에서 0.0.0.0/0은 기본 경로(default route)를 의미한다. 라우터는 목적지 IP가 어떤 네트워크에도 속하지 않을 경우, 이 기본 경로를 통해 외부 네트워크로 패킷을 전달한다.

3. DNS와 라우팅의 관계

DNS는 “어디로 갈지”를 알려주는 이름 해석 시스템이고, 라우팅은 “어떻게 갈지”를 결정하는 경로 선택 시스템이다.

• DNS: IP 주소를 찾는 과정
• 라우팅: IP 주소를 따라 데이터가 이동하는 과정

이 두 과정은 순차적으로 수행된다. DNS가 먼저 도메인 이름을 IP로 변환하고, 그 IP를 이용해 라우터들이 실제 경로를 찾아 패킷을 전송한다.