[멀티캐스트 라우팅] SBT vs. CBT/GST

1. Source-Based Tree (최단 경로 트리, SPT)

"각 송신원(Source)을 뿌리(Root)로 하여 수신자까지 뻗어 나가는 개별 트리"

• 동작 원리: 멀티캐스트 데이터를 전송하는 각 송신원의 IP 주소를 기준으로 수신자까지의 최단 경로를 계산하여 트리를 구성합니다.
• 상태 정보(Notation): 라우터는 송신원($S$)과 멀티캐스트 그룹($G$)의 쌍으로 이루어진 $(S, G)$ 상태 정보를 유지합니다.
• 장점 (최적 경로): 송신원과 수신자 간의 경로가 최단 경로(Shortest Path)이므로 전송 지연(Latency)이 최소화됩니다.
• 단점 (메모리 부하): 동일한 그룹($G$)에 데이터를 보내는 송신원($S$)이 100개라면, 네트워크 내 라우터들은 100개의 $(S, G)$ 라우팅 엔트리를 유지해야 하므로 라우터의 메모리 및 리소스 소모가 극심합니다.
• 적용 프로토콜: PIM-DM (Dense Mode), PIM-SSM, PIM-SM의 최단경로 전환(SPT Switchover) 이후 단계

2. Group Shared Tree (공유 트리, RPT)

"네트워크 내 특정 라우터를 중심축(RP)으로 삼아 모든 송신원이 공유하는 트리"

• 동작 원리: 네트워크의 핵심 위치에 랑데부 포인트(RP, Rendezvous Point) 또는 코어(Core) 라우터를 지정합니다. 모든 송신원은 일단 RP로 데이터를 보내고, RP를 뿌리(Root)로 하여 수신자들에게 트리가 뻗어 나갑니다.
• 상태 정보(Notation): 송신원을 구분하지 않고 멀티캐스트 그룹($G$)에 대한 정보만 유지하므로 $(*, G)$ 상태 정보를 갖습니다. (여기서 $*$는 모든 송신원을 의미)
• 장점 (확장성 확보): 송신원이 몇 개이든 라우터는 $(*, G)$ 엔트리 하나만 유지하면 되므로 라우팅 테이블 크기가 획기적으로 줄어들어 대규모 네트워크에 적합합니다.
• 단점 (비효율적 경로): 송신원과 수신자가 물리적으로 가깝더라도 반드시 RP를 거쳐야 하므로 Sub-optimal 라우팅(최적 경로 우회) 및 전송 지연이 발생할 수 있으며, RP에 트래픽이 집중되는 병목(Bottleneck) 현상이나 단일 장애점(SPOF) 문제가 존재합니다.
• 적용 프로토콜: PIM-SM (Sparse Mode), CBT (Core-Based Tree)

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3. 핵심 비교 요약

구분	Source-Based Tree (SPT)	Group Shared Tree (GST / RPT)
트리의 뿌리(Root)	데이터 송신원 (Source)	랑데부 포인트 (RP) / Core
라우팅 상태 표기	$(S, G)$	$(*, G)$
라우터 메모리 부하	높음 (송신원 수에 비례하여 증가)	낮음 (그룹 당 1개만 유지)
전송 지연(Latency)	낮음 (최단 경로)	높음 (RP를 경유하는 우회 경로)
적합한 환경	송신원이 적고, 수신자가 밀집된 환경	송신원과 수신자가 광범위하게 분산된 환경

 

문제. 멀티캐스트 라우팅의 데이터 전송 경로를 결정하는 트리 구조에 대한 설명으로 가장 적절하지 않은 것은?

 

① Source-Based Tree는 각 송신원(Source)에서 수신자까지의 최단 경로를 구성하는 $(S, G)$ 상태 정보를 라우터가 유지하므로, 전송 지연은 최소화되나 멀티캐스트 송신원이 증가할수록 라우터의 메모리 부하가 가중된다.

 

② Group Shared Tree는 네트워크 내 특정 라우터를 랑데부 포인트(RP)로 지정하고 이를 중심으로 트리를 구성하는 $(*, G)$ 상태 정보를 유지하여, 라우터의 라우팅 엔트리 유지 부담을 크게 경감시킨다.

 

③ PIM-SM(Sparse Mode) 환경에서는 초기 데이터 전송 시 Group Shared Tree를 사용하여 통신을 시작하지만, 트래픽 양이나 설정에 따라 수신측 라우터(Last-hop Router)의 판단하에 Source-Based Tree로의 경로 전환(SPT Switchover)을 수행할 수 있다.

 

④ Source-Based Tree는 트리 구성의 기준점이 송신원이 되므로 다수의 송신원이 존재하는 대규모 통신 환경에서 Group Shared Tree에 비해 라우팅 테이블 크기가 기하급수적으로 감소하여 확장성(Scalability) 측면에서 더욱 유리하다.

 

정답: ④

[해설]

• 요건 체크리스트 (개념/증감/비교)
  • ① 주체 및 효력: SPT의 $(S, G)$ 유지 및 메모리 부하 증가 특성 (적절함)
  • ② 주체 및 효력: GST의 $(*, G)$ 유지 및 메모리 부하 감소 특성 (적절함)
  • ③ 절차 및 예외: PIM-SM의 SPT Switchover 동작 원리 (적절함 - 실무에서 매우 중요한 동작 방식입니다.)
  • ④ 증감 및 비교 반대 (정답): Source-Based Tree는 다수의 송신원이 존재할 경우 라우터가 각 송신원마다 $(S, G)$ 엔트리를 생성해야 하므로 라우팅 테이블 크기가 기하급수적으로 증가합니다. 따라서 확장성 측면에서 불리하며, 대규모 환경에서는 Group Shared Tree가 메모리 효율 면에서 훨씬 유리합니다. (증감 표현을 반대로 서술한 오답 유형)