SDN(소프트웨어 정의 네트워킹)은 현대적인 네트워크 기술과 다양한 애플리케이션 개발을 위한 핵심 기술로 자리매김하고 있습니다.
최근 멀티미디어 콘텐츠 소비 증가, 모바일 기기 사용 확대, 그리고 클라우드 컴퓨팅 수요 증가는 보다 유연하고 효율적인 네트워크 구조에 대한 필요성을 더욱 부각시켰습니다.
이러한 경향으로 인해 기존 네트워크 아키텍처는 예측 불가능한 트래픽 패턴과 특정 리소스에 대한 갑작스러운 수요 증가에 효과적으로 대응하기 어려워졌습니다.
변동하는 네트워크 요구 사항에 맞춰 인프라를 확장하는 데에는 상당한 비용과 복잡성이 따르므로, 이를 해결하기 위한 새로운 접근 방식이 요구되었습니다.
SDN은 이러한 문제를 해결하기 위해 제어 영역과 데이터 영역을 분리하는 방식으로 개발되었습니다. 이를 통해 네트워크는 변화하는 요구 사항에 자동으로 적응하여 전체적인 성능과 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 이제 SDN이 무엇인지 자세히 알아보겠습니다.
SDN이란 무엇인가?
소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)은 네트워크 관리자가 개별 네트워크 장비를 일일이 설정하는 대신 소프트웨어를 사용하여 네트워크 장비의 동작을 정의하고 제어할 수 있도록 하는 최신 네트워크 구조입니다.
네트워크 기능 가상화(NFV)와 함께 사용될 때가 많으며, 네트워크의 유연성과 비용 효율성을 더욱 향상시키는 데 기여합니다. 또한, 네트워크 인텔리전스를 중앙에서 관리할 수 있어 네트워크 문제 해결 및 모니터링이 훨씬 수월해집니다.
SDN의 구조
SDN 구조는 일반적으로 애플리케이션 레이어, 제어 레이어, 데이터 레이어의 세 가지 주요 레이어로 구성됩니다.
이미지 출처: Sotirios Goudos
- 애플리케이션 레이어: SDN 구조의 최상위 레이어로서, 네트워크의 바람직한 동작을 정의하는 역할을 합니다. 이 레이어의 애플리케이션에는 트래픽 엔지니어링 도구, 보안 정책, 또는 가상 네트워크 오버레이 등이 포함될 수 있습니다.
- 제어 레이어: 애플리케이션 레이어에서 정의된 정책 및 규칙을 구현하는 역할을 담당합니다. 일반적으로 데이터 레이어의 네트워크 장치와 통신하는 중앙 컨트롤러 형태로 구현됩니다.
- 데이터 레이어 또는 인프라 레이어: 스위치 및 라우터와 같은 물리적인 네트워크 장비로 구성되며, 네트워크를 통한 데이터 트래픽 전달을 담당합니다.
Northbound 및 Southbound 인터페이스는 서로 다른 레이어 간의 원활한 통신을 지원합니다. 이 세 가지 레이어가 통합되어 네트워크가 효율적으로 협력하고 작동할 수 있게 합니다.
SDN 작동 방식
SDN 네트워크에서 제어 영역과 데이터 영역은 분리되어 있습니다. 제어 영역은 네트워크를 통해 트래픽이 어떻게 전달될지 결정하고, 데이터 영역은 이러한 결정에 따라 실제 트래픽 전달을 수행합니다.
이미지 출처: Jun Luo
제어 영역은 일반적으로 단일 서버 또는 서버 그룹에서 실행되는 소프트웨어 애플리케이션인 중앙 컨트롤러를 통해 구현됩니다. 이 컨트롤러는 네트워크의 전체적인 상황을 파악하고, 이를 바탕으로 트래픽 전달 방법을 결정합니다. 이러한 작업은 “전달 요소” 또는 “스위치”라고 불리는 네트워크 데이터 영역 요소와 상호 작용하여 이루어집니다.
SDN 네트워크의 스위치는 일반적으로 “개방형”입니다. 즉, 트래픽 전달을 위한 고정된 규칙으로 미리 설정되어 있지 않고, 외부 소프트웨어에 의해 제어 및 프로그래밍이 가능합니다. 따라서 컨트롤러는 원하는 방식으로 트래픽을 전송하도록 스위치를 유연하게 구성할 수 있습니다.
스위치를 제어하기 위해 컨트롤러는 사우스바운드 API를 사용하여 스위치와 통신합니다. 사우스바운드 API는 컨트롤러가 스위치에 명령을 보내고 상태 정보를 받을 수 있는 일련의 프로토콜과 인터페이스를 제공합니다. 또한 컨트롤러는 노스바운드 API를 사용하여 클라우드에서 실행되는 애플리케이션과 같이 네트워크를 사용해야 하는 상위 수준의 애플리케이션 및 시스템과 통신합니다.
이러한 방식으로 컨트롤러는 네트워크의 “두뇌” 역할을 하면서 트래픽 전달 방법을 결정하고, 이러한 결정을 스위치에 전달하여 네트워크의 “근육” 역할을 수행하도록 지시합니다. 스위치는 컨트롤러의 지시에 따라 트래픽을 전달합니다.
SDN의 특징
SDN은 기존 네트워크 구조와 구별되는 몇 가지 주요 특징을 가지고 있습니다.
- 유연성: 네트워크 장비를 물리적으로 재구성할 필요 없이 네트워크 변경이 가능하므로, 네트워크 관리자가 변화하는 요구 사항과 상황에 신속하게 대응할 수 있습니다.
- 프로그래밍 가능성: API 또는 기타 소프트웨어 개발 도구를 사용하여 네트워크 동작을 프로그래밍 방식으로 제어할 수 있습니다. 이를 통해 네트워크 작업을 더욱 쉽게 자동화하고 다른 시스템과 통합할 수 있습니다.
- 추상화: SDN 구조에서 제어 영역은 트래픽을 전달하는 데이터 영역과 분리되어 있습니다. 따라서 엔지니어는 트래픽 전달 장비에 영향을 주지 않고 네트워크 작동 방식을 쉽게 변경할 수 있습니다.
- 가상화: 네트워크 리소스 가상화가 가능하여 관리자가 필요에 따라 가상 네트워크를 생성할 수 있습니다. 이는 네트워크 리소스 수요가 매우 유동적인 클라우드 컴퓨팅 환경에서 특히 유용합니다.
위에 언급된 특징 외에도 SDN 사용의 주요 이점은 기업이 소프트웨어를 통해 물리적 네트워크 인프라를 시뮬레이션하여 전체 자본 지출(CAPEX) 및 운영 지출(OPEX)을 줄일 수 있다는 점입니다.
SDN 구조 유형
일반적으로 다양한 네트워크 유형은 SDN에 대해 서로 다른 접근 방식을 요구할 수 있습니다.
예를 들어, 다양한 장치와 복잡한 토폴로지를 가진 대규모 기업 네트워크는 중앙 집중식 SDN과 분산형 SDN의 요소를 결합한 하이브리드 SDN 구조의 이점을 누릴 수 있습니다. 반대로, 중앙 집중식 SDN 설계는 장치 수가 적고 토폴로지가 단순한 소규모 네트워크에서 효율적으로 작동할 수 있습니다.
다양한 옵션을 신중하게 평가하고 조직의 요구 사항에 가장 적합한 구조를 선택하는 것이 중요합니다. SDN은 주로 5가지 구조 모델을 사용합니다.
#1. 중앙 집중식 SDN
중앙 집중식 SDN 구조에서는 모든 제어 및 관리 기능이 단일 중앙 컨트롤러로 통합되어 관리자가 네트워크 동작을 쉽게 정의하고 제어할 수 있습니다. 하지만 단일 실패 지점이 될 수도 있다는 단점이 있습니다.
#2. 분산형 SDN
이 구조 유형에서는 제어 기능이 여러 컨트롤러에 분산되어 안정성은 향상되지만, 네트워크 관리가 더 복잡해질 수 있습니다.
#3. 하이브리드 SDN
하이브리드 SDN 구조 모델은 중앙 집중식 및 분산형 SDN의 요소를 결합합니다. 네트워크 요구 사항에 따라 일부 기능에는 중앙 집중식 컨트롤러를 사용하고, 다른 기능에는 분산 컨트롤러를 사용할 수 있습니다.
#4. 오버레이 SDN
오버레이 구조는 VXLAN 또는 NVGRE와 같은 가상 네트워킹 기술을 사용하여 기존 물리적 네트워크 위에 논리적 네트워크를 생성합니다. 이를 통해 관리자는 쉽게 생성, 수정 및 삭제할 수 있는 가상 네트워크를 구축할 수 있습니다.
#5. 언더레이 SDN
언더레이 구조는 MPLS 또는 세그먼트 라우팅과 같은 기술을 사용하여 기존 네트워크 인프라를 활용하여 네트워크 장치 간에 가상 링크를 생성하고 가상 네트워크를 구축할 수 있도록 지원합니다.
학습 자료
다양한 옵션이 제공되므로 SDN 관련 개념을 학습하는 데 가장 적합한 자료를 선택하는 것이 어려울 수 있습니다. 따라서 다양한 자료를 시도하여 자신에게 가장 적합한 자료를 찾는 것이 좋습니다.
#1. SDN 단기 집중 과정 실습
Udemy 플랫폼에서 제공되는 과정입니다. 이 과정은 SDN 및 OpenFlow 기반 네트워크 프로그래밍에 대한 실질적인 경험을 얻을 수 있는 좋은 방법입니다. 또한 미터 테이블(QoS) 및 그룹 테이블(로드 밸런서, 스니퍼)과 같은 다양한 고급 OpenFlow 개념도 다룹니다.
SDN 및 관련 기술에 대해 더 자세히 알고 싶어 하는 모든 사람에게 이 과정을 적극적으로 추천합니다. 기본적인 네트워킹 지식만 있다면 이 과정을 시작하는 데 충분합니다.
#2. SDN: 소프트웨어 정의 네트워크
이 책은 OpenFlow, OpenStack 및 ONOS를 포함한 SDN의 핵심 기술 및 프로토콜에 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 기술을 사용하여 네트워크를 구축하고 관리하는 방법에 대한 자세한 예시를 제공합니다.
또한 문제 해결 및 보안 고려 사항을 포함하여 SDN 네트워크를 설정하고 관리하는 데 유용한 팁을 제공합니다.
#3. SDN 및 NFV 간소화
이 책은 SDN 및 NFV의 이점, 기술 및 응용 프로그램을 포함한 포괄적인 개요를 제공합니다. 핵심 사항을 명확히 설명하고, 이러한 기술이 업계에서 어떻게 사용되는지 보여주는 실제 사례와 사례 연구도 포함되어 있습니다.
저자는 SDN 및 NFV의 핵심 개념을 명확하고 간결하게 설명하여 모든 수준의 기술 전문 지식을 가진 독자가 쉽게 이해할 수 있도록 했습니다.
#4. 소프트웨어 정의 네트워크
이 책은 기술을 구현하고 활용하는 개인의 관점에서 SDN을 깊이 있게 소개합니다.
초보자라도 전체 SDN 구조를 이해하는 데 매우 유용한 자료입니다. 또한 확장 가능한 환경을 위해 업계 표준을 사용하여 네트워크를 설계하는 방법도 설명합니다.
#5. SDN 및 NFV: 필수 사항
SDN 및 NFV에 대한 탄탄한 기초를 제공하는 잘 쓰여진 안내서로, 모든 수준의 기술 전문 지식을 가진 독자에게 적합합니다.
SDN 개념을 배우는 가장 좋은 방법은 SDN 도구 및 기술을 직접 경험해 보는 것입니다. Mininet과 같은 도구와 RYU와 같은 컨트롤러를 사용하여 간단한 SDN 환경을 설정하고 소프트웨어를 사용하여 네트워크 트래픽을 제어하는 실험을 할 수 있습니다.
마무리
SDN은 네트워크를 더욱 유연하고 효율적으로 만들어서 현대적인 디지털 환경에서 매우 중요한 기술입니다.
기존 네트워크에서는 제어 영역과 데이터 영역이 밀접하게 연결되어 있어서, 제어 영역을 변경하려면 데이터 영역도 변경해야 했습니다. 이로 인해 특히 크고 복잡한 네트워크에서는 네트워크 변경이 어렵고 시간이 많이 걸렸습니다.
SDN을 사용하면 제어 영역이 데이터 영역에서 추상화되므로, 네트워크 동작을 프로그래밍 방식으로 쉽게 제어하고 최적화할 수 있습니다. 이는 워크로드를 신속하게 프로비저닝 및 디프로비저닝해야 하는 클라우드 컴퓨팅 환경과 같이 빠르고 쉽게 네트워크를 변경해야 하는 환경에서 특히 유용합니다.
이 글이 SDN과 해당 구조에 대해 배우는 데 도움이 되었기를 바랍니다.
최고의 에이전트 없는 네트워크 모니터링 도구에 대해 알아보는 데에도 관심이 있을 수 있습니다.