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IT Tech/Network

SDN과 OpenFlow 의 배경과 전망




SDN과 OpenFlow 의 배경과 전망






1. IT 산업의 Trend

    • 80년대 컴퓨팅, 2000년대 Network, 2010년대 클라우딩으로 산업의 중심이 이동
    • 클라우드 서비스, 모바일 서비스, 스마트 TV, BIG Data, 사물인터넷 등 상이한 특성의 인터넷 서비스 증가는 서비스의 환경에 따라 동적으로 제어될 수 있는 유연한 구조의 요구 증대를 유발
    • 반도체 기술의 발달 역시 Special Purpose HW 기반에서 고성능 General Purpose HW 기반에 SW로 차별화를 구현하는 방식




    2. SDN 등장 배경

    • Network 산업의 폐쇠성
      - Cisco 장비에 Junior OS를 설치할 수 있는가?
      - 이기종 벤더가 쉽게 통합 될 수 있는가?

    • 인프라의 강건성(Roubust)
      인프라의 동작이 다양한 서비스와 환경에 따라 동적으로 제어(Programable)될 수 있는가?
      - 망의 재구성을 위해 분산된 모든 노드의 회선을 운영자가 직접 수정 해주어야 함
      - 현재 네트워크 장비는 각각이 여러 계층에 걸친 수많은 프로토콜(현재 10000 여개)을 지 원하여 동작하도록 하는 구조로 관리나 운영이 복잡하고 Human Error가 발생도 빈범함. 결과적으로 OPEX 상승의 주원인이 됨.

    • 결과적으로 사용자가 원하는 설정이나 제어를 자유롭게 하는 데에 한계가 노출. 네트워크 장비 업체에 의해 주어진 인터넷 환경에서 서비스를 제공했던 ISP 업자들의 이러한 제약으로부터 자유로워지고 싶은 새로운 패러다임을 요구
      SDN











    3. SDN의 등장과 ONF

    • SDN의 기술배경
      - 전형적으로 낮은 성능의 CPU가 장착된 HW 스위치에서 네트워크 제어 기능(Control Plane)이 개발되고 실행될 수 있는 환경을 분리

      - SDN은 라우터나 스위치 등의 기본 네트워크 장비에 관계없이 사용자가 통제 권한을 가지며, 별도의 소프트웨어 컨트롤러가 트래픽 흐름을 제어하는 사용자 중심의 네트워크를 의미


      - 하나의 물리적 네트워크에 상이한 성격의 다수의 서비스가 가능 해지고, 관리의 중앙집중화가 이루어져 빠른 시간 내에 장애의 원인 규명 및 보수가 가능해짐


      -  토폴로지 관리를 Controller에서 Virtual Machine 상에서 처리하기 때문에 NFV 가 가능

    • ONF (Open Network Foundation) 설립
      - 2011년 3월 22일- 비영리, 상호 이익을 바탕- 2명의 창립자인 UC 버클리 대학 교수인 Scott Shenker와 스탠포드 대학 교수인 Nick McKeown과 6개 회사 도이치 텔레콤, 페이스북, 구글 마이크로소프트, 버라이즌, 야후로 구성
      - 현재 772개의 회원사를 보유, 국내는 ETRI, KT, 삼성, SKT가 가입



    4. SDN과 Legacy 인터넷 장비의 비교





      5. SBI & NBI

      • SouthBound Interface Protocol
        - 컨트롤러와 네트워크 장비간의 통신을 위한 프로토콜로 ONF가 주축이 된 OpenFlow가 사용됨
        - 시스코는 시장을 고려 이전과 같은 패턴으로 자사만의 프로토콜인 OpFlex를 발표 (14/04)

      • NorthBound Interface Protocol
        - REST Protocol, ...


      ☞  ONF는 설립 후 현재까지 제어평면과 전달 평면의 분리 여부와는 상관없이, SouthBound Interface 즉, 네트워크 장비를 프로그래밍할 수 있는 인터페이스에 초점을 맞추었고, 그 결과 2014년 현재 OpenFlow V1.4가 발표.

      ☞  지금까지 발표된 시제품은 모두 OpenFlow V1.0을 지원하며, MPLS-TE를 (T-SDN) 일부 지원하기 위해서는 적어도 V1.4기반에서 구현되어야 함.








      6. OpenFlow Switch의 구조

      • OpenFlow Switch- 장비는 궁극적으로 Flow를 관리자의 요구에 맞게 처리하면 됨
      • 기존의 복잡한 DB와 Management를 수행했던 장비는 Flow Table만을 관리






      7. SDN 과도기

      • Hybrid SDN
        - 기존의 Legacy망에서 SDN망으로 이동은 점진적으로 이루어져야 함 --> 과도기
        - 기 구현된 장비에 SDN SBI를 지원하기 위한 Secure Channel을 통한 OpenFlow를 탑재해서 SDN Controller에 반응하면서 기존의 네트워크 통신이 이루어짐

      • 다양한 SouthBound Interface Protocol
        - TL1, SNMP, NETCONF

      • LegacyFlow
        - 현재 이미 설치된 장비나 기 구현된 장비 또는 SDN을 지원하지 않은 CHIP이 대다수이다. 이러한 장비가 SDN망의 Controller와 연동 하기 위해서 OpenFlow 프로토콜을 SW로 구현하고 Flow 테이블을 서비스에 맞게 해석 미들웨어 API를 사용하여 정합하는 방식이 사용될 듯 하다.
        - 과도기의 Controller는 OpenFlow 뿐만 아니라 SNMP, NETCONF 등 기존에 널리 쓰이는 프로토콜을 통해서 Flow 테이블을 전달 할 수 있도록 한다.


      8. 고려사항

      • 중앙집중식 컨트롤러
        OpenFlow Switch에 주어진 트래픽과 일치하는 Flow 항목이 없는 경우, 해당 트래픽을 Controller에게 넘겨서 처리하기 때문에 수반되는 지연 (수십~수백ms)   --> 공급업체들의 통상적인 설치에서는 엔드포인트가 컨트롤러에게 알려져 있기 때문에 플로우 테이블을 미리 완성해서 해결

      • 컨트롤러 표준의 부재
        - 현재 Controller 의 표준은 없다. 결국 각 업체들마다 자사 목표 시장의 필요사항을 가장 잘 충족시키는 컨트롤러를 제시
        - ISP 마다 다른 컨트롤러를 사용할 경우?








      9. SDN 전망

      • 도입시 기대효과
        - 현재 40~50%인 네트워크 자원의 활용도를 100%로 끌어 올릴 수 있다. (구글)
        - EAST-WEST 트래픽을 혁신적으로 줄일 수 있다.
        - SDN을 도입한 ISP는 최대 50%까지 비용 절감을 할 수 있다.
        (ex, NTT컴즈는 본사와 해외 데이타센터간 네트워크 연결하기 위해 5일 가량이 소요됐지만 SDN도입 후 수 분 내에 완료할 수 있었다)

      • ASIC으로 구현되는 OpenFlow 빅스위치사의 CEO는 Broadcom의 Trident II 칩에 기대를 걸고 있다.

      • 저가의 HW웨어에 고가의 SW 플랫폼으로의 전환
        OpenFlow를 지원하는 Chip과 SW가 없는 White Box 장비 (ex BareMetal WhiteBox)

        --> 보편화 될 경우 CISCO사가 가장 큰 타격이 될 수 있다. (OpenFlow에 반대하고 자사만의 프로토콜을 선택한 이유?)
      • 창조적 서비스
        제공되는 HW 를 이용해서 프로그래밍을 할 수 있기 때문에 보다 다양한 서비스가 가능하다.
        (안드로이드 플랫폼에 개발되는 다양한 앱)- 결국 CISCO로 대변되는 속칭 대마(?)들은 Controller 시장에서 맞붙게 되고, 창조를 기치로 수많은 애플리케이션(트래픽 엔지니어링, 네트워크 감시, 보안통제 등) 개발 업체들이 등장할 것
      • SDN의 세상은 무섭게 다가오고 있다. (ONF 관계자, 4~6년 후)
        노키아의 사례를 관과하지 말자.










      [참고자료]
      구글링 여기저기에서...



      [덧붙히는 글]

      SDN이 화두입니다. 여기를 가도 저기를 가도 SDN 얘기가 심심찮게 들립니다. 그래서 도대체 SDN이 뭐하는 놈인가.. 구글링(?)을 했고 그 결과를 가볍게 정리한 결과물입니다.


      긴 시간 리서치를 한 사항은 아니므로 깊이 있게 다룬 내용은 아니고 탄생 배경과 전망에 이르는 간단한 소개 자료에 가깝습니다. 개인적으로 T-SDN쪽에 관심이 있는데, 이 분야는 정착하는 데 적잖은 복병이 숨어 있는 것 같습니다. 다시 말해 SDN의 세상은 가시적이지만 T-SDN은 다소 회의적인 것이 CISCO사를 비롯한 대마(?)들의 독자적인 행보 때문입니다. 뭐 어찌됐든 지금 네트워크 산업의 폐쇄적이고 더딘 발전은 인정해야겠지요. 그 변화의 마중물이 SDN이 될지는 더 지켜봐야겠습니다.