Cloud Networking

클라우드 네트워킹은 클라우드 컴퓨팅 환경에서 리소스들을 연결하고 통신할 수 있게 해주는 인프라를 의미한다.
기존의 물리적 네트워크와 달리, 가상화 기술을 기반으로 하여 더욱 유연하고 확장성 있는 네트워크 구성이 가능하다.
클라우드 서비스의 안정적인 제공과 효율적인 리소스 관리를 위해서는 견고한 네트워크 인프라가 필수적이다.

기본 개념

클라우드 네트워킹은 클라우드 기반 서비스를 사용하여 조직의 직원, 리소스 및 애플리케이션을 연결하는 기업 네트워크를 배포하는 것.
이는 가상 라우터, 방화벽, 네트워크 관리 소프트웨어 등으로 구성된 WAN(Wide Area Network)이다.

주요 특징

  • 가상화된 네트워크 구성 요소 사용
  • 클라우드 서비스 제공업체가 관리하는 물리적 인프라 위에서 동작
  • 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) 기술 활용

주요 네트워크 구성요소

  1. 가상 네트워크(Virtual Network)
    가상 네트워크는 클라우드 환경에서 격리된 네트워크 공간을 제공한다.
    AWS의 VPC(Virtual Private Cloud)나 Azure의 VNet(Virtual Network)이 대표적인 예시.
    이를 통해 사용자는 자신만의 IP 주소 범위, 서브넷, 라우팅 테이블 등을 설정할 수 있다.
  2. 로드 밸런서(Load Balancer)
    네트워크 트래픽을 여러 서버나 리소스에 효율적으로 분산하는 역할을 한다.
    크게 L4(전송 계층)와 L7(응용 계층) 로드 밸런서로 구분되며, 고가용성과 확장성을 제공한다.
  3. 보안 그룹과 네트워크 ACL
    - 보안 그룹: 인스턴스 레벨의 방화벽 역할을 하며, 상태 기반 필터링을 제공한다.
    - 네트워크 ACL: 서브넷 레벨의 보안을 담당하며, 무상태 필터링을 제공한다.

클라우드 네트워킹 서비스

주요 클라우드 네트워킹 서비스에는 다음과 같은 것들이 있다:

  1. 가상 프라이빗 클라우드(VPC): 클라우드 내의 격리된 네트워크 환경
  2. 서브넷: VPC 내의 IP 주소 범위
  3. 라우트 테이블: 네트워크 트래픽의 방향을 결정하는 규칙 집합
  4. 인터넷 게이트웨이: VPC와 인터넷 간의 통신을 가능하게 하는 구성 요소
  5. 로드 밸런서: 트래픽을 여러 인스턴스에 분산시키는 서비스
  6. VPN 및 Direct Connect: 온프레미스 네트워크와 클라우드 간의 연결 옵션

주요 네트워킹 기술

네트워크 연결 옵션

  • VPN(Virtual Private Network): 안전한 암호화된 통신을 제공
  • Direct Connect: 전용선을 통한 온프레미스와 클라우드 간의 직접 연결
  • Peering: 서로 다른 가상 네트워크 간의 직접 연결

소프트웨어 정의 네트워킹(Software-Defined Networking, SDN)

SDN은 네트워크의 제어 계층을 데이터 계층에서 분리하여 중앙에서 네트워크를 관리하고 제어할 수 있도록 하는 네트워크 아키텍처.
이는 전통적인 하드웨어 중심 네트워크 구조에서 벗어나, 소프트웨어를 통해 네트워크를 더 유연하고 효율적으로 제어할 수 있게 해준다.
네트워크 장치의 동작을 프로그래밍 방식으로 제어할 수 있게 해주는 기술이다.

SDN의 핵심 개념
  1. 네트워크 추상화: 물리적 네트워크 인프라를 논리적 서비스로 추상화한다.
  2. 중앙 집중식 제어: 단일 지점에서 전체 네트워크를 관리 및 제어한다.
  3. 프로그래밍 가능성: API를 통해 네트워크 동작을 동적으로 프로그래밍할 수 있다.
SDN의 주요 특징
  1. 중앙집중식 관리: SDN은 네트워크 지능을 통합하여 네트워크 구성과 활동을 전체적으로 파악할 수 있게 한다.
  2. 프로그래밍 가능성: 자동화된 SDN 서비스를 통해 네트워크 기능을 직접 프로그래밍하고 네트워크 리소스를 신속하고 쉽게 구성할 수 있다.
  3. 개방형 연결성: SDN은 개방형 표준을 기반으로 하며, 이를 통해 네트워크 설계를 효율화하고 공급업체 중립적 아키텍처에서 일관적인 네트워킹을 제공한다.
  4. 민첩성: 비즈니스 및 애플리케이션 요구사항이 변화되면 관리자는 필요에 따라 네트워크 구성을 조정할 수 있다.
SDN의 이점
  1. 네트워크 관리의 유연성: 중앙 집중식 제어 평면 덕분에 네트워크 관리자는 전체 네트워크의 상태를 실시간으로 확인하고, 필요에 따라 네트워크 구성을 즉시 조정할 수 있다.
  2. 비용 효율성: SDN은 하드웨어 비용을 절감하고 운영 효율을 개선한다. 네트워크 장비의 구매 및 유지 관리 비용이 감소하며, 소프트웨어 기반의 접근 방식을 통해 기존 네트워크보다 더 많은 트래픽과 서비스를 처리할 수 있다.
  3. 확장성 및 유연성: SDN은 네트워크를 가상화함으로써 물리적인 리소스의 한계에 구애받지 않고 원하는 시기에 필요한 만큼 네트워크 리소스를 확장하거나 축소할 수 있다.
  4. 보안 강화: 중앙 집중식 관리를 통해 네트워크 보안을 강화하고, 빠르게 위협에 대응할 수 있다.
SDN 아키텍처

SDN 아키텍처는 크게 세 개의 계층으로 구성된다:

  1. 애플리케이션 계층: 네트워크 서비스와 비즈니스 애플리케이션이 위치한다.
  2. 제어 계층: SDN 컨트롤러가 위치하며, 네트워크 전체의 논리적 제어를 담당한다.
  3. 인프라 계층: 물리적 및 가상 네트워크 장치들이 위치한다.

이러한 구조에서 SDN 컨트롤러는 네트워크 전체의 상태 정보를 수집 및 유지하고, 애플리케이션 계층에서 요청된 정책이나 서비스를 해석하여 네트워크 장치들에게 구체적인 지시를 전달한다.

SDN의 적용 사례

클라우드 서비스 제공자들은 SDN 기술을 채택하여 데이터 센터 내 네트워크 운영을 최적화하고 있다.
예를 들어, 구글, 아마존, 마이크로소프트와 같은 대형 클라우드 서비스 제공자들은 SDN을 활용하여 서버 간 네트워크 트래픽을 동적으로 관리하고, 자원을 효율적으로 배분한다.

네트워크 기능 가상화(Network Functions Virtualization, NFV)

네트워크 아키텍처의 혁신적인 접근 방식으로, 전통적인 하드웨어 기반 네트워크 기능을 소프트웨어 기반의 가상화된 기능으로 전환하는 기술이다.

NFV는 라우터, 방화벽, 로드 밸런서와 같은 네트워크 기능을 전용 하드웨어에서 분리하여 표준 서버에서 실행되는 소프트웨어로 구현한다. 이를 통해 네트워크 서비스의 유연성, 확장성, 효율성을 크게 향상시키고 비용을 절감할 수 있다.

NFV의 장점
  1. 비용 절감: 전용 하드웨어 대신 표준 서버를 사용하여 장비 및 운영 비용을 줄일 수 있다.
  2. 유연성 및 확장성 향상: 네트워크 기능을 소프트웨어로 구현하여 빠르게 배포하고 확장할 수 있다.
  3. 서비스 혁신 가속화: 새로운 네트워크 서비스를 신속하게 개발하고 배포할 수 있다.
  4. 에너지 효율성: 하드웨어 통합을 통해 전력 소비를 줄일 수 있다.
  5. 벤더 독립성: 표준화된 인터페이스를 통해 다양한 벤더의 솔루션을 통합할 수 있다.
NFV 아키텍처와 구성 요소

NFV 아키텍처는 크게 세 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있다:

  1. 가상화된 네트워크 기능(VNF): 네트워크 기능을 수행하는 소프트웨어 애플리케이션.
  2. NFV 인프라(NFVI): VNF를 실행하기 위한 물리적 및 가상화된 리소스(컴퓨팅, 스토리지, 네트워킹)로 구성된다.
  3. NFV 관리 및 오케스트레이션(MANO): VNF와 NFVI를 관리하고 오케스트레이션하는 프레임워크.
NFV의 적용 사례
  1. 통신 산업: 서비스 제공업체들이 네트워크 서비스를 더 효율적으로 제공하고 비용을 절감하는 데 활용한다.
  2. 의료 분야: 원격 의료 서비스 및 환자 데이터 관리에 사용된다.
  3. 금융 서비스: 보안 강화 및 규제 변화에 대한 빠른 대응을 위해 활용된다.
  4. 소매업: 재고 관리, 고객 분석, 개인화된 마케팅 등에 적용된다.
NFV와 5G

NFV는 5G 네트워크의 핵심 기술로, 네트워크 슬라이싱을 지원하고 서비스 혁신을 가속화한다.

5G 환경에서 NFV는 다음과 같은 이점을 제공한다:

  • 동적 리소스 할당을 통한 네트워크 효율성 향상
  • 서비스 배포 시간 단축
  • 네트워크 슬라이싱을 통한 맞춤형 서비스 제공
  • 에지 컴퓨팅 지원을 통한 지연 시간 감소

성능과 모니터링

  1. 네트워크 성능 지표

    • 지연시간(Latency)
    • 대역폭(Bandwidth)
    • 패킷 손실률(Packet Loss Rate)
    • 처리량(Throughput)

  2. 모니터링 도구 클라우드 제공자들은 네트워크 모니터링을 위한 다양한 도구를 제공한다.
    예를 들어, AWS CloudWatch, Azure Monitor 등이 있다.

네트워크 최적화 전략

  1. CDN(Content Delivery Network) 활용 전 세계적으로 분산된 엣지 로케이션을 통해 콘텐츠를 빠르게 전송할 수 있다.
  2. 자동 스케일링 트래픽 변화에 따라 네트워크 리소스를 자동으로 확장하거나 축소할 수 있다.
  3. 지역 분산 여러 지역에 리소스를 분산 배치하여 지연시간을 최소화하고 가용성을 높일 수 있다.

보안 고려사항

  1. 암호화

    • 전송 중 암호화(SSL/TLS)
    • 저장 데이터 암호화(At-rest encryption)

  2. 접근 제어

    • IAM(Identity and Access Management)
    • 멀티팩터 인증(MFA)
    • 최소 권한 원칙

용어 정리

용어설명

참고 및 출처