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“NFV로 네트워크 효율화·비용 절감 실현”
다양한 네트워크 구성 요소에 가상화 적용 확산
2014년 03월 26일 20:51:31 데이터넷 webmaster@datanet.co.kr

   
기존 네트워크의 한계를 극복해 새로운 트렌드를 신속하게 수용하고 서비스하기 위한 소프트웨어 정의 네트워크(SDN)에 이어 가상화 기술을 기반으로 하드웨어 종속에서 벗어나 소프트웨어를 중심으로 네트워킹을 구현하는 NFV(Network Functions Virtualization)가 또 하나의 네트워크 혁신 견인차로 부상했다.

클라우드 서비스 기술이 NFV에서는 어떻게 다르게 적용해야 하는지 살펴보자. <안종석 나임네트웍스 교육컨설팅팀 전무>

NFV(Network Functions Virtualization)는 발표 이후 짧은 시간임에도 많은 변화가 진행되고 있다. 어떤 벤더는 기존 하드웨어 솔루션 사업을 닫으며 NFV 사업으로 전환을 준비하기도 하고, 통신사업자들도 구체적인 기술 언급이 없는 백서만 발표된 상황에서도 기술 적용을 검토하려고 개념검증(PoC)을 적극 진행하고 있다. 이미 서버 가상화 기술 적용이 일반화되면서 레퍼런스 확인이 쉬운 덕분에 새로운 표준임에도 거부감이 적으며, 비용 절감 가능성과 빠른 비즈니스 모델 서비스 적용 능력을 확인했기 때문이다.

그러나 NFV는 얼핏 쉬워 보이는 표면적인 모습과는 달리 기존의 클라우드 서비스에서 사용하는 가상화 기술의 장점들을 대부분 사용할 수 없다. 또한 통신 시장의 NFV만을 위한 하드웨어와 소프트웨어 기술이 필요하다는 것들이 드러나면서 쉽지 않은 길임을 느끼기도 한다.

가상화 기술은 클라우드 서비스에 적용되면서 자원의 효율적인 배분을 고민하지만 NFV는 가상화를 기반으로 가상머신(VM)간에 실시간 제어와 빠른 IO 성능이 필요한 기술이 중요하다. 클라우드 서비스와 NFV는 가상화를 통한 유사한 기술 기반을 사용하나 목적이 달라 가상화 기술 구현에 있어서 설계 방법이 크게 달라진다.

NFV는 무엇인가
NFV는 네트워크 사업자가 기존의 네트워크 하드웨어 장비들을 가상화해 데이터센터, 네트워크 노드 및 가입자 장비에 위치시킬 수 있는 표준 하드웨어 상에서 네트워크를 구축할 수 있게 하는 것을 목표로 한다. 따라서 새로운 장비 설치 없이도 네트워크상의 다양한 위치로 이동하거나 VM을 통해 네트워크 기능을 구현할 수 있다.

NFV는 또한 클라우드 서비스를 하는 데이터센터의 IT 기술을 기반으로 데이터센터 간을 연동하는 오케스트레이션(Orchestration)을 하는 기술로, 새로운 서비스를 가상망으로 제공할 수 있도록 한다. 이때 서비스 구성요소를 복수의 VM으로 구성한 VNF(Virtualized Network Function)를 탬플릿으로 정의해 프로비저닝한다.

기존의 네트워크 장비 벤더들은 대부분 고유 하드웨어 기반에 자사의 프로토콜 위주로 사용하는 소프트웨어를 설치해 제품을 출시해 왔으나 NFV를 위해서는 새로운 설계가 필요해 보인다. 도이치텔레콤의 경우는 이러한 요구를 백서를 통해 오픈플로우(OpenFlow) 등을 중심으로 제품을 개발하는 아키텍처를 제공하고, 이를 통해 NFV가 요구하는 분야의 기술을 표준으로 제정하려는 노력과 함께 네트워크의 다양한 구성 요소에 이러한 기술을 확장 및 응용해 갈 것으로 예상된다.

주니퍼는 지난해 말 LTE를 서비스하는 EPC 장비 제조 분야를 정리하고 NFV 기술을 구현하는 vEPC 사업을 준비하는 것을 발표한 바 있다. 대부분 주요 네트워크 벤더들은 NFV 솔루션들을 발표하고 있으며, 일부 가상화 기술도 NFV로 발표를 하고 있는 실정이다. 오픈 기반의 SDN 표준화를 만들고 있는 ONF에서도 NFV 활용사례 만들기에 많은 노력을 기울이고 있다.

SDN 표준을 만들고 있는 많은 ONF의 보드멤버들이 동시에 NFV를 위해서도 활동을 하고 있다. 2013년 열린 SDN & 오픈플로우 월드 콩그레스에서는 ONF가 공식적으로 오픈플로우 솔루션을 NFV의 IaaS로 설계하는 것을 발표했다. 실제로 벤더들이 구현하는 NFV 솔루션은 컨트롤 플레인(Control plane)과 데이터 플레인(Data plane)을 분리하는 모습으로 솔루션을 발표하고 있고, 많은 스타트업들의 솔루션도 이런 흐름이 대세가 돼 네트워크 인프라 기술은 대안을 생각하기 어려울 정도로 SDN 적용이 일반화되고 있다.

NFV와 클라우드 서비스
2013년 말 발표된 NFV 백서 v2에서는 가상화하는 영역을 넓혀 서비스 단위로 오케스트레이션을 하는 단위인 VNF(Virtualized Network Function) 개념을 포함한 NFV 아키텍처를 발표했다. 백서의 발표와 동시에 주요 벤더들을 이를 기반으로 많은 시연을 보이고, 일부 적용한 사례까지 발표하기도 했다. NFV 표준화 진행보다 벤더들의 제품이나 솔루션의 준비가 더 빠르다는 착각이 생길 정도로 관련 기술과 솔루션들이 쏟아지고 있는 것이다.

제품이나 솔루션을 전시하는 행사장의 쇼케이스에서 시연하는 NFV는 클라우드 서비스에서 사용하는 VM 마이그레이션 기능이나 처리량 변화의 탄력성, 오케스트레이션 등을 통해 현재 구현 가능한 기술 수준을 보여 주기도 한다. 벤더의 기술별로 현재 부족한 점들을 지적하는 쇼케이스 운영 공개 등을 통해 기술 수준 발표에 신뢰성을 높이기도 한다.

LTE 서비스를 하는 EPC 망의 경우 NFV 적용을 고려한다면, 특정 VNF 서비스를 하는 VM도 많은 수가 필요하고, VM의 생성 위치도 전국적인 망의 서비스를 기반으로 데이터센터들이 연결됨으로써 펼쳐지게 된다. 이때 사용할 수 있는 소프트웨어는 클라우드 서비스에서 사용하는 하이퍼바이저나 클라우드 서비스 관리 플랫폼 등을 사용하는 것이 고려되고 있고, 구현하는 기술들은 IO 성능 등 NFV에 특화된 것들을 사용해야 한다.

하드웨어 어플라이언스 기반의 서비스를 NFV 서비스를 위해 가상화하며 SDN화한 기능은 컨트롤 플레인과 데이터 플레인을 나누면 두 개의 플레인 사이는 오픈플로우 제어 명령들을 실시간으로 주고받아야 한다. VM간에 제어 명령들을 실시간으로 주고받는 등의 VNF 성능 개선을 위해 VM들이 가상 NIC 등의 기능을 다이렉트패스(DirectPath) IO 등을 사용해 기존 처리 경로를 오프로드해 CPU 부담을 줄이고, 처리속도를 높일 수 있다.

하지만 일반적으로 데이터센터를 위해 권장하는 클라우드 서비스 기능을 사용하지 못한다. 그 이유는 하드웨어적인 IO 성능 개선을 위한 많은 기술들이 하이퍼바이저의 VMM(Virtual Machi ne Manager)을 우회해 VMM을 통해 제공되는 가상화의 장점을 사용하지 못하기 때문이다.

빠른 적용을 위한 현실적인 적용 방법을 위해서는 서비스를 두 그룹으로 나눠 생각해 볼 수 있다. 첫째는 하드웨어의 안정성을 높여 구성하는 서비스와 둘째는 일반 하드웨어를 사용해 VM 마이그레이션 시에 서비스 끊김이 수 초간 발생하는 것을 감수하는 하드웨어 구성을 하는 것이다.

그러나 앞으로는 하드웨어 구조의 표준화가 진행되면서 서비스 가용성을 위한 기능도 동시에 구현을 해야 한다. 현재 서비스 사업자들이 가장 먼저 원하는 것은 하드웨어의 표준화를 꼽고 있기 때문이다.

현재 시장에서는 NFV를 위해 다양한 기술들이 시도되고 있으며, 가상화를 유지하며 IO 성능을 높이는 방법으로 애플리케이션 딜리버리 컨트롤러(ADC) 가상화 등의 시도를 볼 수 있고, 하드웨어적인 노력은 고성능 CPU를 기반으로 미들웨어들의 데이터 플레인을 전문적으로 처리하거나 하드웨어 기기간의 연결을 가속화하는 기술을 볼 수 있다. NIC나 NPU 칩만을 제조하던 벤더들은 빨라지는 하드웨어 성능을 기반으로 새로운 아키텍처의 NFV 전문 기기들을 발표하기도 한다.

데이터센터에서 사용하는 가상화 서비스 체이닝은 물론 서비스 단위인 VNF를 체이닝하는 포워딩 그래프(Forwarding Graph)를 지원하는 관리 솔루션도 필요하다. 이러한 관리 솔루션은 물리적인 환경을 고려하는 네트워크 가상화 기술로 최근 벤더들에서도 캐리어급의 전용 SDN 컨트롤러들이 LISP(Locator/Identifier Separation Protocol)나 XMPP(Extensible Messaging and Presence Protocol) 등의 물리적인 정보를 연동하는 프로토콜 등을 탑재하고 있다. 이들 기술을 통해 시스템 전반적인 NFV의 성능을 향상할 수도 있다.

통신 분야 혁신 재촉
글로벌 통신사업자들이 공동으로 NFV를 추진하고 있는 것은 사업자 입장에서 생존을 위한 노력이다. 네트워크 효율화를 위해 가상화라는 시장의 흐름에 적극 대응, 네트워크 장비 벤더와 협력하는 동시에 영향력을 행사하는 느낌이다. 그리 길지 않은 시간임에도 불구하고 NFV는 이미 통신 분야에서 큰 변화를 가져오고 있다.

현재 클라우드 컴퓨팅 분야는 글로벌 벤더 및 기술들이 크게 발전하고 있으며, 국내 기업들의 경우는 공개 기반 관련 기술과 애플리케이션 응용 기술에 많은 관심을 보이고 있다. 국가적으로도 산학연 협력을 통해 통신시장의 중요한 원천 기술을 확보하기 위한 노력과 함께 글로벌 표준을 제정하고 있는 국제표준화기구들과의 협업도 적극 추진해야 할 것이다.

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