1. VXLAN (Virtual eXtensible Local Area Network)
문제:
기존 VLAN(802.1Q)은 4096개 ID 제한으로 인해 클라우드 및 대규모 데이터센터의 네트워크 분리를 충분히 지원하지 못함. 또한 Layer 2 확장성의 한계 존재.
답:
1. 개념
VXLAN(Virtual eXtensible Local Area Network)은 기존 VLAN의 확장판으로, Layer 2 오버레이 네트워크를 Layer 3 위에 구성할 수 있는 기술입니다. MAC-in-UDP encapsulation 방식을 통해 16,777,216개(2^24) 세그먼트를 지원합니다.
2. 등장배경 & 목적
- VLAN의 4096개 ID 제한 극복
- L2 도메인의 확장과 멀티테넌시(Multi-tenancy) 지원
- 데이터센터 네트워크의 확장성 및 유연성 확보
3. 역할
- Layer 2 프레임을 UDP로 캡슐화하여 Layer 3 네트워크를 통해 전달
- L2 세분화된 가상 네트워크(세그먼트) 구성
- 테넌트 간 논리적 격리 제공
4. 활용 계층 또는 범위
- 데이터센터 네트워크
- 클라우드 네트워크 인프라
- SDN (Software Defined Networking) 환경
5. 구성요소
| 구성요소 | 설명 |
|---|---|
| VTEP (VXLAN Tunnel Endpoint) | VXLAN 캡슐화/디캡슐화 수행, L2 ↔ L3 변환 |
| VNI (VXLAN Network Identifier) | 24비트 세그먼트 ID |
| Underlay Network | 실제 패킷 전송 경로, IP 기반 |
| Overlay Network | VXLAN으로 구성된 논리적 네트워크 |
6. 시간순 작동 순서
- 호스트 A가 L2 프레임 생성
- VTEP에서 해당 프레임을 VXLAN 헤더로 캡슐화 (VNI 포함)
- UDP 포트 4789를 통해 L3 네트워크로 전송
- 수신 VTEP에서 캡슐화 해제 후 L2 프레임 전달
- 호스트 B가 프레임 수신
7. 종류
- VXLAN BGP EVPN: 제어 평면에 BGP EVPN 사용
- Static VXLAN: 수동으로 VTEP 간 매핑
8. 장단점
장점:
- VLAN보다 높은 확장성
- L3 기반 전달로 대규모 네트워크 구성 용이
- 멀티테넌시, 가상화 환경에 최적화
단점:
- Multicast 의존 (제어 평면 없는 경우)
- 운영 복잡도 증가
- 디버깅 및 트래픽 분석 어려움
9. 전망 & 개선점
- BGP EVPN 통합으로 제어 평면 효율성 향상
- 멀티사이트 VXLAN 확장
- SRv6 등과의 연동을 통한 차세대 데이터센터 구조 도입
10. 어린이 버전 요약
"기존 집처럼 하나의 건물에만 있던 사람들을, 인터넷 고속도로를 타고 다른 건물로도 갈 수 있게 만든 가상의 엘리베이터라고 생각하면 돼요!"
2. Geneve (Generic Network Virtualization Encapsulation)
문제:
VXLAN과 같은 기존 오버레이 기술들은 벤더별 확장성 부족과 유연한 프로토콜 확장이 어려운 구조적 한계를 가짐.
답:
1. 개념
Geneve(Generic Network Virtualization Encapsulation)는 오픈 표준 기반의 차세대 네트워크 가상화 캡슐화 프로토콜로, VXLAN, NVGRE(Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation) 등의 한계를 극복하기 위해 설계되었습니다.
2. 등장배경 & 목적
- 다양한 오버레이 프로토콜의 비표준성 문제 해결
- 프로토콜 확장성, 메타데이터 운반 유연성 필요
- SDN/NFV 환경에서의 유연한 네트워크 가상화 실현
3. 역할
- 네트워크 가상화의 캡슐화 프로토콜
- 다양한 메타데이터 추가 기능 지원
- 프로토콜 간 호환성을 위한 범용 플랫폼 역할
4. 활용 계층 또는 범위
- SDN 기반 네트워크
- NFV (Network Function Virtualization) 인프라
- 멀티벤더 클라우드 네트워크
5. 구성요소
| 구성요소 | 설명 |
|---|---|
| Geneve 헤더 | TLV 기반으로 유연한 옵션 필드 제공 |
| UDP 포트 6081 | 기본 전송 포트 |
| Payload | 캡슐화된 L2 패킷 또는 네트워크 프레임 |
6. 시간순 작동 순서
- 가상 네트워크의 프레임 생성
- Geneve 헤더로 캡슐화, 메타데이터(TLV 포함) 추가
- UDP로 전송 (기본 포트 6081)
- 수신 노드에서 디캡슐화
- 원래의 프레임을 최종 목적지로 전달
7. 종류
- 현재 표준은 단일 포맷 기반, 구현에 따라 다양한 형태 가능
8. 장단점
장점:
- TLV 기반 확장성 매우 우수
- 표준화된 포맷으로 벤더 종속성 감소
- VXLAN 대비 다양한 기능성 보장
단점:
- 복잡도 증가
- 하드웨어 장비 지원 미비
- 도입 사례 및 커뮤니티 미성숙
9. 전망 & 개선점
- VMware, Red Hat 등 주요 기업에서 채택
- SD-WAN, 5G Core 등과 연동 기대
- 하드웨어 오프로드 기술 접목 예정
10. 어린이 버전 요약
"여러 가지 도구가 들어있는 마법 상자처럼, 필요한 정보를 넣어서 어디든 보낼 수 있는 똑똑한 상자예요!"
3. LISP (Locator/ID Separation Protocol)
문제:
기존 IP 주소는 위치 정보와 호스트 식별 정보를 동시에 갖기 때문에, 모빌리티와 라우팅 확장성에서 문제가 발생.
답:
1. 개념
LISP(Locator/ID Separation Protocol)는 IP 주소의 두 가지 역할(식별자, 위치자)을 분리하여, 네트워크의 확장성과 이동성을 개선하기 위한 프로토콜입니다. IETF에서 제안되었습니다.
2. 등장배경 & 목적
- 호스트 이동성(Mobility) 지원
- 라우팅 테이블 축소
- 멀티호밍(Multihoming) 효율성 개선
- IPv4/IPv6 공존 문제 해결
3. 역할
- ID(Endpoint ID, EID): 호스트의 고유 식별자
- Locator(Routing Locator, RLOC): 네트워크 위치 정보
- 매핑 시스템을 통해 ID ↔ Locator 변환 수행
4. 활용 계층 또는 범위
- 글로벌 라우팅 영역
- 데이터센터 내 모빌리티
- IoT/모바일 네트워크
- IPv6 전환 지원
5. 구성요소
| 구성요소 | 설명 |
|---|---|
| EID | 종단 장치 식별자 |
| RLOC | 라우터 위치 식별자 |
| ITR (Ingress Tunnel Router) | 송신 측 터널 라우터 |
| ETR (Egress Tunnel Router) | 수신 측 터널 라우터 |
| Map-Server / Map-Resolver | 매핑 정보 관리 서버 |
6. 시간순 작동 순서
- 송신지 ITR에서 목적지 EID 확인
- Map-Resolver에 질의 → RLOC 응답
- ITR에서 패킷을 RLOC로 캡슐화
- 수신지 ETR에서 디캡슐화 후 EID에 전달
7. 종류
- LISP for IPv4/IPv6 interworking
- LISP-MN (Mobile Node)
- LISP-GPE (Generic Protocol Extension)
8. 장단점
장점:
- 글로벌 라우팅 테이블 감소
- 모빌리티 지원
- 멀티호밍 최적화
단점:
- 초기 설정 복잡
- LISP Map Server/Resolver의 부하 이슈
- 실환경 도입률 낮음
9. 전망 & 개선점
- SDN, 5G 네트워크와 연동 기대
- 멀티테넌시, 보안 기능 추가
- 고성능 하드웨어 장비 도입 필요
10. 어린이 버전 요약
"우체통 주소랑 사람 이름을 따로 기억해서, 사람이 어디로 가든 편지가 잘 도착하게 해주는 네트워크 우체부 시스템이에요!"
마무리 비교 요약
| 항목 | VXLAN | Geneve | LISP |
|---|---|---|---|
| 주 대상 | 데이터센터 L2 확장 | SDN/NFV 확장 | 글로벌 라우팅 및 모빌리티 |
| 캡슐화 | MAC-in-UDP | Flexible TLV + UDP | EID/RLOC 캡슐화 |
| 포트 | UDP 4789 | UDP 6081 | UDP 4341 |
| 제어평면 | Multicast/BGP EVPN | 유연한 구성 | Mapping System |
| 확장성 | 중간 | 매우 우수 | 우수 |
| 복잡도 | 보통 | 높음 | 높음 |
| 활용성 | 높음 | 증가 중 | 제한적 |
