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‘802.1BR’ 패브릭으로 캠퍼스 네트워크 효율성 증대
네트워크 단순화·관리 편의성 증대·비용 절감…SDN·자동화 구현 뒷받침
2019년 01월 25일 11:17:49 데이터넷 webmaster@datanet.co.kr
   
▲ 이학수 루커스네트웍스코리아 수석

802.1Qbh라고 하는 BPE(Bridge Port Extension) 기술에서부터 시작된 802.1BR 표준은 여러 대의 스위치를 하나의 스위치로 통합해 스위치 포트를 확장하는 기술이다. 원래 데이터센터에 적용됐지만 네트워크에 많은 변화와 발전이 이뤄지면서 이제는 캠퍼스 네트워크에 적합한 핵심 기술로 자리매김하게 됐다. 관리 편의성, 네트워크 효율화, 경제성 등 다양한 장점을 갖추고 있는 802.1BR을 이용한 차세대 캠퍼스 네트워크 디자인에 대해 살펴본다. <편집자>

그동안 네트워크에는 많은 변화가 있었고, 앞으로도 우리가 생각하지 못하는 방향으로 계속 진화해 나아갈 것이다.

그 중에 가장 쉽게 생각할 수 있는 변화는 속도의 향상이다. 이더넷의 경우, 초기에 사용됐던 10Mbps에서부터 10Gbps의 사용자 포트까지 약 100배 이상의 성능 향상이 이뤄졌다.

또 다른 변화를 꼽는다면 관리 방법일 것이다. 특히 네트워크 가상화를 이용한 여러 기술들을 활용해 하나의 스위치를 여러 대의 스위치처럼 사용하거나 여러 대의 스위치를 하나의 스위치처럼 사용할 수 있게 됐다. 이러한 관리 측면의 변화가 가져오는 여러 특징들에 대해 살펴보자.

   
▲ 802.1BR 패브릭에서 트래픽 처리

스위치 포트 확장 기술 ‘802.1BR’
먼저 ‘802.1BR’이라는 표준 프로토콜에 대해 살펴보자. 802.1BR 표준은 802.1Qbh라고 하는 BPE(Bridge Port Extension) 기술에서부터 시작됐다. 즉 여러 대의 스위치를 하나의 스위치로 통합해 스위치 포트를 확장하는 기술이다.

이 표준은 데이터센터에서 컴퓨팅 가상화를 사용할 때 좀 더 쉽게 가상머신(VM) 이동성 및 정책 적용을 위해 만들어졌고 초기에는 데이터센터 스위치에 적용됐던 기술이다.

보다 쉽게 설명하면, 데이터센터에 있는 모든 서버를 하나의 큰 스위치에 연결할 수 있다면 VM 이동성 및 정책 적용이 보다 쉽게 이뤄질 수 있다. 하지만 실제로는 1000개 이상의 포트를 하나의 스위치에서 제공할 수 있는 경우는 없다. 또한 포트당 단가 등 경제성도 고려해야하기 때문에 섀시 스위치에 서버들을 직접 연결할 수는 없다.

이러한 문제를 해결하기 위해 백본 스위치(Spine, Control Bridge)에 ToR 스위치(Leaf, Port Extender)를 연결해 마치 하나의 큰 스위치처럼 동작할 수 있게 만들게 되는데, 여기에서 사용되는 기술이 802.1BR이다. 그리고 이렇게 만들어진 하나의 논리 스위치를 패브릭(Fabric)이라고 한다.

컨트롤 브릿지(CB)는 802.1BR을 통해 구성되는 모든 스위치를 관리하는 중앙 스위치로, 섀시 스위치의 관리 모듈 역할을 수행한다. 포트 익스텐더(PE)는 802.1BR 구성에서 인터페이스 역할을 수행한다.

패브릭 기술은 코어-애그리게이션-액세스의 다계층 아키텍처(Multi-tier Architecture)를 단순한 평면 아키텍처(Flattened Architecture)로 만들어 VM 이동성 및 정책 적용이 좀 더 수월해 지도록 할 수 있다. 또한 컨트롤 브릿지(백본 스위치)가 포트 익스텐더(액세스 스위치)를 모두 관리할 수 있고, 컨트롤 브릿지의 기능을 그대로 포트 익스텐더에서 사용할 수 있기 때문에 유연한 디자인이 가능해 진다.

그러나 데이터센터에 적용됐던 이 기술은 정작 데이터센터에서 사용하기에는 큰 약점을 가지고 있다. 바로 포트 익스텐더에서의 로컬 스위칭이 지원되지 않는다는 것이다. 즉 <그림 1>과 같이 호스트 A와 B가 같은 스위치(PE)에 연결돼 있음에도 불구하고 둘 사이의 통신은 컨트롤 브릿지를 거쳐 가능해 진다. 이는 마치 섀시 스위치에서의 모든 트래픽이 스위칭 패브릭을 거쳐 통신하는 것과 같다고 보면 된다.

   
▲ 802.1BR 패브릭 구성 사례

캠퍼스 네트워크에 적합한 ‘802.1BR’
일반적으로 데이터센터에서의 트래픽 중 가장 많은 부분을 차지하는 것이 동서간(East-West) 트래픽이다. 즉 하나의 서비스를 위해 백엔드에서 조회되고 처리돼야 할 트래픽이 사용자에게 보내야 할 트래픽보다 훨씬 더 많기 때문에 이러한 트래픽 유형을 보이게 된다.

802.1BR에서는 모든 트래픽이 컨트롤 브릿지로 보내지며 그곳에서 처리돼 분기된다. 따라서 동서간 트래픽이 많은 데이터센터에서는 적합하지 않은 기술일 수 있다.

앞서 언급한 것처럼 컨트롤 브릿지의 기능을 포트 익스텐더에서도 그대로 사용할 수 있는 이유가 바로 여기에 있다. 모든 트래픽이 컨트롤 브릿지로 보내지고 그곳에서 다양한 기능, 동작이 가능하게 되는 것이다.

그렇다면 캠퍼스 네트워크에서는 어떨까. 캠퍼스 네트워크에서 사용되는 트래픽의 방향은 대부분이 북남간(North-South) 트래픽이다. ERP 서버, 프린터 서버, 인터넷 등 우리가 사용하는 대부분의 트래픽이 컨트롤 브릿지로 올라간다. 따라서 캠퍼스 네트워크에 잘 어울리는 기술이 802.1BR이라고 할 수 있다. 태생은 데이터센터 네트워크의 확장을 위한 기술이었지만 오히려 캠퍼스 네트워크에 적합한 기술이 된 셈이다.

   
▲ 802.1BR 패브릭으로 네트워크 효율성 증대

‘관리 편의성·네트워크 효율성·경제성’ 강점
802.1BR을 사용해 패브릭을 구성하면 다양한 장점을 기대할 수 있다. 관리 편의성(Simplified Management), 네트워크 효율성(Network Efficiency), 경제성(Cost-Effective) 등이 대표적으로, 주요 장점을 살펴보자.

:: 관리 편의성
802.1BR 기술은 여러 대의 스위치를 논리적인 하나의 스위치로 만들 수 있기 때문에 관리가 간편해진다. 예를 들면 그림 2에는 총 9대의 스위치가 있고 9개의 관리 포인트가 있게 되는데 이러한 구성에 802.1BR 기술을 적용하게 되면 논리적인 하나의 스위치로 구성돼 관리 포인트가 단 1개가 된다(섀시 스위치에서의 관리 모듈 2장과 인터페이스 모듈 7장과 같은 구성).

특히 각 스위치별로 설정하던 아래의 항목들을 한 대의 스위치에서만 설정하면 되기 때문에 그만큼의 설정 시간을 줄일 수 있고 운영 시간 또한 줄일 수 있게 된다. 즉 운용비용(OPEX)을 획기적으로 줄일 수 있게 되는 것이다.

- 레이어 2 구성: VLAN, 링크 애그리게이션(Link Aggregation), STP(Spanning Tree Protocol) 등
- 레이어 3 구성: IP주소, L3 이중화(VRRP), 라우팅(Static/RIP/OSPF) 등
- 보안 기능: 접속 계정, SNMP 커뮤니티, ACL(Access Control List), 관리 방법 등

:: 네트워크 효율성 증대
여러 대의 스위치를 구성할 때 가장 복잡하다고 생각하는 것 중 하나가 링크 이중화 구성 시 어떤 방법을 사용하느냐 일 것이다. 예를 들면 L2로 이중화할 때는 루프(loop)를 방지하기 위해 STP를 사용하거나 두 개 이상의 링크를 논리적으로 하나의 링크로 만들 때는 LACP(Link Aggregation Control Protocol) 등의 방법을 사용한다.

하지만 여러 대의 스위치를 이중화해 연결하는 경우에는 라우팅으로 설정하게 된다. 하지만 802.1BR 패브릭을 사용하는 경우에는 <그림 3>처럼 이중화된 링크를 링크 애그리게이션(LACP 등)을 이용해 논리적인 하나의 링크로 구성이 가능하다(패브릭 1과 패브릭 2 연결).

복잡한 STP나 라우팅을 이용하는 것이 아닌 링크 애그리게이션을 이용해 논리적으로 하나의 링크만 연결되는 구성이 된다. 모든 링크를 액티브로 사용할 수 있기 때문에 전체적으로 네트워크 효율성이 높아지게 된다.

:: 경제성
802.1BR 기술 지원 스위치들은 각 제조사에서 출시되고 있다. 그 중에는 컨트롤 브릿지가 섀시만 가능한 제조사도 있고 단독형 스위치를 컨트롤 브릿지로 사용할 수 있는 제조사도 있다. 여기서 우리의 고정관념중 하나를 깨야 할 필요가 있다.

바로 백본 스위치는 섀시 스위치여야 한다는 것이다. 만약 컨트롤 브릿지를 단독형으로 구성할 수 있다면 기존 네트워크에 비해 약 30~40% 낮은 비용으로 많은 장점이 있는 솔루션을 사용할 수 있게 된다.

기존 네트워크 구성을 그대로 가져가면서도 전체 비용을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 운용에 소요되는 시간도 줄일 수 있어 관리비용을 절감할 수 있다. 즉, 초기투자비용(CAPEX)과 운용비용 모두를 줄일 수 있는 기술이 바로 802.1BR이다.

   
▲ 섀시 스위치와 단독형 스위치 구성 비교

앞서 살펴본 주요 장점 이외에도 여러 가지 장점들을 갖추고 있는 기술이 802.1BR이다. 특히 캠퍼스 네트워크의 중심으로 자리매김할 수 있는 중요한 기술 중 하나로, 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN), 자동화(Automation) 등의 전 단계를 책임질 수 있을 것으로 기대된다.

이제는 ‘백본 스위치 자리에는 반드시 섀시 스위치를 사용해야 한다’는 고정관념에서 벗어나 네트워크를 보다 단순화하고 관리를 효율화할 수 있다. 또한 비용 효율적인 구성을 통해 전체적인 네트워크의 효율성을 높일 수 있고 그 중심에는 802.1BR이 자리매김할 전망이다.

이 기술이 앞으로 어떤 방향으로 발전해 나갈지 보다 관심을 기울인다면 우리가 사용하는 네트워크를 한층 더 효율화하는데 큰 도움일 될 것이다.

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