인터넷 전송품질의 중요성이 높아지며 그리드 딜리버리(Grid Delivery)는 높은 품질의 서비스를 넓은 지역의 사용자에게 안정적으로 제공하면서도 획기적인 비용절감이 가능하다는 특징으로 인해 솔루션 개발업체로부터 많은 관심을 받고 있다. 서비스사업자에게도 스트리밍 서비스를 위한 필수적인 제품으로 인식되기 시작했다. 그리드 딜리버리에 대해 상세히 살펴본다. <편집자>

문의선 // 피어링포탈 CCO
moon@peeringportal.co.kr

사용자에게 인터넷 서비스를 제공하는 액세스 ISP의 대역폭은 놀라운 속도로 증가하고 있으며, 이는 완전히 새로운 형태의 서비스를 가능케 하는 환경이 구축된다는 것을 의미하기 때문에 많은 인터넷 기업들에게 기회의 요소가 되고 있다. 일례로 우수한 네트워크 인프라가 구축된 지역의 사용자는 100Mbps 가량의 인터넷 대역폭을 사용할 수 있지만 제공되는 대역폭을 충분히 활용할 수 있는 서비스나 응용이 충분치 않다는 것은 미래의 발전 가능성이 매우 높다는 것을 의미한다.
사용자나 사업자 모두 증가하고 있는 사용자 네트워크의 대역폭에 따라 새로운 서비스의 등장을 갈망하고 있다. 전통적으로 인터넷을 정보교류와 습득 수단이라고 평가했기 때문에 전송 품질보다는 서비스되는 콘텐츠의 양과 품질에 더 중요한 비중을 둬 왔던 것이 사실이다. 하지만 최근에는 인터넷을 통해 제공되는 정보가 문자나 사진 위주에서 점차로 멀티미디어 정보로 전환되면서 전송품질의 중요도가 증가하고 있다.
이와 같은 배경에서 그리드 딜리버리는 높은 품질의 서비스를 넓은 지역의 사용자에게 안정적으로 제공하면서도 획기적인 비용절감이 가능하다는 특징으로 인해 솔루션 개발업체로부터 많은 관심을 받고 있으며 서비스 사업자에게는 스트리밍 서비스를 위한 필수 제품으로 인식되기 시작했다. 특히 피어링포탈은 그리드 딜리버리 기술을 가장 먼저 스트리밍 서비스에 적용함으로써 난이도가 높은 기술을 확보했으며, 40개 이상의 적용 사례를 통해 충분한 검증을 거쳤다.

그리드 딜리버리 등장
지난 1999년도에 있었던 빅토리아 시크릿(Victoria’s Secret)의 패션쇼를 보기 위해 무려 1천500만명이 인터넷 접속을 시도했는데 그 중에 5%는 아예 서비스를 받지 못했을 뿐 아니라 나머지 대부분의 사용자들도 정상적인 서비스를 받지 못했다. 이로 인해 인터넷이 대용량 콘텐츠를 고속으로 원거리에 전송하기에는 적합하지 않은 매체라는 인식이 생기기 시작해 콘텐츠 전송의 중요성이 부각됐다.
2001년에 있었던 911 테러 역시 콘텐츠 딜리버리에 대한 필요성을 인식시킨 사건이다. 전 세계에서 뉴스 속보를 보기 위해 CNN 사이트에 접속했으나 정상적인 서비스는 이뤄지지 않았다. 이 사건을 계기로 기존 CDN(Content Delivery Network) 기술보다 나은 인터넷 전송 가속 방법이나 네트워크 성능 향상 기법 등이 모색되기 시작했다.
이와 비슷한 시기에 주목받던 그리드 컴퓨팅과 P2P 기술은 그리드 기술을 콘텐츠 전송 분야까지 확대해 그리드 딜리버리 기술로 발전하기 시작했다. 네트워크로 연결된 이기종의 병렬 구조상에서 분산 처리를 수행함으로써 성능향상을 꾀하는 그리드 컴퓨팅은 네트워크로 연결된 참여자의 자원을 이용하는 P2P 네트워크와 유사한 점이 많아 네트워크 성능 향상에 적합했던 것이다.

지는 해 ‘클라이언트/서버’
인터넷 서비스를 구상할 때에 가장 쉽게 떠오르는 시스템 구성은 클라이언트/서버 구조다. 클라이언트의 요청은 반드시 서버에 의해 처리되고 서버는 모든 클라이언트의 요청에 대해 응답하는 것을 의미한다. 이와 같은 구조는 피하기 어려운 단점을 드러내는데, 대표적인 것이 앞서 설명한 두 가지 사건이다.

■ 클라이언트 서버 아키텍처 단점
· 서버 병목 : 서버는 사용자의 요청이 집중되는 자원일 수밖에 없다. 따라서 사용자 규모가 증가함에 따라 병목이 발생할 수 있으며 결과적으로는 서비스 품질 저하 요인이 된다.
· 트래픽 집중 : 서버 측의 네트워크는 사용자의 요청과 그에 대한 응답이 집중되는 구간이므로 네트워크 트래픽 부하가 발생하게 된다. 트래픽의 증가는 전송품질이 저하되는 요인이 된다.
· 비용 증가 : 사용자에게 제공하는 서비스의 품질을 높이거나 사용자 규모가 증가하게 되면 그와 비례해 서버와 서버 측 네트워크를 확장해야 한다.
· 전송 품질 불확실성 : 사용자의 액세스 ISP(라스트 마일)의 대역폭이 증가하고 사업자가 서버 측의 네트워크(퍼스트 마일) 대역폭을 확장하더라도 전송 경로의 중간(미들 마일) 부분에 해당하는 대역폭과는 무관하다. 서비스 사업자가 서버와 서버 측 네트워크에 투자를 하더라도 수많은 네트워크 트래픽이 경유하는 미들 마일에서의 병목으로 인해 전송품질이 저하되는 것은 피할 수 없다.
· 광역 서비스 한계 : 인터넷을 이용한 서비스는 국경을 초월해 글로벌하게 제공되고 있다. 이에 따라 서버와 클라이언트 사이의 거리는 더욱 멀어지고 있으며, 이로 인한 불확실성에 의한 전송품질 저하가 더 큰 문제가 된다.

클라이언트/서버 대안으로서 CDN
클라이언트/서버 구조는 보편적이고 직관적이면서 가장 널리 사용되는 시스템 구조지만 데이터의 크기가 커지고 스트리밍 서비스가 도입되면서 대안이 필요하게 됐다. 그 대표적인 예가 CDN이다.

■ CDN 장점
· 클라이언트의 요청이 분산된 에지 서버에 의해 처리되므로 부하나 트래픽이 집중될 가능성이 작아진다.
· 에지 서버를 클라이언트에 가까운 여러 장소에 배치함으로써 전송 경로를 단축시키고, 결과적으로 미들 마일에서의 전송품질 문제를 줄일 수 있다.

■ CDN 단점
· CDN 서비스를 이용하거나 에지 서버를 직접 구축하는 방법 모두 많은 비용을 필요로 한다.
· 서버가 에지 서버 형태로 분산돼 있기 때문에 에지 서버 전체를 100% 활용하기 힘들다. 즉, 서버 자원의 활용도가 떨어지므로 더욱 많은 자원을 필요로 한다.
· CDN도 기본적으로는 클라이언트/서버 구조를 가지므로 에지 서버와 에지 서버 측의 네트워크에 병목이 발생할 수 있다.
· 에지 서버와 에지 서버 측의 네트워크 병목으로 인해 미리 예상한 사용자 규모를 넘어서는 상황이 발생하면 신속한 대처가 어렵다.

떠오르는 태양 ‘그리드 딜리버리’
그리드 딜리버리는 기존 기술과 솔루션이 가진 많은 한계와 문제점을 극복하기 위해 고안된 기술이다. 이 기술은 최근에 구현돼 국내에서부터 상용 스트리밍 서비스에 적용되기 시작했기 때문에 국내 40여개 서비스와 해외 일부 서비스에 적용돼 있는 초기 단계다.
하지만 적용 사례로부터 파악된 긍정적인 효과는 많은 사업자들의 관심을 끌고 있는데다 시장에 보급되는 속도가 매우 빠르기 때문에 인터넷 상에서의 대용량 데이터 전송과 실시간 스트리밍 서비스 분야에서 실질적인 표준으로 채택될 가능성이 높다.

그리드 딜리버리 기본 구조
그리드 딜리버리는 각 클라이언트가 서버의 역할을 일부 대신함으로써 서버의 부하를 줄이고 서비스 품질을 높인다. 즉, 한 클라이언트가 수신한 응답을 임시로 캐싱을 하고, 가까운 인근의 다른 클라이언트가 동일한 요청을 생성하게 되면 캐싱된 데이터를 이용해 서버 응답의 일부를 제공하도록 하는 것이다.

· 서버의 부하와 서버 측의 네트워크 트래픽이 획기적으로 감소한다. 이는 곧 서비스 사업자의 비용을 크게 줄일 수 있음을 의미한다.
· 가까운 위치에 캐싱을 하고 있는 다수의 클라이언트로부터 응답을 받으므로 전송 경로가 단축되며, 이로 인해 전송품질이 향상된다.
· 다수의 클라이언트와 서버로부터 병렬적으로 응답을 받을 수 있으므로 전송속도가 크게 증가하며, 특정 지점에서 병목이 발생해도 서비스 품질에는 영향을 미치지 않는다.

그리드 딜리버리가 동작하는 예를 나타낸 <그림 1>에서는 4개의 클라이언트가 동일한 서비스를 요청하는 상황을 나타낸다. 응답을 캐싱하고 있는 주위의 클라이언트가 없을 때에는 서버로부터 응답을 수신하지만 동일한 서비스를 요청하는 인근의 클라이언트가 증가할수록 다른 클라이언트로부터 수신하는 응답은 증가하고 서버의 역할은 감소한다.

■ 그리드 딜리버리 이점
① 비용절감
그리드 딜리버리 기술은 서버뿐 아니라 다른 클라이언트로부터도 요청한 데이터를 수신하게 되므로 서버의 부하와 서버 측 네트워크의 트래픽이 감소한다. 이것은 동일한 서비스 상황에서 서버와 서버 측 네트워크에 투입될 자원을 절감할 수 있음을 의미하기 때문에 대폭적인 비용절감이 가능함을 의미한다.
<그림 2>는 그리드 딜리버리 기술로 구현된 스트리밍 솔루션인 피큐브 스트림(Pcube Stream)을 이용하는 경우와 그렇지 않은 경우의 차이를 네트워크 트래픽 측면에서 비교하고 있다. 그리드 딜리버리 기술이 적용되지 않은 경우에는 동시 사용자 규모에 비례해 서버 측 네트워크에 트래픽이 발생한다.
하지만 그리드 딜리버리 기술이 적용된 상황에서는 전체 트래픽의 일부만 서버 측 네트워크에서 발생한다. 이 둘 간의 차이(그림에서는 12.25Gbps)가 그리드 딜리버리에 의해 절감된 네트워크 트래픽이며, 네트워크 단가를 적용하면 절감된 네트워크 비용을 계산할 수 있다.

② 높은 전송 속도
그리드 딜리버리가 아닌 기존 콘텐츠 전송 기술은 하나의 서버와 하나의 클라이언트가 1대1로 대응해 동작한다. 즉, 하나의 클라이언트는 하나의 서버로부터만 데이터를 수신한다. 반면 그리드 딜리버리는 다수의 클라이언트와 다수의 서버로부터 병렬적으로 데이터를 수신할 수 있으므로 훨씬 높은 전송속도를 지원한다.

③ 고품질 서비스
그리드 딜리버리는 기술적인 우월성으로 인해 기존 전송기술에 비해 우수한 서비스 품질을 제공할 수 있다. 높은 전송 속도, 다수의 데이터 소스 활용, 다수의 데이터 전송 채널 등에 의해 사용자가 체감할 수 있는 서비스 품질의 향상이 일어날 수 있다. 같은 크기의 데이터를 수신하는 속도가 높다는 것은 스트리밍 데이터를 수신함에 있어 속도 문제로 인해 재생이 끊기는 현상이 감소하는 것을 의미한다. 다수의 데이터 리소스를 활용하는 것은 특정 데이터 소스에서 문제 또는 병목이 발생하는 경우에도 전체적인 서비스에는 문제가 없음을 의미한다.

④ 확장성
인터넷을 이용한 서비스는 거의 모든 경우에 사용자 규모를 추정하기 매우 어렵다. 특히 새로 서비스를 개시하는 경우에는 서비스 개시 후에 어느 정도의 사용자 규모를 나타낼지에 대한 근거를 마련할 수 없으며, 이미 제공되고 있는 서비스의 경우에도 어떤 계기로 인해 사용자 규모가 급변할지 미리 준비할 수 없다. 이는 다음과 같은 문제점들을 야기할 수 있다.

· 최대 사용자 규모를 예상해 그에 대비한 규모의 시스템을 준비할 수밖에 없다.
· 사용자 규모 예측을 넘어서거나 일시적으로 급증한 사용자 규모에 대해서는 시스템의 규모가 따르지 못하므로 전체적으로 서비스가 정상적이지 못하므로 기회 손실이 발생한다.
· 사용자 규모가 예상보다 작거나 급감하면 준비한 시스템이 유휴상태가 되므로 비용적인 손실이 발생한다.

그리드 딜리버리는 서버 이외의 가용 자원을 활용하므로 높은 수준의 확장성을 제공한다. 이로 인해 순간적으로 급증하는 사용자 규모에 보다 손쉽게 대처할 수 있으며, 적은 규모의 시스템으로도 큰 규모의 사용자에게 높은 품질의 서비스를 제공할 수 있어 예상보다 작은 사용자 규모에서도 비용 손실을 최소화할 수 있다.

그리드 딜리버리 이슈
그리드 딜리버리는 여러 장점을 가지고 있는데 반해 서비스 시장에서 널리 사용되기 위해서는 극복해야 할 장애요인도 있다.

① 보안
기존 전송 솔루션이 대부분 콘텐츠 보호를 위해 별도의 DRM 솔루션을 채택하도록 하는 것에 반해 피어링포탈의 제품은 DRM 솔루션을 사용하지 않고도 콘텐츠를 보호할 수 있도록 다양한 옵션을 제공해 보안에 대한 요구를 수용한다.

② 사용자 자원
대부분의 경우 클라이언트는 PC와 같은 범용 장비일 수 있으므로 동시에 다양한 응용 프로그램이 수행될 수 있다. 따라서 그리드 딜리버리 적용으로 인해 클라이언트에 발생하는 부하가 증가하면 사용자의 불편이 발생할 수밖에 없다. 피어링포탈의 그리드 딜리버리 제품은 매우 낮은 사양의 클라이언트 환경에서도 부수적으로 발생하는 부하를 극도로 낮췄기 때문에 기존 전송 솔루션과 거의 비슷한 정도의 클라이언트 부하만 발생한다.

③ 사용자 동의
그리드 딜리버리는 서버 이외의 클라이언트 자원을 사용하게 되므로 사용자의 동의를 받는 것이 필요하다. 피어링포탈의 그리드 딜리버리 제품은 클라이언트의 자원을 지극히 제한적으로 사용하고 있어 사용자가 인지하지 못하는 경우가 대부분이지만 사용자의 동의는 필수적인 요건이다. 사용자의 동의를 받을 때에는 동의가 필요한 이유, 사용되는 자원의 양, 자원이 사용되는 제한적인 경우를 명시해 사용자의 이해를 도와야 한다.
모든 사용자에게 일괄적으로 그리드 딜리버리를 적용하는 것에서 벗어나 동의한 사용자에게만 적용하는 것도 가능하다. 즉, 동의한 사용자의 클라이언트는 다른 클라이언트에게 데이터를 제공하지만 동의하지 않은 사용자는 오직 데이터를 수신만 하고 송신하지는 않도록 한다. 이때 동의한 사용자에게는 서비스 비용을 할인하거나 부가적인 혜택을 주는 기법을 적용하는 것도 가능하다.

④ 적용 분야
그리드 딜리버리 기술은 다수의 사용자를 대상으로 임의의 네트워크를 통해 임의의 데이터를 제공하는 모든 형태의 서비스에 적용될 수 있다. 그러나 현실적으로는 그리드 딜리버리의 적용 효과가 바로 나타나는 대용량 데이터의 서비스나 서비스 품질이 중요한 스트리밍 서비스 분야에 우선적으로 적용되고 있다. 그리드 딜리버리는 주문형 음악 서비스(AoD), 블로그/웹 페이지 배경음악 서비스(BGM), 주문형 비디오 서비스(VoD), STB를 이용한 VoD나 방송 서비스, 인터넷 방송 서비스(브로드캐스트), 대용량 파일 전송 서비스, 그룹웨어를 이용한 파일 전송 서비스 등에 적극 도입되고 있다.

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