네트워크 구축관리

(1) IT 신기술 및 네트워크 장비 트렌드 정보

1. 가상화 기반 네트워크 기술 부각

- 소프트웨어 정의 네트워크(SDN) 기술과 네트워크 기능 가상화(NFV) 기술이 최근 차세대 네트워크 기술로 확산되고 있다. 

 

2. SDN
[1] SDN 개념

- 개방형 API 기반으로 네트워크 장비의 트래픽 경로를 지정하는 컨트롤 플레인과 트래픽 전송을 수행하는 데이터 플레인을 분리하여 네트워크 트래픽을 중앙 집중적으로 관리하는 기술

 

 

[2] SDN의 구성요소

• 애플리케이션 : 네트워크 운영체제 상위에서 사용자 서비스를 지원하는 프로그램
• 네트워크 운영체제 : 전체 네트워크에 대한 제어, 오픈플로우 컨트롤러는 오픈플로우 프로토콜을 통해 데이터 플레인에 있는 네트워크 장비의 흐름 테이블을 제어
• 데이터 플레인 : 오픈플로우만을 지원하는 스위치 또는 기존 2계층, 3계층 기능을 지원하는 스위치에 오픈플로우 기능을 추가한 스위치로 구성

 

3. 네트워크 기능 가상화(NFV)

[1] NFV의 개념

- NFV는 범용 하드웨어(서버/스토리지/스위치)에 가상화 기술을 적용하여 네트워크 기능을 가상 기능으로 모듈화하여 필요한 곳에 제공(스위치, 라우터 등)하는 기술이다. 

 

[2] NFV의 구성요소

• VNFs : 네트워크 기능 실현을 위한 소프트웨어 패키지
• NFVI : VNF를 실행하는 실제의 물리적/소프트웨어적 지원, 범용 하드웨어와 가속 기능 및 하드웨어 가상화에 필요한 소프트웨어 계층으로 구성
• MANO(Management & Orchestration) : NFVI의 물리 및 가상 자원 관리와 VNF의 조율 및 라이프 사이클 관리를 담당

- 네트워크 가상화를 통해 기존 네트워크를 통과하는 터널을 만들고 흐름별 서비스를 구분하여 NFV를 통해 터널에 서비스를 배치한다.

 

4. 네트워크 관련 신기술

• Wi-SUN : 스마트 그리드와 연계하여 전기, 수도, 가스 등의 공급자와 사용자가 무선 네트워크를 이용하여 효율적으로 관리할 수 있도록 무선 네트워크를 이용하여 효율적으로 관리할 수 있도록 활용하는 IEEE 802.15.4 표준 기반의 무선 통신 기술
• NFC : 13.56MHz 주파수를 사용하고, 424Kbps의 속도로 데이터를 전송하는 RFID의 확장 기술, 10cm 이내에서 저전력, 비접촉식 무선 통신 기술
• 스몰 셀 : 매크로 셀은 기존의 높은 전송 파워와 넓은 커버리지를 갖고 있지만, 스몰 셀은 낮은 전송 파워와 좁은 커버리지를 가지는 소형 기지국
• SON : 모바일 무선 접속 네트워크의 계획, 구성, 관리, 최적화 문제, 문제 수정을 더 간단하고 빠르게 만들기 위해 설계된 자동화 기술
• 블루투스 : 10m 이내의 근거리 디바이스 간 통신을 지원하기 위한 무선 접속 규격
• BLE(Bluetooth Low Energy) : 저전력 기반 기기 간 근거리 무선 통신 기능을 제공하는 기술 및 규격
• 애드 혹 네트워크 : 고정된 기반 망의 도움 없이 이동 노드 간에 자율적으로 구성되는 망으로서, 네트워크에 자율성과 융통성을 부여한 네트워크
• 메시 네트워크 : 기존 무선 랜의 한계 극복을 위해 등장하였으며, 대규모 디바이스의 네트워크 생성에 최적화되어 차세대 이동통신, 홈 네트워킹, 공공 안전 등의 특수목적을 위한 새로운 방식의 네트워크 기술
• UWB(Ultra Wide Band) : 매우 낮은 전력을 사용하며, 초광대역 주파수 대역으로 디지털 데이터를 전송하는 무선 전송 기술
• UsN(Ubiquitous Sensor Network) : 통신 기능이 있는 스마트 RFID 태그 및 센서를 부착하여 사물의 인식정보 및 주변의 환경정보를 탐지하고, 실시간으로 네트워크에 연결하여 정보를 관리하는 기술
• WBAN(Wireless Body Area Network) : 체내 혹은 인체 주변 3m이내에서 일어나는 저비용, 저전력, 고속통신이 가능한 신체 접촉 근거리 무선 네트워크
• NDN : 기존의 IP 주소 대신 Data의 이름을 활용하여 정보의 효율적인 검색 및 배포를 목적으로 하는 미래 인터넷 기술
• 네트워크 슬라이싱 : 하나의 물리적 코어 네트워크를 독립된 다수 가상 네트워크로 분리한 뒤 고객 맞춤형 서비스를 제공하는 5G 핵심 기술
• NOMA : 동일한 시간, 주파수, 공간 자원상에 두 대 이상의 단말에 대한 데이터를 동시에 전송하여 주파수 효율을 향상시키는 비직교 다중 접속 기술
• MEC(Mobile Edge Computing/Cloud) : 무선 기지국에 분산 클라우드 컴퓨팅 기술을 적용하여 서비스와 캐싱 콘텐츠를 이용자 단말에 가까이 전개함으로써 모바일 코어 망의 혼잡을 완화하는 기술
• 사물 인터넷 : 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 무선 통신을 통해 각종 사물을 인터넷에 연결하는 기술
• MQTT : IoT장치, 텔레메트리 장치 등에서 최적화되어 사용할 수 있도록 개발된 프로토콜
• COAP : M2M 노드들 사이에서 이벤트에 대한 송수신을 비동기적으로 전송하는 REST 기반의 프로토콜
• Zigbee : 근거리 통신을 지원하는 IEEE 802.15.4 표준 중 하나로, 868/915MHz, 2.4GHz 주파수 대역을 이용하는 저전력, 저속, 저비용의 근거리 무선통신 기술
• 스마트 그리드 : 전기 및 정보통신기술을 활용하여 전력망을 지능화 고도화함으로써 고품질의 전력서비스를 제공하고 에너지 이용효율을 극대화하는 전력망

 

(2) 네트워크 장비

1. 네트워크 설치 구조

- 구축하고자 하는 네트워크에 필요한 장비의 성능, 수량 및 네트워크 확장성 및 관리 방법에 따라 네트워크 토폴로지의 선택을 다르게 해야 한다.

 

① 버스형 구조

- 하나의 네트워크 회선에 여러 대의 노트가 멀티 포인트로 연결된 구조 형태

- 구조가 간단해서 설치가 쉽고 노드 추가 및 삭제가 용이

- 노드를 무분별하게 추가할 경우 네트워크 성능 저하

 

② 트리형 구조

- 각 노드가 계층적으로 연결되어 있는 구성 형태

- 장점은 허브만 준비되어 있다면 많은 단말 노드를 쉽게 연결이 가능하다.

- 단점은 모든 네트워크가 허브를 통해서 이루어지므로 스타형처럼 허브가 고장이 나면 연결된 단말 노드의 네트워크가 제한됨 

 

③ 링형 구조

- 링형 구조는 모든 노드가 하나의 링에 순차적으로 연결되는 형태

- 네트워크 회선에 단말 노드를 추가하거나 삭제 하는 등의 네트워크 재구성이 용이

- 단점은 링의 어느 한 부분에 장애박 발생하면 전체 네트워크에 영향

 

④ 성형 구조

- 성형 구조는 각 단말 노드가 허브라는 네트워크 장비에 점 대 점 으로 연결되어 있는 구성 형태

- 소규모의 네트워크 설치 및 재구성이 간편함

- 단점은 중앙허브가 고장나면 전체 네트워크에 영향이 감

 

2. 네트워크 구축 모델

- 대규모 네트워크 환경을 구성할 때 어떻게 정리하고 최적화시킬지가 필수적이다.

 

▼ 네트워크 구축 모델 종류

계층	설명
코어 계층	각 네트워크 사이에 높은 속도의 스위칭을 목적으로 하여 각 분배 계층을 연결하는 계층
분배 계층	액세스 계층의 트래픽을 처리하기 위한 정책을 결정하는 계층
액세스 계층	말단 계층의 장비 쪽에 위치하여 트래픽이 발생하는 계층

 

3. 네트워크 장비 유형

- 네트워크는 전송 매체로, 서로 통신을 할 수 있는 컴퓨터 단말기, 스위치, 라우터, 그 외의 장치들의 집합체

 

[1] 스위치 장비

 - OSI 2계층에서 사용하는 네트워크 장비로서 출발지에서 들어온 프레임을 목적지 MAC 주소 기반으로 빠르게 포워드하는 인터 네트워킹 장비

 

[2] 라우터 장비

- 라우터는 OSI 3계층에서 사용하는 네트워크 장비로 스위치를 서로 연결하여 네트워크 간 비용 소모가 최적화된 라우팅 경로를 설정하고, 결정된 경로를 따라 트래픽을 전달하는 역할을 하는 장비

 

• RIP(Routing Information Protocol) : AS 내에서 사용하는 거리 벡터 알고리즘에 기초하여 개발된 내부 라우팅 프로토콜, Bellman-Ford 알고리즘을 사용하는 내부 라우팅 프로토콜(최대 홉 수를 15개로 제한)
• OSPF : 규모가 크고 복잡한 TCP/IP 네트워크에서 RIP의 단점을 개선하기 위해 자신을 기준으로 링크 상태 알고리즘을 적용하여 최단 경로를 찾는 라우팅 프로토콜
• BGP : 자치 시스템 상호 간에 경로 정보를 교환하기 위한 라우팅 프로토콜(벡터 알고리즘 사용)

 

[3] 광전송 장비

- 네트워크의 스위칭 노드를 묶어 주는 시스템(광케이블을 이용하여 비교적 긴 거리의 데이터 전송에 이용)

 

▼ 광전송 기술

• SONET : 고속 디지털 통신을 위한 광전송 시스템 표준 규격
• SDH : 북미 표준인 SONET을 기초로 동기식 디지털 다중화 신호계위에 관한 ITU 국제 표준 규격
• WDM : 파장이 서로 다른 복수의 광신호를 동시에 이용하는 것으로 광섬유를 다중화하는 방식
• DWDM : 대용량 데이터 전송을 위하여 파장 대역 채널을 조밀하게 나누어 규격화한 강전송 기술
• CET : 광역통신망에서 고속으로 데이터를 전달하고 교환하는 차세대 패킷 전송 기술

 

[4] 액세스 장비

- 최종 사용자와 공중 네트워크를 연결해주는 시스ㅔㅁ(통신사업자인 인터넷 서비스 제공자와 최종 사용자간 접점)

 

[5] 이동 통신 장비

- 기지국, 제어국, 교환기로 구성되어 있다. 

 

장비 구분	설명
기지국	이동 전화 단말기와 무선 경로를 구성하고, 무선 링크나 유선 링크에 적합한 신호 포맷으로 바꾸어 주는 역할(이동 단말기의 수신 전계 강도를 측정하여 교환기에 제공)
제어국	기지국을 제어, 교환기와 연동하는 역할
교환기	음성 통화 및 각종 부가 서비스를 제어하고, 통화 호를 설정하며, 타 사업자 망과의 연동 기능을 수행

 

 

[6] 다중화기

- 하나의 회선을 통해 일정한 시간이나 주파수로 나누어서 전송하게 하는 장비

 

• 주파수 분할 다중화(FDM) : 하나의 주파수 대역폭을 다수의 작은 대역폭으로 분할하여 전송
• 시간 분할 다중화(TDM) : 회선의 대역폭을 일정 시간으로 분할하여 전송하는 방식
• 코드 분할 다중화(CDM) : 정해진 주파수 대역에 다수의 사용자가 서로 다른 코드를 사용함으로써 동일한 주파수로 동시에 다수가 접속해서 전송하는 방식