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오버레이 네트워크
오버레이 네트워크(overlay network)는 물리 네트워크 위에 성립되는 가상의 컴퓨터 네트워크이다. 오버레이 네트워크의 노드는 가상 또는 논리 링크로 연결될 수 있으며, 각 링크는 네트워크 안에서 많은 논리적 링크를 통하지만 물리적 링크를 고려하지는 않는다.
대표적인 예로는 P2P(peer-to-peer) 네트워크와 같은 분산 시스템은 노드가 인터넷 상에서 실행되기 때문에 오버레이 네트워크에 해당한다.
목차
개요
오버레이(overlay)는 "덮어 씌우다"라는 뜻이며, 도스 프로그래밍에서, 640KiB 메모리 제한 때문에 큰 프로그램을 한번에 로드할 수 없을 때 프로그램을 몇 개의 모듈로 나우어 컴파일하고 필요할 때마다 필요한 모듈을 메모리로 불러들이는 기법이다. 기존 네트워크를 바탕으로 그 위에 구성된 또 다른 네트워크, 기존의 네트워크 위에 별도의 노드들(nodes)과 논리적 링크들(logical links)을 구성하여 이루어진 가상 네크워크이다. 오버레이 네트워크에서 이웃 노드들은 물리적인 이웃 노드가 아니라 논리적인 이웃 노드인다. 기존의 네트워크를 최대한 활용하여 보다 효율적인 네트워크 서비스를 제공할 수 있다.[1]
물리 네트워크 위에 성립되는 가상의 컴퓨터 네트워크이다. 이 오버레이 네트워크 안의 노드는 가상, 논리 링크로 연결 될 수 있으며, 각 링크는 네트워크 안에서 많은 물리적 렝크를 통하지만 물리적 링크를 고려하지는 않는다. 이를테면, 네트워크는 오버레이 네트워크라고 할 수 있다. 이는 물리적으로 전달망을 고려하지 않고 peer와 peer 간의 연결만을 고려하기 때문이다. 전화 접속 인터넷은 전화망 위의 오버레이다.[2]
특징
P2P 기술에 Overlay Network 개념을 접목시킨, P2P Overlay Network 기술도 설명될 수 있다.
P2P 기술은 기존의 Client/Server 개념과 달리 PC 들이 연결되어 자원을 공유하고 모든 참여자가 서버인 동시에 클라이언트의 역할을 수행하는 특징을 갖는다. 물리적 네트워크 상에 존재하는 피어들이 P2P 서비스에 등록하면, 등록된 피어들 간의 가상 네트워크, 즉, P2P 오버레이 네트워크가 만들어진다. P2P 오버레이 네트워크 상에서 피어들은 서버의 도움 없이 다른 피어들과 직접 정보를 공유하고 교환할 수 있다. 이러한 P2P 컨셉은 단순히 컴퓨터와 컴퓨터가 연결됨을 의미할 뿐만이 아니라 인간과 인간이 직접 1:1로 연결됨을 의미한다. 이와 같은 사회문화적 특성으로 인하여, 현재 P2P 기술은 개인을 중시하고 개방화를 지향하는 21세기 인터넷 사이버 공간에서 새로운 문화 창조의 주도적인 역할을 하고 있다. 또한 기존 인터넷 즉 기존의 Physical 망에 logical하게 Overlay Network가 설정된다. 그리고, 그 위에 다시 Active한 Overlay Service Network가 구현 될 수 있다.[3]
오버레이 네트워크는 VLAN와 달리 데이터 자체에 태그를 붙이지 않고, 일단 상자에 넣어 어디에 보낼지 라벨을 붙인 뒤(캡슐화) 운반한다. 작업자 Y는 데이터를 상자에 넣어 보낼 곳을 잡업자 V로 한 뒤 컨베이어 벨트에 올린다. 작업자 V는 이를 받아 상자에서 데이터를 꺼내 각 그룹으로 분해하고 이때 작업자 Y와 V에게 올바른 정보를 알려주는 기능이 중요한데, 하이퍼바이저(Hyper-V)와 같은 서버 가상화가 그 역할을 담당할 수 있게된다. 그 전까지 라우터나 스위치 같은 물리 네트워크 기기가 담당하던 처리의 일부를 서버 가상화가 담당할 수 있게 되어 저가의 기기를 잘 활용할 수 있게되며 컨베이어 벨트 자체를 그룹을 나누는 기능을 가질 필요가 없으므로 심플해진다. 예를 들어 두 개의 물리 서버, 두 개의 Hyper-V, 각 Hyper-V상에 가상 머신이 아홉 대, 하나의 물리 네트워크, 네트워크 가상화를 통해 나온 세 개의 가상 네트워크를 가정했을 때, 네트워크 3안의 가상 머신 A가 동일한 네트워크 3안의 가상 머신 B로 데이터를 보내는 과정을 알아보겠다.
- 가상 머신 A가 데이터를 송신
- Hyper-V에 데이터가 전달 됨
- Hyper-V는 데이터를 캡슐화하여 보낼 곳을 반대편의 Hyper-V로 함
- 캡슐화 된 데이터를 물리 네트워크로 송신
- 데이터가 반대편 Hyper-V에 전달 됨
- 데이터를 받은 Hyper-V는 캡슐을 풀어 데이터를 꺼냄
- Hyper-V는 보낼 곳을 확인하고 가상 머신 B에게 데이터를 전달
- 가상 머신 B에게 데이터가 전달 됨
이러한 과정은 사실 하나의 같은 물리 네트워크를 사용하여 통신을 하고 있음에도 불구하고, 다른 가상화된 네트워크와 그 위의 가상 머신들에는 영향을 미치지 않는다.[4]
종류
비구조화 오버레이
비구조화 오버레이는 각 노드가 이접 노드를 선택할 때 제약이 없도록 설계를 한 오버레이 네트워크이다.
비구조화 오버레이는 노드 탐색시 메시지를 인접노드에 차레로 전파해 확산시키는 방법을 사용하며 우리가 아는 비트코인과 이더리움 같은 것을 생각해보면 동일한 방법으로 한다고 볼 수 있다. 거래 내역을 전파할 때 인접한 노드에게 계속해서 전파가 되는 것을 볼 수 있는데 이것이 일종의 비구조화 오버레이라고 볼 수 있다. 메시지에 요청 데이터의 메타 정보를 포함시켜 그 메타 정보에 맞는 데이터를 가진 노드를 탐색하는 등의 유연한 탐색이 가능하다는게 장점이지만, 이는 확장성의 문제 즉, 노드가 많아지면 네트워크에 메시지가 많아져 힘든 것들도 있고 목적 노드까지의 전파를 장담할 수 없다. 또한 유연한 탐색을 하기 위해 블록체인은 비구조화 오버레이를 사용한다.[5]
슈퍼노드
비구조화 오버레이는 확장성과 불확실한 전달이 단점으로 나오고 있다. 이를 극복하기 위해 슈퍼 노드라는 개념이 있다. 일부 노드는 일반 노드보다 상위의 노드로 구분이 된다. 슈퍼 노드는 다수의 일반 노드를 밑에 두고 메시지를 슈퍼 노드끼리 전달을 하면 밑으로 전파를 하게 된다.[5]
구조화 오버레이
구조화 오버레이는 반대로 각 노드 별로 연결을 할 때 상대가 미리 결정되어있고 네트워크 토포로지도 엄격하게 설계되어 있는 오버레이 네트워크이다. 메시지의 도착이나 확장성이 확실하게 높다는 것이며, 효율적으로 메시지를 보낼 수 있다. 이 때문에 노드가 증가를 하던가 전송횟수에 관계없이 메시지가 반드시 전달이 되도록 설계되어 있다. 구조화 오버레이는 링크형이나 트리형의 구조를 가지게 된다.[5]
토폴로지
먼저,'구조화 오버레이'토폴로지는 각 노드별로 연결할 상대가 미리 정해져 있으며, 네트워크 토폴로지도 엄격하게 설계된 오버레이 네트워크다. 각 노드에 ID가 할당되고 ID에 따라 연결할 상태가 결정된다. 그 결과, 링크형 또는 트리형 같은 구조를 가진다. 전형적인 구조화 오버레이에서는 각 데이터에 대해서도 노드와 동일한 ID가 할당 돼, 각 데이터는 자신의 ID와 가장 가까운 ID르 ㄹ가진 노드에 저장되며 메시지에는 대상 ID를 기재해 가장 가까운 인접 노드를 선택하게 된다. 이의 장점은 메시지 도착 가능성 + 확장성이 높다는 것과 네트워크 토폴로지를 엄격하게 설게하기 때문에 노드수가 증가해도 메시지 전송 횟수는 크게 늘어나지 않는다. 하지만 대부분의 구조화 오버레이 검색 알고리즘은 데이터 ID를 사용한 완전 일치 검색만 가능하다. '비구조와 오버레이'토폴로지는 각 노드가 인접 노드를 선택할 때, 제약이 없도록 설계된 오버레이 네트워크이다. 즉, 특정 네트워크 토폴로지가 규정되지 않았다는 것이다. 노드 탐색 시, 메시지에 요청 데이터의 '메타 정보를 포함'시켜, 그 메타 정보에 맞는 데이터를 가진 노드를 탐색하는 등 유연한 탐색이 가능한 반면, 목적 노드에 메시지가 전달되는 것을 보장하진 못하며 노드수가 증가하면 네트워크 메시지가 너무 많아지는 문제가 발생한다.
비구조화 오버레이의 '메시지 전파 문제'를 해결하기 위한 방법은 슈퍼노드 개념을 도입하는 것이다. 일부 노드를 다른 읿나 노드보다 상위 노드를 만드는 슈퍼노드를 구성하여, 슈퍼노드의 밑에 다수의 일반 노드를 놓고 메시지를 전파하는 네트워크 구축/운영 방법이다. 슈퍼노드는 네트워크 노드수에 따라 조절되며, 슈퍼 노드의 임명은 노드 + 네트워크의 성능 등을 기반으로 자율적으로 변경된다.[6]
멀티캐스트
모든 회의 그룹을 위한 오버레이 네트워크(overlay network) 상에서 단일 신장 트리(single spanning tree)를 구현한다. 그러나 이것은 일부 그룹에게는 차선의 경로를 제공하게 된다. 또한 IRC는 IRC 네트워크의 확장을 제한하는 많은 양의 분산 상태를 유지하며, 이는 서로 연결되지 않는 여러 네트워크로 나누어지는 결과를 낳는다. 상대적으로 덜 알려진 PSYC 기술은 각 회의에 대해 맞춤형 멀티 캐스트 전략을 사용한다.[2] 또한, P2P(peer-to-peer) 기술은 여러 수신자에게 컨텐츠를 배포 할 때 피어캐스팅(peercasting)으로 알려진 멀티 캐스트 개념을 사용한다.[7]
결론적으로 적당한 무선 범위, 일정 수의 전체 노드 및 그룹 참가 노드 수가 결정된다면 오버레이 멀티캐스트 메커니즘의 효율성은 네트워크 계층 멀티캐스트와 비교하여 90% 정도의 효율성이 있다. 이러한 적은 효율성 감소가 이루어지지만 오버레이 멀티캐스트 메커니즘은 응용 계층의 트리 구성을 통하여 보다 쉽게 망에 적용될 수 있으며 간단하다는 장점이 있다. 즉, 오버레이 멀태캐스트 메커니즘을 MANET환경에 적용하려는 더 많은 연구들이 계속될 것으로 전망된다.[8]
VXLAN
개념부터 말하자면, VXLAN 은 VLAN 의 X(eXtensible) 를 더한 것이고 Layer 2 NETWORK 의 확장성을 의미한다. 확실히 VLAN 기반 네트워크 보다 더욱 많은 L2 segment(데이터 단위) 를 구성할 수 있음을 나타낸다. 4096개 에서 16,000,000 개 이상의 VLAN 을 단일 도메인에서 제공 할 수 있다. 전송할 때는 1550 바이트 mtu 를 사용한다. 가상화 환경에서는 MAC address table 의 한계가 있고 가상화 상태에서의 VLAN 숫자의 한계가 있다. 또 고정적인 VLAN Trunk 환경에서는 결국 VM 이동성의 한계가 있다. 불필요하게 모든 MAC address 를 네트워크 스위치에서 혼자 가지고 있지 않고, 가상화 vSwitch 에서만 소유하고, 해당 테이블을 통해 forwarding 하는 방식이라고 볼수 있다.[9]
장단점
장점
- 네트워크 기기의 비용을 줄인다.
- 물리적인 네트워크 기기의 종류에 구애받지 않게 된다.
- 싼 가격에 심플한 기기를 잘 활용할 수 있다.[10]
단점
- 데이터 확산 속도가 느리다
- 긴 대기 시간
- 특정 지점에서 패킷을 복제한다[11]
버전
VTS2.0
VTS는 오버레이와 물리/가상 패브릭을 위한 자동화 기능을 제공해주는 솔루션이다. 여기서 물리장비는 가상화되지 않은 베어메탈 서버, ToR 스위치(렉 상단에서 서버들을 연결해주는 스위치)가 될 수 있다. 각각의 물리, 가상 장비들을 제어하여 VxLAN / EVPN Overlay 구성을 정책 기반 설정으로 자동화하는 것이 VTS의 주된 용도이다.
VTS는 다양한 업체의 Virtual Machine Manager(이하 VMM)와 플러그인 형태로 연동되어 오픈스택이나 VM웨어의 vCenter에서 만들어 지는 가상머신에 대한 정보를 공유하게 된다. 예를 들어 가상머신 생성에 필요한 네트워크 및 IP 주소들이 VMM에서 설정될 경우 자 동으로 VTS에서 읽어와서 동일한 네트워크 정보를 유지할 수 있다. VTS는 크게 Policy Plane과 Control Plane으로 구성되어있다. 실제 장비들에 적용되는 정책들을 관리하고 VMM과 연동을 통하여 정책 기반 설정을 제공하는 부분이 Policy Plane이며, 정책을 장비에 적용할 때 사용되는southbound protocol(예를 들면 NX-API 및 BGP-EVPN, YANG model)에 대한 관리를 Control Plane에서 담당하게 된다.
문제점
통합 커뮤니케이션
UC는 아직까지는 제품이나 서비스 형태로 공급되지는 못하고 개념 단계에 있다고 보면 맞을 것이다. 하지만 UC와 관련한 업계의 반응은 매우 뜨겁다. 알카텔, 어바이어, 시스코, 제네시스, IBM, 마이크로소프트, 노텔, 지멘스 등의 업체들이 UC 시장에 속속 참여하고 있다. 이들 업체들은 UC에서 전화, 음성 메일, IM/프레즌스, 비디오와 협업 도구들이 조화롭게 구동될 수 있는 일련의 소프트웨어 플랫폼과 API나 시스템 인터페이스를 제공할 것이라고 약속하고 있다. 즉, UC는 사람들이 연락을 취해 협업을 통해 어떤 작업을 가능케 하는데 그 초점을 맞추고 있다. 얼핏 보기에는 쉬워 보이지만 실상은 그렇지 않다. 수많은 업체들 간의 제품이나 서비스가 상호호환성을 갖지 못하면 UC는 글자 그대로 공염불이 되기 때문이다. 또한 UC를 도입하는 쪽에서는 상당 수준의 시스템 통합 작업과 그에 따른 비용을 감당할 수 있어야 하고, 도입 이후의 지원이나 관리 방안에도 많은 고민을 해야 한다. 한마디로 말하자면 UC가 자리를 잡기 위해서는 수많은 분야에서의 경계 허물기 작업과 컨버전스 작업이 선행돼야 할 것이다.[12]
대안
혁신과 개발의 장 P2P
인터넷 상에는 VoIP, IM(Instant Messaging), 화상회의, 파일 공유 등을 10여 가지 이상의 유명한 P2P 서비스가 존재하게 됐다. 시간이 흐르면 P2P 서비스의 수와 종류는 더욱 늘어나고 다양해질 것이다. 그리고 이들 대부분의 서비스는 표준이 아닌 서비스 또는 애플리케이션 고유의 프로토콜을 사용하고 있다. BitTorrent, FastTrack, Freenet Project, Guntella/Guntella 2, NEOnet, Skype 등이 바로 그것이다. P2P는 새로운 기기뿐 아니라 P2P 종단 기기의 협업을 통해 배포할 수 있는 새로운 서비스에 대해 무한한 가능성을 제공하고 있다. 그로 인해 P2P 오버레이 네트워크는 인터넷 기반의 미래지향적인 혁신과 개발의 장이 되고 있다.[12]
한층 가까워지는 PAN의 세계
P2P는 전 세계적으로 모든 종류의 네트워크에 있는 종단 기기 주변에 새로운 서비스와 기술을 신속, 간단, 저렴하게 배포해 사용할 수 있게 해준다. 사용자가 휴대 기기를 가지고 집에 들어가면 그 휴대 기기는 집에 있는 자동 응답기나 TV 셋톱박스, 전자 레인지 등과 P2P 오버레이 네트워크를 구성할 수 있다. 자동 응답기는 부재 중에 수신된 메시지를 들려주거나 휴대용 기기로 전송하고, TV는 휴대 기기에 저장된 동영상을 전송 받아서 재생하고 전자 레인지는 음식을 데우기 시작한다. 이것이 바로 PAN(Personal Area Network)의 세계인 것이다. 비록 지금은 매우 작은 규모이기는 하지만 사용자들이 익숙해지기 시작하고 혁신적인 개발자들이 새로운 기기와 서비스를 만들어 내기 시작하면, 훨씬 더 크고 강력한 오버레이 네트워크로 발전하게 될 것이다.[12]
표준을 넘어서는 P2P의 파괴력
P2P에서는 애플리케이션이 지역 접속을 활용해 주변에 있는 기기들과 직접 통신해 사용자들이 필요로 하는 기능을 제공할 수 있다. 즉, 스카이프나 구글 토크같은 음성 서비스는 기존의 음성 서비스에서 필요로 하는 복잡한 하부구조가 없이 동작한다.
만약 P2P 음성 서비스가 보편화되면 SIP 레지스터, 프록시 서버, SIP 백 투 백 UA(Back-to-Back User Agents), 전화 서비스를 에뮬레이션하는 소프트스위치 같은 장비는 그 가치를 상실할 것이다. 이 뿐 아니라 P2P 오버레이 네트워크에 좀 더 정교한 종단 장비를 도입하면 비디오를 비롯한 다른 트래픽 처리용 장비의 존재 가치가 상실될 것이고, 서비스 공급업체의 예상 수익률도 하락하게 될 것이다. 장비 개발업체나 서비스 공급업체는 다양한 네트워크 장비들이 서로 데이터를 공유, 정합(Synchronization), 이동할 수 있게 하고 메시지를 교환할 수 있게 함으로써 사용자들에게 새로운 가치와 개선된 경험치를 제공하거나, 자신이 없을 경우에는 P2P 트래픽을 제어하지 말고 사용자들이 쉽고 편하게 P2P를 사용할 수 있는 환경을 구축해야 할 것이다.[12]
각주
- ↑ 〈오버레이 네크워크(Overlay network)〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈오버레이 네트워크〉, 《위키백과》
- ↑ Rayson's,〈Overlay Network의 기본 개념〉,《긍정의 힘》, 2007.07.05
- ↑ 다이어리,〈가상화 정리2〉,《네이버 블로그》, 2019.03.19
- ↑ 5.0 5.1 5.2 〈오버레이 네크워크(Overlay network)란 무엇인가?〉,《네이버 포스트》
- ↑ CryptoActually,〈P2P 네트워크(=노드)가 무엇인가요?〉, 《네이버 블로그》, 2018.01.22
- ↑ 〈멀티캐스트〉, 《위키백과》
- ↑ 1hase, 〈MANET에서의 오버레이 멀티캐스트 적용을 위한 연구동향〉, 《네이버 블로그》, 2006.05.29
- ↑ atthis,〈VXLAN에 대해서 -개념, 왜?〉,《TAG》, 2016.05.27
- ↑ 창업/e-Biz 강의,〈오버레이 네트워크란?〉, 《네이버 블로그》, 2016.05.30
- ↑ 〈[1]〉, 《위키피디아》
- ↑ 12.0 12.1 12.2 12.3 mybrainz,〈P2P 오버레이 네트워크의 가능성〉, 《네이버 블로그》, 2007.01.29
참고자료
- 〈오버레이 네크워크(Overlay network)〉, 《네이버 지식백과》
- 〈오버레이 네트워크〉, 《위키백과》
- 〈오버레이 네크워크(Overlay network)란 무엇인가?〉,《네이버 포스트》
- Rayson's,〈Overlay Network의 기본 개념〉,《긍정의 힘》, 2007.07.05
- 〈[2]〉, 《위키피디아》
- 〈멀티캐스트〉, 《위키백과》
- mybrainz,〈P2P 오버레이 네트워크의 가능성〉, 《네이버 블로그》, 2007.01.29
- 1hase, 〈MANET에서의 오버레이 멀티캐스트 적용을 위한 연구동향〉, 《네이버 블로그》, 2006.05.29
- 〈P2P 네트워크(=노드)가 무엇인가요?〉, 《네이버 블로그》, 2018.01.22
같이 보기
