[4편] SDN 연결성의 힘을 더한 오픈플로우(OpenFlow) 프로토콜 탐험

목 차

1. 디지털 환경에서의 연결 핵심, 오픈플로우(OpenFlow) 프로토콜 이해
2. 오픈플로우(OpenFlow) 프로토콜의 개념 및 주요 구성요소
3. 오픈플로우(OpenFlow)의 활용사례
4. 오픈플로우(OpenFlow)의 시사점 및 발전방향

 

1. 디지털 환경의 연결 핵심, 오픈플로우(OpenFlow) 프로토콜 이해

고속으로 진화하는 디지털 환경에서, 원활한 연결성은 우리의 디지털 생활에서 중추적인 역할을 수행하고 있습니다. 이는 혁신적인 기술들이 어떻게 데이터가 디지털 인프라를 통과하며 어떤 방식으로 우리와 상호작용하는지를 조망함으로써 심도 있게 살펴볼 필요가 있습니다.

1.1 디지털 현장의 고속 진화 생태계

우리는 현재 고속으로 진화하는 디지털 환경에서 살아가고 있습니다. 모든 것이 연결(사물인터넷, Iot)되어 있으며, 데이터는 빠르게 이동하고 있습니다. 이러한 환경에서 원활한 연결성은 그 어느 때보다도 중요하며, 이러한 연결성을 지원하는 기술들이 새로운 효율성과 유연성을 제공하고 있습니다.

1.2 오픈플로우(OpenFlow) 프로토콜의 등장

이러한 기술 중 하나가 오픈플로우 프로토콜(OpenFlow protocol)입니다. 네트워크의 민첩성(Agility)과 프로그래빌리티(Prograbiliy)를 높이기 위해 탄생한 이 프로토콜은 기존의 네트워크 아키텍처의 한계를 극복하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 오픈플로우 프로토콜은 Open Networking Foundation (ONF)에서 기획되었습니다. 이는 통신 제어와 데이터 전송 간의 표준화된 통신을 제공함으로써 SDN(Software-Defined Networking, SDN)에서의 혁신을 이끌고 있습니다.

2. 오픈플로우(OpenFlow) 프로토콜의 개념 및 주요 구성요소

2.1 오픈플로우(OpenFlow)의 개념

네트워크를 보다 프로그래밍 가능하고 유연하며 적응 가능하게 만드는 것을 목표로 하는 네트워크 아키텍처인 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)과 관련이 있습니다. OpenFlow는 컨트롤 플레인(Control Plane: 트래픽을 전송할 위치를 결정하는 인텔리전스)을 데이터 플레인(Data Plane: 트래픽을 전달하는 물리적 장치)과 분리하여 SDN 구현을 가능하게 하는 통신 프로토콜입니다.
기존 네트워킹에서는 컨트롤 플레인과 데이터 플레인이 스위치 및 라우터와 같은 네트워킹 장치 내에 긴밀하게 통합되는 경우가 많습니다. OpenFlow는 중앙 컨트롤러가 여러 네트워크 장치의 동작을 관리할 수 있도록 하여 이러한 통합을 깨뜨립니다.

2.2 오픈플로우(OpenFlow)의 주요 구성요소

오픈플로우(OpenFlow)는 SDN(Software-Defined Networking, SDN)에서 중요한 역할을 하는 프로토콜로서 제어기(Controller), 스위치(Switch), 플로우테이블(Flowtable), 오픈플로우 프로토콜(OpenFlow protocol), 플로우(Flow), 액션(Action) 등 여러 구성 요소를 포함하고 있습니다.

오픈플로우(OpenFlow) 제어기와 스위치의 시스템 구성도

위 구성도와 같이 위치에 따라 오픈플로우(Openflow)는 크게 오픈플로우 제어장치(OpenFlow Controller)와 오픈플로우 스위치(OpenFlow Switch)로 나눌 수 있습니다. 위치에 따른 주요 구성요소에 대해 세부적으로 설명하면 다음 아래 표와 같습니다.

주요 구성요소	구성요소별 설명
오픈플로우 제어장치 (OpenFlow Controller)	오픈플로우의 핵심 부분 중 하나로, 컨트롤러는 네트워크의 상태를 감시하고 관리합니다. 이는 네트워크 장치에 대한 결정을 내릴 수 있는 중앙 지점 역할
	신규 플로우(Flow)를 등록하거나 삭제하는 기능 포함
	사례: OpenDaylight, ONOS, Ryu, Floodlight
오픈플로우 스위치 (OpenFlow Switch)	- 플로우테이블(FlowTable)별로 패킷 포워드(Forward)와 통계수집 등의 기능을 수행하는 네트워크 스위칭 장비 - FlowTable, PipeLine, GroupTable, 보안채널(SSL)로 구성되어 있음
	플로우테이블(FlowTable)	- 구성항목: 필드/카운터/패킷매칭/명령집합 - 패킷 룩업(Packet Lookup), 포워딩
	그룹테이블(GroupTable)	- 패킷 포워딩 위한 여러 개의 플로우 테이블 포트를 하나의 그룹으로 추상화하여 관리함
	파이프라인(PipeLine)	- 각 플로우 테이블의 패킷 프로세싱 통로를 말함
	오픈플로우(OpenFlow) 프로토콜	- 스위치와 스위치를 관리하는 제어기가 통신하기 위한 개방형 표준 인터페이스
	보안채널(SSL)	- 스위치와 제어기 사이의 패킷을 암호화 하여 전달함(SSL)

* FlowTable 내용에는 룰(Rule), 액션(Action), 통계(Statistics) 의 3가지가 존재합니다. 룰(Rule)은 플로우를 정의하는 패킷으로 헤더 정보를 표시하며 액션(Action)은 패킷을 어떻게 처리할지에 대한 것을 표시하고 마지막으로 통계(Statistics)는 플로우별 통계를 나타냅니다.

3. 오픈플로우(OpenFlow)의 활용사례

[네트워크 슬라이싱, Network Slicing]
OpenFlow는 네트워크 슬라이싱 개념에서 중요한 역할을 합니다. 즉, 물리적 네트워크를 여러 가상 네트워크로 나누어 다양한 사용 사례나 테넌트를 지원합니다. 이는 다양한 요구 사항을 가진 다양한 서비스가 공존하는 5G 네트워크에서 중요한 역할을 합니다.

[교통공학, Traffic Engineering]
OpenFlow는 동적이며 중앙 집중화된 트래픽 엔지니어링을 허용합니다. 네트워크 운영자는 실시간 조건 및 요구 사항을 기반으로 트래픽 흐름을 최적화할 수 있습니다. 이는 대규모 네트워크, 데이터 센터 및 서비스 제공업체 환경에서 특히 유용합니다.

[서비스 품질, QoS]
OpenFlow를 사용하면 정교한 서비스 품질 정책을 구현할 수 있습니다. 다양한 유형의 트래픽에 대한 우선순위를 지정하고 처리하는 방법을 제어함으로써 네트워크 관리자는 중요한 애플리케이션이 필요한 대역폭과 짧은 대기 시간 연결을 수신하도록 할 수 있습니다.

[네트워크 가상화, Network Virtualization]
OpenFlow는 공유된 물리적 인프라에 격리된 가상 네트워크를 생성할 수 있도록 하여 네트워크 가상화를 촉진합니다. 이는 여러 테넌트 또는 애플리케이션에 전용 네트워크 리소스가 필요한 클라우드 컴퓨팅 환경에서 유용합니다.

[로드 밸런싱, Load Balancing]
OpenFlow는 네트워크의 여러 경로에 걸쳐 동적 로드 밸런싱을 구현하는 데 사용될 수 있습니다. 이는 트래픽을 최적으로 분산시켜 성능과 리소스 활용도를 향상할 수 있는 데이터 센터 및 기업 네트워크에 특히 유용합니다.

[동적 네트워크 프로비져닝, Dynamic Network Provisioning]
OpenFlow를 사용하면 필요에 따라 네트워크 리소스를 동적으로 프로비저닝을 설정 및 해제할 수 있습니다. 이는 클라우드 컴퓨팅 환경과 같이 워크로드(workload)가 변동하는 시나리오에서 특히 유용합니다.

4. 오픈플로우(OpenFlow)의 시사점 및 발전방향

다양한 산업에서의 응용: 현실 세계에서의 오픈플로우(OpenFlow)
오픈플로우의 영향력은 데이터 센터 최적화에서부터 교육과 연구 네트워크, 기업의 네트워크에 이르기까지 다양한 산업에서 확장되고 있습니다. 이는 트래픽 관리, 부하 분산, 보안 강화 등 다양한 응용 분야에서 성과를 보여주고 있습니다.

도전과 발전: 계속되는 연구와 혁신
오픈플로우도 여전히 도전에 직면하고 있습니다. 확장성, 보안 고려 사항, 표준화의 필요성 등의 도전에 대응하기 위해 지속적인 연구와 개발이 이루어지면서 지속적으로 보완해 나가야 할 것입니다.

연결성의 미래
디지털 시대의 복잡한 환경을 탐험하면서, 오픈플로우 프로토콜은 네트워킹의 미래를 책임지는 주요 캐릭터로 나타납니다. 이 프로토콜은 중앙 제어, 유연성 향상, 상호 운용성 촉진 등을 통해 혁신을 주도하고 있습니다. 오픈플로우의 힘을 받아들이고, 네트워크 연결성이 원활하고 또한 지능적이며 디지털 환경의 끊임없이 발전하는 요구에 적응 가능한 미래를 함께 모색해 볼 필요성이 대두되고 있습니다.

 

다음 포스팅 [5]편에서는 5G 핵심기술 중에 하나인 빔포밍(BeamForming) 기술에 관해서 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다.