• 이 내용은 경희대학교 소프트웨어융합대학 이성원 교수님의 「컴퓨터 네트워크(CSE30200)」를 기반으로 정리한 내용입니다.

Softwarization

Linux가 네트워크 생태계를 먹어치우고 있다!

• 전통적인 OSI 7 layer 철학을 크게 중요치 여기지 않았고, 크게 Infrastructure 단계에서 abstraction.
• 새로운 Layers가 있다. Linux Foundation에서는 각 Layer의 핵심 SW를 개발하고 있다.
• CPU와 Disk가 있는 hardware에, OSI7계층을 밑에 깔고, OS로 덮은 후에, Network control을 쌓아 올린후, 하고 싶은 서비스를 하기 위해 여러 SW를 넣고, 지휘 및 관리, 네트워크 정보 분석후 서비스를 제공한다.
• 표준단체의 힘이 많이 약해졌다. 표준은 sw를 따라갈뿐이다...

• 통신회사 에릭슨은 네트워크의 패러다임이 Hardware->Software로 예상하였다.
• 기존의 IP-routing도 SW가 있었으나, 인기가 없었다. TCP/IP 기반의 인터넷에서 제공가능한 서비스가 적었기 때문이다.

SW중심으로 변하게 된 계기

• **Intel cpu를 네트워크 장비에 도입하기 시작하였다. Intel-cpu기반의 성능이 좋은 컴퓨터들이 네트워크에 사용되기 시작하였고,점점 Intel-cpu base 네트워크 장비들이 많이 사용되었다.
• Linux가 Intel cpu OS로 들어갔다.

에릭슨은 2015년 3가지 common platform(통신 하드웨어)를 선보였다. 맨 왼쪽의 경우는 무선장치('안테나'), 오른쪽은 유선연결(router/switcher), 중간은 컴퓨터 서버의 역할을 하였다. 이 하드웨어들은 고속 네트워킹을 가능하게 하였고, 공용 하드웨어에 목적에 맞게 필요한 SW를 설치하여 사용이 가능하였다. 하드웨어는 여러 기능을 동시에 할 수 있도록 만들었고, SW를 통해 필요 기능을 통제하는 방식의 네트워크 장치인 것이다. 따라서 기본적인 하드웨어가 주어지면, 어떤 SW를 올릴것인가가 중요한 이슈가 되었다. 이렇게 장치가 SW에 따라 기능이 달라지는 것을, 'Virtaulized application'이라 표현한다.

• Past : 할 수 있는 일이 정해진 네트워크 장치들 중심의 네트워크(OSI 7 Layer 철학). 장치들의 표준화가 중요하였다. 네트워크의 제어가 불가능하였다.

• Today : 장치 속 SW(function)이 중심이 되었다. 표준화의 의미가 많이 약해졌으며, 사용자가 능력만 되면 새로운 SW를 개발하여 사용도 가능해졌다. Network SW를 통해 네트워크 제어가 가능했으며, 이는 Intel-CPU/Linux에 의해 가능해졌다.

Software Defined Network(ing)

내가 만든 SW대로 네트워크가 움직일 수 있다.
통신사들이 인공지능을 하는 이유? -> SDN

• 기존의 네트워크는, 군용 목적으로 개발된 것이라 생존성을 기반으로 한 라우터 기반의 네트워크였다.
• 라우터는 주변 라우터들과 통신하여, forwarding table을 만든다. -> 제어가 불가능하다.
• Control plane(제어기능)과 Data plane(전송 기능)의 통합 장치가 라우터이다.

Problems on Router
1) Packets이 갈 길을 정하고 싶으나 불가능하였다
2) 서비스가 잘 돌아가기 위한 네트워크가 필요하였다(서비스 맞춤형 네트워크)
기존의 라우터들은 이러한 요구사항을 만족하기 힘들었다.

SDN

• Control plane은 라우터 밖에 존재하고, 전송 부분은 라우터에 존재하여, 분리하였다.
• Forwarding table을 밖에서 가지고 와서, 본인의 table을 update하는 방식이다. 본인이 직접 routing table을 결정할 수 없었다.

OpenFlow based SDN Network

• switch에 OpenFlow명령을 주어서, switcher에서 똑똑한 일을 가능하게 하도록 지시하는 방식이다. Controller가 외부에서 이 모든 것을 통제한다. Controller는 네트워크 데이터를 모으고 분석하여 얻은 결정을 switch에게 내린다.
• OpenFlow는 SDN의 시초가 되었다. Rule을 주고, Rule에 대한 action을 정의한다.
• Controller에 switcher에게 flow-table을 이런식으로 채워라하는 SW의 이름이다.
• SDN: OpenFlow 같은 명령을 통해 네트워크 동작을 SW기반의 controller에서 제어 및 관리하는 방식이다.

  기존과 달라진 점
  1) Controller가 시키는 대로 한다. 라우터 자신이 결정 불가
  2) Destination이 같더라도, Service에 따른 path를 달리 설정이 가능하였다. Controller가 서비스에 따른 경로를 지정해준다.

Network Function Virtualization

• NFV : virtual한 software들이 switch/server에서 필요시, 필요한 기능들이 필요한 만큼 작동하는 것을 말한다.

NFV는 장치 안에서 Network 기능(SW)들에 대해서 다루며, SDN은 path를 결정하는(받은 패킷을 어떻게 내보내야 하는지) 법에 대해 다룬다. SDN, NFV를 통해 개발자 본인의 아이디어를 구현가능하다. 이러한 이유가 통신사들이 개발자를 채용하는 이유다.

SDN/NFV

SDN/NFV Softwares

SDN/NFV Use Cases

SDN/NFV into 5G

SDN/NFVrk 5G의 기본 철학이다.

• 5G는 NFV softwares들이 SDN에 의해 통제된다.
• 5G 이동통신은 사용자의 서비스에 맞는 네트워크를 제공하고자 한다. 이를 위해서는 필요한 기능을 그때그때 구현하고 Networking에 도입할 수 있는 NFV와 그들 간의 줄 정리를 담당하는 SDN이 필요하다.

P4(programming language)