Layer-4 Switching 개념이해(1)
LAN에서는 현재 각종 스위칭 기법들이 범람하고 있어서 춘추 전국시대를 방불케 하고 있다. 예를 들면, 3계층 스위칭, 4계층 스위칭, 무 계층(Layerless) 스위칭, 태그(Tag) 스위칭, IP 스위칭, 네트워크 계층 스위칭, 멀티레이어 스위칭, MPLS(MultiProtocol Label Switching) 등등. 이런 기법들이 미래 네트워킹 솔루션의 중요한 부분들이 될 것은 확실하다. 한마디로 말하면, 이런 스위칭 기법들의 대부분은 네트워킹 요소 중의 라우팅 측면에 대해 업체 또는 단체 고유의 해답을 제시하고 있으며 이런 방안들을 통해 네트워크가 이전에 비해 더 나은 성능을 제공하게 하여 네트워크의 확장성을 제고하는데 그 목적을 두고 있다고 말할 수 있다.
우선, 이러한 여러 가지 스위칭 기법들의 등장 배경인 라우터의 한계에 대해 알아보고 각종 스위칭 기법들에 대해 살펴보기로 하자.
라우터의 한계 (Layer-4 Switch의 등장배경)
지난 수년간 라우터에는 많은 기능들이 부가되었다. 라우터는 멀티프로토콜을 지원하며 LAN과 WAN을 연결해주고 구성 파라메터들도 수백 개로 늘어나 세련된 패킷 필터링이 가능하게 되었으며 네트워크에 대해 과거에 비해 상당한 제어력도 제공해주고 있다. 고속의 프로세서와 메모리 덕분에 라우터의 성능을 저해하지 않고 많은 기능을 제공할 수 있었다. 하지만, 네트워크에서 갈수록 더 많은 트래픽을 처리하게 되자 모든 패킷의 헤더를 처리해야만 하는 라우터에서 정체 현상이 빈번하게 발생하기 시작했다. 설상가상으로 라우터에서 정체가 발생하면, 라우터는 패킷을 폐기하기 시작하고 이는 다시 출발지의 재전송을 초래하여 상황은 더욱 악화되기도 한다. 물론, 이에 대한 각종 큐잉 기법이나 캐싱 기법들이 있기는 하지만 근본적인 해결 방안은 되지 못하고 있다. 또한, 확장성이 매우 뛰어난 라우터도 있으나 문제는 가격이 만만치 않다.
그렇다면, 어떻게 이 문제를 해결할 수 있을까? 답을 찾기 위해 잠시 시장에 들르기로 하자. 시장에서는 손님이 살 물건을 가져오면 주인이나 점원이 가격을 계산하고 돈을 지불하면 물건을 준다. 하지만, 손님이 많고 손님들이 구매한 물건의 종류가 늘어나면 계산대에는 줄이 늘어선다. 손님이 늘고 물건 종류가 늘어날수록 줄은 더 길어진다.또한, 줄 중간에 신용카드나 수표로 지불하는 사람이 있으면 상황은 더 악화되어 대기 시간이 더 늘어난다.
최근 몇 년 동안 갑자기 수가 늘어난 양판점이나 대형 슈퍼마켓에서는 이에 대한 해답을 제공하고 있다. 슈퍼마켓에서는 손님이 물건을 가져오면 계산대의 점원이 바코드 리더로 물건에 붙어있는 바코드를 읽는다. 그러면 가격이 아주 신속하게 계산된다. 또한, 수표나 신용 카드 구매자들과 현금 구매자들은 서로 다른 계산대를 이용한다.
즉, 슈퍼마켓에서는 최소의 비용으로 사용자의 대기 시간을 최소화하고 서비스를 개선하기 위해서 바코드를 도입하였고 사용자 유형별로 별도의 계산대를 마련하고 있으며 계산대의 수도 시장의 점포보다 많이 가지고 있다. 또한, 점원들도 386 세대가 아닌 586 세대가 주류를 이루고 있다. 한마디로 말하면, 최근의 대형 매장에서는 바코드(라벨), 바코드를 기반으로 한 가격 계산(라벨 스위칭), 더 빠른 점원(라우터)과 늘어난 계산대(대역폭)를 모두 갖추고 있는 셈이다.
Layer-4 Switch 선택시 고려 사항
4계층 스위치는 트래픽 플로우에 따라 더 한층 정밀한 네트워크 튜닝(Tuning)과 우선 순위 부여 기능을 통해2/3계층 스위칭을 한 차원 끌어올린 장비라 할 수 있다. 2계층 스위치는 MAC(Media Access Control) 어드레스를 사용하여 스위칭 기능을 수행하고 3계층 스위치는 IP 같은 네트워크 어드레스를 기반으로 라우팅을 하며4계층 스위치는 4계층 프로토콜의 헤더 정보를 이용하여 정책 기반의 라우팅을 수행한다.
또한, 4계층 스위치는 어플리케이션에 따라 트래픽에 대한 우선 순위부여 기능도 수행한다. 이 기능은 네트워크 관리자들에게 어플리케이션을 제어할 수 있는 능력을 제공한다. 그리고 4계층 스위치는 네트워크 전반에 대한CoS(Class of Service) 구현 방법을 제공한다.
4계층 스위치를 도입할 경우에는 다음 몇 가지 사항을 사전에 고려해야만 한다.
▶ 포트에 대한 우선 순위 부여 방안
어떤 어플리케이션이 어떤 포트를 사용하고 있는가? Well-known 포트 이외의 포트 번호를 사용하고 있는 어플리케이션의 포트 번호를 정확하게 파악하고 있어야만 Mission-critical Application에 상응하는 우선 순위를 부여할 수 있다.또한, 포트 번호가 동일한 어플리케이션을 여러 명의 사용자가 동시에 사용하고 있다면 무엇을 기준으로 우선 순위를 부여할 것인가? 또한, 시시각각으로 포트 번호가 바뀌는 어플리케이션에 대해서는 어떤 방식으로 우선 순위를 부여할 것인가?
▶ 표준화 작업
아직까지는 복합(Heterogeneous) 네트워크 환경에서의 4계층 스위칭에 대한 표준이 없다. 즉, 여러 제품 공급업체들 간의 우선 순위 부여 방식이나 처리 방식이 서로 달라서 상호 운용성 (Interoperability)이 떨어진다.
▶ 중복 기술
IEEE 802.1p 표준도 트래픽에 대한 우선 순위 부여 기능을 가지고 있으며 4계층 스위치도 우선 순위 부여 기능을 가지고 있다. 이 경우, 언제 어떤 기술을 사용할 지를 결정해야 한다.
4계층 스위치는 어플리케이션 기반의 트래픽 우선 순위 부여 분야에서 많은 가능성을 가지고 있으나 네트워크 관리자는 4계층 스위치가 제공하는 고급 기술을 사용하기에 앞서 전술한 사항에 대한 준비를 갖추고 있어야 할 것이다.
Load Balancing(부하 분산) 기능
현재 많이 사용되고 있는 네트워크 장비들 즉, 2/3계층 스위치들이 네트워크 자체의 성능 개선을 통한 확장성 개선에 초점을 두었다면, 최근 등장하고 있는 4계층 이상을 지원하는 스위치는 사용자들에게 제공되는 서비스에 초점을 둔 장비들이라고 할 수 있다.
이런 스위치들은 게이트웨이(Gateway)와 마찬가지로 사용 목적에 따라 접두어가 붙는 경우가 많다. 즉, TCP/IP 네트워크와 IBM 호스트를 연동하기 위해 사용하는 게이트웨이를 3270 게이트웨이나 SNA 게이트웨이 혹은 SNA 서버라고 부르는 것처럼 부하 분산 스위치 또는 웹 스위치처럼 사용 목적에 따라 이름을 붙이는 경우가 많다.
인터넷의 보급 확산으로 기업과 단체는 물론이고 개인들도 웹을 통해 인터넷을 많이 사용하고 있다. 예를 들면, 웹 기반의 인트라넷, 쇼핑 몰, 검색 엔진, 사이버 주식 조회/거래, 사이버 스쿨 등이 널리 이용되고 있으며 앞으로는 더욱 더 많이 이용될 전망이다. 이런 서비스들의 특징은 다수의 사용자들이 동일한 내용(Content)에 동시에 액세스한다는 것이다.
사용자가 많지 않을 경우에는 단지 1 ~ 2대의 서버를 두고 캐싱 기술을 사용하여 어느 정도 원활한 서비스를 제공할 수 있으나, 사용자의 수가 늘어감에 따라 동시 접속 사용자 수도 늘어나게 되어 정체 현상이 발생하게 된다. 이럴 때는, 여러 대의 서버를 부하 분산 스위치에 연결하여 동시 접속 사용자들의 요청(Request)을 여러 대의 서버에 고르게 분산시켜서 원활한 서비스를 제공한다.
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