QinQ vs. VLAN vs. VXLAN
작성자 Yana
날짜 08/10/2023
VLAN(가상 근거리 통신망) 기술은 거리와 물리적 위치의 제약을 제거하여 네트워크 관리를 간소화합니다. 그러나 대규모 네트워크에서 장치와 사용자의 수가 증가함에 따라 VLAN은 최대 4094개의 VLAN이라는 제한과 비효율적인 네트워크 링크 활용이라는 한계에 직면합니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 VXLAN(가상 확장 가능 LAN)과 QinQ 기술이 등장했습니다. 이 문서에서는 이 세 가지 기술을 설명하고 비교합니다. 이 문서에서는 QinQ vs. VLAN vs. VXLAN이라는 세 가지 기술을 설명하고 비교합니다.
VLAN, VXLAN 및 QinQ 개요
VLAN(가상 LAN)이란 무엇인가요?
VLAN은 네트워크를 여러 브로드캐스트 도메인으로 나누는 기술입니다. 각 브로드캐스트 도메인 내에서 사용자는 자유롭게 통신할 수 있습니다. 서로 다른 VLAN 간 연결을 설정할 때 이해해야 할 두 가지 기본 개념이 있습니다: VLAN 태깅과 VLAN 간 라우팅입니다.
VLAN 태깅은 프레임이 VLAN 트렁크 포트를 통과할 때 고유 식별자를 추가하여 서로 다른 VLAN의 프레임이 통과할 수 있도록 하는 것입니다. 태깅 방법 중 하나는 IEEE 802.1Q. VLAN 구성은 CLI(Command Line Interface)와 웹 기반 사용자 인터페이스 모두에서 간단하고 사용자 친화적입니다.
QinQ(802.1Q-in-802.1Q)란 무엇입니까？
VLAN 스태킹 또는 이중 VLAN이라고도 하는 QinQ는 IEEE 802.1ad에 따라 표준화되어 있습니다. 이는 사설 네트워크의 내부 태그와 공용 네트워크의 외부 태그라는 이중 계층으로 VLAN 태그를 캡슐화하는 것을 포함합니다—Q-in-Q는 통신 사업자 백본 네트워크에서 널리 사용됩니다. 사설 네트워크의 VLAN 태그를 공용 네트워크의 VLAN 태그 내에 래핑함으로써 QinQ는 이중 VLAN 태그가 지정된 패킷이 통신 사업자의 백본 네트워크(공용 네트워크)를 통해 이동할 수 있게 합니다. 이 메커니즘은 사용 가능한 VLAN 용량을 확장하고 보다 정밀한 사용자 관리를 용이하게 합니다.
IEEE 802.1Q 표준은 최대 4096개의 VLAN을 식별할 수 있는 12비트 VLAN ID 필드를 지정합니다. 그러나 네트워크가 계속 확장됨에 따라 이러한 제한은 점점 더 제약이 되고 있습니다. 이에 대응하여 802.1Q 표준의 확장인 IEEE 802.1ad는 원래 802.1Q로 태그된 패킷에 추가 802.1Q 태그(VLAN tag라고 함)를 도입합니다. 이 혁신은 가능한 VLAN 수를 4094 x 4094로 확장합니다. 이러한 이중 태그 패킷을 QinQ 패킷이라고 합니다.
QinQ 패킷은 표준화된 구조를 따릅니다. 일반적으로 802.1Q 태그가 지정된 패킷이 추가 802.1Q 태그 안에 중첩되므로 "QinQ"라는 용어가 사용됩니다. 패킷이 네트워크를 통과할 때 외부 VLAN 태그를 기준으로 공용 네트워크 내에서 라우팅됩니다. 내부 VLAN 태그는 데이터로 처리되며 함께 공용 네트워크를 통과합니다. 이러한 이중 태그 구성으로 인해 QinQ 패킷은 표준 802.1Q VLAN 태그 지정 패킷보다 추가로 4바이트가 더 많습니다.
QinQ 구현에는 Basic QinQ와 Selective QinQ의 두 가지 주요 유형이 있습니다.
Basic QinQ는 포트 기반 태깅 방식을 사용합니다. VLAN VPN이 활성화된 인터페이스에 패킷이 도착하면, 스위치는 해당 패킷에 기본 VLAN 태그를 추가합니다. 수신 패킷이 이미 태그되어 있는지 여부와 관계없이 결과는 동일합니다. 이미 태그되어 있다면 이중 VLAN 태그를 가지게 되며, 그렇지 않다면 스위치 포트의 VLAN 태그를 가지게 됩니다.
Selective QinQ는 기본 QinQ의 기능을 포함하면서 더 높은 수준의 유연성을 도입합니다. MAC 주소, IP 프로토콜, 출발지 IP 주소 및 VLAN 태그를 기반으로 패킷의 내부 VLAN 태그를 식별한 다음 어떤 태그를 추가해야 하는지 결정합니다.
VXLAN(Virtual Extensible LAN)이란 무엇인가요?
Virtual Extensible LAN이라고도 알려진 VXLAN은 MAC address-in-user datagram protocol (MAC-in-UDP) 캡슐화를 사용하여 Layer 3 네트워크 위에 Layer 2 오버레이 네트워크를 구축할 수 있게 하는 기술입니다. 데이터 센터에서 VXLAN은 물리적 네트워크 위에 위치하는 오버레이 네트워크를 생성하기 위한 지배적인 프로토콜로 부상하고 있으며, 가상 네트워크 구현을 용이하게 합니다. VXLAN 프로토콜을 활용하면, 데이터 센터 네트워크는 대규모로 광범위한 세분화 기능을 제공하여 멀티 테넌트 데이터 센터의 요구를 충족하면서 효과적으로 가상화될 수 있습니다. 본질적으로 VXLAN은 VLAN과 유사한 서비스를 제공하지만, 확장성과 유연성이 향상되었습니다. QinQ와 마찬가지로 VXLAN 패킷은 일관된 형식을 따릅니다. VXLAN MAC-in-UDP 캡슐화를 사용하면, 원본 패킷에 VXLAN 헤더가 제공된 다음 UDP IP 패킷 안에 배치됩니다. 다음은 이 개념을 설명하는 간단한 다이어그램입니다.
VXLAN 헤더: Layer 2 세그먼트를 식별하고 그 사이의 Layer 2 격리를 유지하는 데 사용되는 24비트 Virtual Network Identifier(VNID)로 구성됩니다. VNID 내의 모든 24비트는 VXLAN이 지원할 수 있는 최대 1,600만 개의 LAN 세그먼트를 정의합니다.
외부 UDP 헤더: VTEP(VXLAN 터널 엔드포인트)는 UDP 헤더 내의 소스 포트를 할당하며, 대상 포트는 일반적으로 UDP 포트 4789입니다.
외부 IP 헤더: 소스 VTEP와 연결되고 내부 프레임의 소스와 상관관계가 있는 소스 IP 주소를 포함합니다.
외부 Ethernet 헤더: 외부 Ethernet 헤더 내의 소스 MAC 주소는 내부 프레임의 소스와 연결된 VTEP에 해당합니다.
The QSFPTEK S5600 시리즈 및 S7600 시리즈 레이어 3 스위치는 고성능을 제공하도록 설계된 VXLAN 및 기타 데이터 센터 기능을 지원합니다.
QinQ, VLAN 및 VXLAN의 차이점
VLAN은 Layer 2 네트워크 격리, 플러딩 방지, 라우팅 인터페이스 역할 수행 등 여러 문제를 해결하는 데 사용되어 왔습니다. VLAN 지원 기능은 이제 이더넷 스위치, 라우터, 방화벽과 같은 시스템 및 네트워크 장치에서 널리 제공됩니다. 그러나 이 문서의 초점은 주로 VLAN 태깅에 있습니다. VLAN 태깅은 서로 다른 VLAN 간의 통신을 촉진하는 데 핵심적인 역할을 합니다.
앞서 언급했듯이, VLAN 태깅은 IEEE 802.1Q 프로토콜 또는 ISL(Inter-Switch Link)을 사용하여 서로 다른 VLAN을 통과하는 프레임에 태그를 부착합니다. 이 태깅 방법이 적용되는 프레임은 단일 태그를 포함합니다. 반면, QinQ 기술은 VLAN보다 더 큰 유연성을 제공합니다. 이는 수신 프레임이나 패킷에 선택적으로 태그를 지정할 수 있는 기능에서 분명히 드러납니다. 또한 외부 VLAN 태그는 유한한 VLAN ID의 한계를 효과적으로 해결합니다. 동시에 고유한 내부 태그는 프라이빗 및 퍼블릭 VLAN ID 간의 충돌을 완화하여, 소규모 및 대규모 기업 네트워크 모두에 적합한 간단한 Layer 2 VPN 솔루션을 제공합니다.
VXLAN 측면에서 보면, 이는 어느 정도 QinQ와 유사한 기능을 제공하지만, 운영 계층은 더 큰 확장성을 제공합니다. VXLAN은 MAC-in-UDP 캡슐화를 사용하여 Layer 2 네트워크의 범위를 크게 확장합니다. 클라우드 컴퓨팅의 발전으로 테넌트의 네트워크 인프라 요구 사항은 특히 가상화된 데이터 센터에서 더욱 까다로워졌습니다. 이러한 현상은 견고한 Layer 2 네트워크에 대한 필요성을 증가시킵니다.
MAC-in-UDP 구현은 24비트 VNID 사용을 지원하여, 물리적 거리 제한과 배포 장벽을 극복하면서 단일 데이터 센터 내에서 여러 테넌트를 호스팅할 수 있게 합니다. 그 결과 VXLAN은 최근 몇 년 동안 클라우드 컴퓨팅 및 가상화 환경에서 주목받고 있습니다. 그러나 VLAN 및 QinQ와 비교하면 VXLAN 기술은 더 비싸고 복잡합니다. 따라서 모든 VLAN 스위치가 이 기능을 포함하는 것은 아닙니다.
결론
QinQ vs. VLAN vs. VXLAN, 각 기술은 고유한 네트워크 요구 사항을 충족합니다. QinQ는 VLAN을 스태킹하고 확장하는 데 뛰어납니다. VLAN은 네트워크를 구성하는 반면, VXLAN은 MAC-in-UDP를 통해 확장됩니다. 선택은 세부 사항에 따라 달라집니다. QinQ는 고급 VLAN을 제공하고, VLAN은 기본적이며, VXLAN은 다목적 가상화를 제공합니다. VLAN 기술과 Layer 2/3 네트워크가 발전함에 따라 QinQ 및 VXLAN과 같은 고급 솔루션은 현재의 과제를 해결하고 미래를 위한 효율성을 향상시킵니다.
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