VXLAN이란 무엇이며 왜 필요한가요?

클라우드 이니셔티브와 가상화 기술이 네트워크에 대한 우리의 이해와 요구를 지속적으로 형성함에 따라, 핵심 기술인 VXLAN은 조용히 부상하며 기존 네트워크의 제약을 바꾸고 네트워크 아키텍처에 완전히 새로운 가능성을 가져오고 있습니다. 이 글에서는 VXLAN, 네트워킹에서의 역할, 그리고 우리가 VXLAN을 필요로 하는 이유에 대해 포괄적으로 이해할 수 있도록 설명합니다.

VXLAN이란 무엇이며, 꼭 필요한가요?

VXLAN 2014년에 Internet Engineering Task Force에서 만든 가상화 네트워크 기술입니다. 이는 2계층 VLAN의 확장으로, VLAN과 유사한 기능을 제공하되 더 뛰어난 확장성과 유연성을 제공하도록 설계되었습니다. VXLAN은 여러 조직 또는 사용자가 단일 물리적 네트워크를 공유할 수 있게 하며, 각 사용자는 다른 조직의 네트워크 트래픽을 볼 수 없습니다. 본질적으로 VXLAN은 원본 네트워크 장치와 대상 네트워크 장치 사이의 IP 네트워크에서 논리적 터널을 설정하여 사용자 측의 패킷을 터널을 통해 캡슐화하고 전달하는 터널링 기술입니다.

그렇다면 VXLAN 기술이 왜 필요할까요? 이는 여러 측면에서 설명해야 합니다:

확장성:

VLAN은 12비트 식별자만 갖는다는 제한으로 인해 최대 4096개의 고유 VLAN을 지원할 수 있습니다. 이러한 제한은 대규모 데이터 센터나 클라우드 컴퓨팅 애플리케이션에는 부적합합니다. 반면 VXLAN은 24비트 VXLAN 네트워크 식별자(VNI)를 사용하며 최대 16777215개의 고유 VXLAN 식별자를 지원할 수 있습니다. 이 기능은 어떤 시나리오의 요구에도 대응할 수 있는 더 뛰어난 확장성을 제공합니다.

대규모 가상화에 대한 적응:

VXLAN은 최대 16777215개의 고유 식별자를 제공하여 VLAN의 4096개를 크게 초과합니다. 네트워크가 확장됨에 따라 VLAN은 각 사용자에 대한 개별 구성 및 관리가 필요합니다. VXLAN은 논리적 격리를 도입하여 관리를 단순화합니다. 또한 VXLAN은 가상 머신과 컨테이너가 서로 다른 서브넷 간에 통신할 수 있게 하여 유연성을 높이고, 물리적 토폴로지에 제약받지 않는 가상 머신 및 컨테이너의 보다 자유로운 마이그레이션을 가능하게 합니다.

물리적 네트워크 제한 극복:

UDP를 사용하는 VXLAN의 패킷 캡슐화는 UDP 패킷을 전송할 수 있는 모든 네트워크에서 작동할 수 있게 합니다. UDP 패킷이 캡슐화하는 VXLAN 터널 엔드포인트에서 캡슐화를 해제하는 VTEP로 전달될 수 있는 한, 기본 네트워크 노드 간의 물리적 배치와 거리는 덜 중요해집니다. 이는 VXLAN이 물리적 네트워크가 부과하는 제한을 극복할 수 있게 하는 중요한 요소입니다.

VLAN과 VXLAN의 차이점은 무엇인가요?

VXLAN, VLAN의 확장으로서, 둘 사이에는 처음 보이는 것보다 훨씬 더 중요한 차이가 있습니다. 둘 다 네트워크 가상화 영역에 속하지만, 네트워크 격리 및 유연성과 같은 측면에서 크게 다릅니다. 그 차이점을 안내해 드리겠습니다:

작동 계층:

데이터 링크 계층(계층 2)에서 구현되는 VLAN은 스위치의 서로 다른 포트를 별개의 가상 네트워크로 분리하여 논리적 네트워크 격리를 달성합니다. 반면, 네트워크 계층(계층 3)에서 작동하는 VXLAN은 IP 네트워크에 논리적 터널을 구축하여 한 VXLAN 네트워크 엔드포인트에서 다른 엔드포인트로 데이터 패킷을 캡슐화하고 전송함으로써 가상 네트워크 간 통신을 촉진합니다.

식별자 비트 크기:

앞서 언급했듯이 VLAN은 12비트 VLAN 식별자로 제한되어 최대 4096개의 고유 VLAN을 지원합니다. 일부 소규모 애플리케이션에는 충분하지만, VLAN은 대규모 배포에는 부적합한 것으로 드러납니다. 반면 VXLAN은 24비트 VXLAN 네트워크 식별자(VNI)를 자랑하며, 무려 16777215개의 고유 VXLAN 식별자를 지원하므로 더 광범위하고 복잡한 네트워크 요구 사항에 적합합니다.

네트워크 격리 및 유연성:

VLAN은 기본적인 네트워크 격리만 제공하므로 대규모 네트워크 환경에서는 각 사용자에 대해 별도의 구성과 관리가 필요합니다. 또한 VLAN은 서브넷 간 통신에 제한을 부과합니다. 그러나 VXLAN은 논리적 격리 개념을 도입하여 관리를 단순화합니다. 또한 VXLAN은 가상 머신과 컨테이너가 서로 다른 서브넷 간에 통신할 수 있도록 하여 더 큰 유연성을 제공하고 마이그레이션을 더 쉽게 합니다.

작동 메커니즘:

VLAN은 802.1Q 표준을 활용하여 프레임 헤더에 VLAN 태그를 추가함으로써 데이터 패킷이 속한 가상 네트워크를 표시합니다. 반면 VXLAN은 UDP 캡슐화를 사용하여 송신지와 수신지 네트워크 장치 사이의 IP 네트워크에 논리 터널을 생성합니다. Layer 2 Ethernet 프레임을 UDP로 캡슐화하고 Layer 3 네트워크를 통해 전송합니다. VXLAN의 장점은 UDP 패킷 전송을 지원하는 모든 네트워크에서 작동할 수 있다는 점에 있으며, 캡슐화하는 VXLAN 터널 엔드포인트(VTEP)에서 역캡슐화하는 VTEP로 UDP 패킷을 전달할 수 있는 한, 기본 네트워크 노드 간의 물리적 배치와 거리는 제한이 되지 않습니다.

VXLAN의 적용

데이터 센터 네트워크에서는 VXLAN 기반 데이터 센터를 구현하기 위해 스파인-리프 아키텍처 배포가 사용됩니다. MLAG의 통합은 최적의 성능을 보장하면서 네트워크 아키텍처의 안정성을 향상시킵니다. VXLAN이 존재함으로써 이 솔루션은 광범위한 가상 머신 마이그레이션과 사용자 서비스의 유연한 배포를 보장합니다. 대규모 데이터 센터 또는 클라우드 컴퓨팅 환경에 맞게 설계되어, 더 크고 복잡한 네트워크 요구 사항을 충족합니다.

결론

결론적으로, VXLAN은 네트워크 아키텍처를 현대화하고, 확장성 한계를 해결하며, 대규모 데이터 센터와 클라우드 컴퓨팅 환경에서 유연한 배포를 가능하게 하는 핵심 기술로 부상하고 있습니다. 레이어 3 네트워크 가상화 기술로서 VXLAN은 사용자 개인정보 보호와 보안을 보장할 뿐만 아니라 트래픽 데이터의 독립성도 보장합니다. 추가 문의나 설명이 필요하시면 언제든지 QSFPTEK의 CCIE/HCIE 엔지니어에게 문의해 주세요: [email protected].