라우팅 혁명 시작됐다

Turning the Corner on Innovation

라우팅 혁명 시작됐다

IP 네트워킹은 시대적 추세



IP 라우팅 시장의 요구 사항은 최적의 데이터 네트워킹 수준을 넘어 성숙 단계에 접어들고 있다.

인터넷 붐이 시작된 이후 수년 동안 라우터는 통신서비스 제공 업체의 백본과 기업 네트워크에서 중요한 역할을 담당해왔으며, 패킷을 목적지까지 성공적으로 전송해왔다. 또 웹을 토대로 한 애플리케이션이 일반화되었다. 이메일과 파일 공유가 대표적인 예로 패킷 손실이나 지연, 지터 등이 최종 사용자들에게 영향을 미치지 않도록 진화해왔다.

하지만 시간이 지날수록 라우터는 점점 더 높은 수준의 네트워크 가용성과 서비스 품질(QoS)을 지원하도록 향상되었다.



기대치 높아

하지만 업계의 기대는 꾸준히 높아지고 있다. IP 네트워크를 위한 새로운 애플리케이션이 계속 등장하고 있으며, 애플리케이션의 일부는 이메일보다 네트워크 성능에 대해 훨씬 까다롭다. 예를 들면, 실시간 IP 음성 가입자 서비스와 음성 백홀 애플리케이션에서는 엄격한 지연 및 지터가 적용돼야 한다. IP 가상사설망(VPN)의 경우 주문형 비디오 서비스 전송에서 멀티캐스트와 QoS 요구 사항이 매우 높아진다.

이러한 서비스들은 IP '빙산의 일각'에 불과하다. 통신서비스 제공 업체들과 기업, 소비자들의 수요와 새로운 애플리케이션의 정교함이 IP 라우팅 업계를 혁신으로 몰아가고 있다.

향후의 확장성과 성능 기대치에 부응하기 위해, IP 라우팅 인프라 보유 업체들은 더욱 높은 가용성과 확장성, 유연성을 가진 서비스 환경을 구축해 진정한 네트워크 컨버전스 비전을 제시해야 할 것이다. 통합된 IP/MPLS 패킷 인프라를 토대로 구축되며 현재 개별 네트워크로 이뤄진 많은 통신 서비스를 통합할 수 있는 비전은 과거와는 기본적으로 다른 구조를 가진 라우팅 시스템으로 구축될 것이다. 이러한 새로운 라우팅 시스템은 보다 높은 확장성과 지속적인 시스템 가용성, 탁월한 서비스 유연성을 제공할 수 있을 것이다. 또 관리를 손쉽게 하면서 통신서비스 제공 업체의 PoP(Points of Presence)와 관련된 비용도 줄일 수 있게 된다.



변화의 바람 불어
그렇다면, 업계에서 불고 있는 변화의 바람은 무엇일까?
먼저, 통신서비스 제공 업체들의 경우, 자사의 IP 네트워크를 보다 높은 수익 창출의 수단으로 여기기 시작했다는 것이다. 이러한 목표 달성을 위해서는 프리미엄 가격을 매길 수 있는 신규 서비스를 도입하는 것이다. 이 시점에서 통신사업자들이 최적의 데이터 네트워킹 서비스에 대해 부과할 수 있는 요금은 일반 소비자 시장에서는 급격히 감소하고 있는 추세이다. 따라서 전통적인 보편적 서비스에 '프리미엄' 서비스(대역폭이나 지연, 지터 및 패킷 손실에 대해 엄격히 보장하는 서비스)를 하나의 네트워크에 결합하기 위해서는 99.999%의 가용성을 제공하며 서비스에 아무런 영향을 미치지 않고 확장할 수 있으며, 보다 광범위한 트래픽 계층화 및 정교한 고속 패킷 프로세서를 통한 우선 순위 배열 기능을 제공할 수 있는 라우터 구조가 요구된다.

새로운 시스코 CRS-1 캐리어 라우팅 시스템은 분산형 인터페이스와 프로세서, 용량의 확장성을 겸비한 '서비스 인식' 구조를 통해 앞서 말한 모든 기능을 제공할 수 있다. 또 리소스의 완벽한 분할을 지원하며 고속의 심도 있는 패킷 검사를 수행할 수 있는 패킷 포워딩 메커니즘을 제공한다. 인터페이스 당 수백만 가지 배열로 서비스 트래픽을 구성할 수 도 있다.

양키 그룹의 커뮤니케이션 네트워크 인프라스트럭처 프로그램 매니저인 마크 비버리히(Mark Bieberich)는 "이러한 기능이 시스코 장비의 엄청난 차별화 요인"이라고 밝혔다.

그는 이어 "CRS-1은 분할 기능을 사용해 특정 서비스나 네트워크 기능을 위해 QoS와 트래픽 관리를 적용할 수 있다"면서 "통신서비스 제공 업체들은 미션 크리티컬한 프레임 릴레이와 ATM, 전용 회선 트래픽으로부터 IP/MPLS 네트워크로 전환하기 시작했다. 이러한 전환과 함께 IP/MPLS 네트워크는 서비스 유형에 따른 서비스 수준 협약(SLA)을 병행해 제공해야 한다"고 설명했다.

IP 트래픽의 일반화: 네트워크의 통합과 광대역 서비스, 기업용 IP 서비스의 확장에 따라 코어 네트워크 트래픽이 급증하고 있다.



IP 네트워크의 새로운 시대
한편 소비자들은 웹이나 자신들의 컴퓨팅 기기, 개인용 통신기기 등을 사용해 커뮤니케이션과 관련된 거의 모든 것들을 할 수 있을 것이라고 생각하는 경향이 갈수록 높아지고 있다. 이러한 커뮤니케이션은 단순한 텍스트 이메일에서 음성과 정지 화면(카메라), 비디오 메시징, 라이브 채팅, 온라인 게임 등을 번들링한 형태로 진화를 거듭하고 있다. 이러한 서비스를 제공하기 위해서는 새로운 수준의 성능이 필요하다. 단순히 속도 문제가 아니라 지연과 지터, 네트워크 가용성에 대한 긴밀한 통제가 요구된다.

ATM과 프레임 릴레이, 전용 회선, 음성 네트워크의 통합으로 인해 발생하는 트래픽의 '홍수'와 결합돼 인트라넷과 인터넷 기반 웹 관련 작업이 폭발적인 성장 추세에 있음을 감안할 때, IP/MPLS 백본에 대한 트래픽 증가가 어느 정도일지는 쉽게 상상이 가능하다.
이러한 모든 커뮤니케이션은 라우터로 하여금 확장성과 성능면의 강화라는 과제를 안겨주고 있다. 실제로 양키 그룹이 최근 조사한 2004년 전세계 선두 통신서비스 제공 업체에 대한 리서치 결과, IP/MPLS 코어 트래픽의 연평균 성장률이 2006년까지 117%에 달할 것으로 예측됐다.

전세계 매출액 기준 상위 20대 통신서비스 제공 업체의 85%가 이미 네트워크 통합 프로젝트를 진행하고 있는 것으로 나타났다. 비버리히는 "이러한 프로젝트는 통신서비스 사업자들이 라우터 구조에 대해 멀티 서비스 전송 요구 사항에 부응할 수 있는 확장성과 유연성을 구현해야 한다는 것을 입증한 대표적인 사례"라고 지적했다.

새로운 IP 네트워킹 시대를 이끄는 혁신적인 기술 개발에는 어떤 것들이 있을까? 대표적인 것들로는 다음과 같은 사례를 들 수 있다:

통신서비스 제공 업체들이 통합된 패킷 인프라와 복잡하지 않은 PoP 아키텍처를 구축하는데 필요한 수준의 확장성과 가용성, 서비스 유연성을 제공하도록 개발된 새로운 시스코 CRS-1과 같은 장비의 아키텍처
통신 사업자와 기업 라우터 아키텍처가 서비스를 추가할 때 성능이 저하되지 않고 확장할 수 있도록 개발된 성능
컨트롤 플레인 프로토콜의 MPLS 표준 확립
라우터 컨트롤 플레인에 의해 시그널링된 리소스 예약 표시 및 우선 순위 배열을 효율화하는데 필요한 라우터 하드웨어의 QoS 향상


더욱 강력해진 라우터
라우터 하드웨어와 소프트웨어 디자인은 컴퓨팅 및 통신 업계에서 병렬 프로세싱 및 모듈러 프로세스 격리 개념을 정립하는데 기여하고 있다. 한 가지 목표는 주어진 라우터가 공중전화교환망(PSTN) 스위치에서 기대할 수 있는 수준의 99.999%의 가용성을 제공하는 것이다.

시스코의 코어 및 에지 라우팅 부문 제품 마케팅 매니저인 브라이언 도허티(Brian Daugherty)는 "지금까지의 상황을 돌아보면, 다양하고 복잡한 라우팅 계층에서 탄력성이 높은 라우터를 도입함으로써 99.999%의 가용성을 제공할 수 있는 라우팅 네트워크를 구축하는 것이 가능했지만 그러한 가동률은 개별 라우터로 이용할 수는 없었다"고 지적했다. 그는 이어 "하지만 시스코 CRS-1의 개발로 상황이 반전되고 있다"며 "고도의 분산형 하드웨어 및 소프트웨어 구조를 '언제나' 제공할 수 있어 전반적인 시스템 가용성에 영향을 미칠 수 있는 하드웨어와 소프트웨어의 장애에 대한 피해를 최소화할 수 있도록 패킷 포워딩과 컨트롤 플레인 프로세싱을 분산시켜준다"고 설명했다.

특히 시스코 IOS 소프트웨어 제품군에 최근 추가된 시스코 IOS XR은 통합된 패킷 인프라에서 요구되는 확장성과 가용성, 유연성에 부응할 수 있도록 개발되었다. 이 제품은 고도로 모듈화 되어 있어 세밀한 프로세스 격리 및 분산이 가능하다. 때문에 중요한 시스템 프로세스가 개별적으로 시작 및 중단, 업그레이드될 수 있으며 어디에서나 프로세스 리소스를 자동으로 활용하도록 가동될 수 있다. 도허티는 "많은 시스템 프로세스에 의해 사용되는 복잡한 정보의 경우, 업그레이드와 장애 복구를 위해 프로세스를 재시작할 경우에도 유지할 수 있다"고 밝혔다.

포레스터 리서치의 로버트 휘틀리(Robert Whiteley)는 "시스코는 PSTN을 능가하는 CRS-1 제품 개발을 통해 업계의 독보적인 지위 확보와 기술 진보의 한 획을 그었다"고 언급했다.

휘틀리는 특히 CRS-1의 스위치 패브릭에 깊은 감명을 받았다면서 "다른 라우터들과는 달리 이 제품은 서비스 업그레이드가 가능하며 역동적인 자가 라우팅 기능과 멀티캐스트 트래픽 전송에 적합한 구조를 가진 3단계 스위치 패브릭을 보유하고 있다. 예를 들면, 이 라우터는 최대 1백만 멀티캐스트 그룹으로 패브릭 안로 멀티캐스트 트래픽을 직접 복제할 수 있어 패킷 프로세서의 멀티캐스트 패킷 복제 작업이 필요 없게 된다"고 설명했다.

휘틀리는 이어 "패킷이 아웃풋 인터페이스에 도달할 때까지 모든 작업이 완료된다. 과거의 경우에는 패킷이 실제 스위치 패브릭에서 복제될 수가 없었다. 대신, 라인 카드에 도착한 다음 스위치 패브릭으로 가서 다시 돌아오는 형태였다. 이는 매우 비효율적인 과정이었다"고 지적했다.

휘틀리에 따르면, 지금까지는 멀티캐스트를 다루도록 코어 라우터 스위칭 패브릭과 라인 카드를 갱신하기가 매우 어려웠다. 하지만 주문형 비디오와 같은 애플리케이션 등장에 따라 개선되어야 할 필요성을 이미 예측했다. 그는 "이제 멀티캐스트 복제 프로세스는 매우 원활하게 이뤄지며 고속으로 실행된다"고 말했다. 이러한 개발은 새로운 커뮤니케이션 시대로의 진입을 예고하는 혁신의 대표적인 사례라고 할 수 있다.

혁신의 시작

새로운 IP 네트워킹 시대로의 진입을 가속화하고 있는 라우터 구조의 대표적인 특징을 보면 다음과 같다:
광범위하게 확산되고 있는 병렬 프로세스
상태 정보에 대한 체크포인트
프로세스 분산
서비스 분할
장애 격리
애플리케이션 간 CPU와 메모리 분리
멀티섀시 장비 내에서의 다양한 논리적 내부 라우터
QoS를 위해 수백만 개의 배열에 대한 다양한 서비스의 심도 있는 패킷 검사





서비스 중단 최소화
시스코의 도허티는 네트워크 운영 업체들이 자사의 PoP 아키텍처에 대해 서비스 중단 없이 확장하며 주어진 PoP에서 장비의 수명을 확장하는 것 역시 새로운 시대로의 진입을 의미한다고 지적했다. 트래픽 볼륨이 폭증하고 다양한 네트워크에서 생성되는 트래픽이 주어진 PoP에서 통합됨에 따라, 과거의 접근 방법은 비용, 신뢰성, 관리성 측면에서 확장될 수가 없다.

시스코의 코어 및 에지 라우팅 마케팅 담당 이사인 존 도일(John Doyle)은 "역사적으로 이 접근 방법은 라우터를 계속 추가해야만 한다"면서 "하지만 성능에 민감한 서비스가 PoP에 통합될 경우, 네트워크 운영 업체들은 서비스를 중단하지 않고 네트워크를 확장해야 할 뿐만 아니라 하드웨어와 리던던시, 접속성과 관련된 관리 부담을 줄여야 한다"고 설명했다.

이러한 통합은 기업용 네트워크의 월경(越境)이라는 효과로 이어지게 된다. 지사의 경우를 예로 들어보자. 기술적인 전문 인력이 제한적이기 때문에 통신서비스 제공 업체 단순한 PoP를 필요로 하는 것과 같은 이유로 간단한 고성능 통합 시스템이 출현하게 될 것이다.


성숙 단계에 접어든 MPLS
IP가 간단하며 비연결성(connectionless) 프로토콜로 생성되었다는 점을 감안하면, MPLS는 미리 결정된 경로와 QoS 우선순위를 위한 MPLS 라벨 표시를 통해 결정적인 성능과 행태의 일부 유사성을 IP에 구현한다. 성능이나 기타 관리 범주를 토대로 한 네트워크를 통해 경로를 미리 선택하는 MPLS 트래픽 엔지니어링은 MPLS의 또 다른 애플리케이션이다.

역사적으로 볼 때 표준화의 진행 상황과 상호 운용성 테스트 등으로 실제 구현은 다소 시간이 걸린다. 따라서, 업계가 지난 수년 동안 MPLS에 대한 전망을 낙관해왔지만 MPLS가 실제로 구현되기 위한 핵심 표준화는 최근에야 정립, 성숙 단계로 접어들 준비를 갖추고 있다.

대표적인 표준화 움직임은 MPLS를 통한 상호 운용성과 레이어 2 터널링을 위한 IETF(Internet Engineering Task Force) 표준을 들 수 있다. 이는 통신 사업자들에게 새로운 수익원을 안겨다 줄 것으로 기대되는 레거시 레이어 2 가입자 서비스인 프레임 릴레이와 ATM이 현재 IP/MPLS 백본의 새로운 IP 서비스로 통합되고 있다는 것을 의미한다. IP/MPLS 백본을 통한 프레임 릴레이에서 이더넷, 프레임 릴레이에서 프레임 릴레이 등 상호 유사한 또는 유사하지 않은 엔드 투 엔드 터널링을 포함한 표준이 정립되고 있다.

통합된 IP/MPLS 네트워크에서 서비스 프로비저닝과 관리를 더욱 용이하기 위해, 운영, 관리 및 유지(OAM) 기능이 마침내 MPLS 기반 IP 네트워크에서 이용할 수 있게 되었다. MPLS 관리 툴은 통신서비스 사업자들이 MPLS 기반의 IP VPN 서비스에 대한 서비스 품질을 보장할 수 있도록 해준다. 예를 들면, 가입자 인터페이스에 독립적인 동시에 통합된 네트워크 환경에서 MPLS를 통해 터널링된 전통적인 레이어 2 서비스를 위한 SLA를 만족시키는 것이 이에 해당된다.



소프트웨어 대폭 강화
메타 그룹의 애널리스트인 윌리스는 관리 기능이 시스코 CRS-1 IOS XR의 고유 기능이라고 보고 있다. 그는 "소프트웨어의 확장생성언어(XML) 지원을 통해 CRS-1이 기존 운영 지원 시스템(OSS)과 직접 연동하게 해주며 '관리 차원에서 개별 박스 관점이 아닌 시스템적 관점'을 취하게 해준다"고 밝혔다.

그는 이어 전반적으로 IOS XR은 통신 사업자의 요구에 맞춘 목적 내장형 운영 시스템을 가능하게 해준다고 덧붙였다. 포레스터의 휘틀리 역시 "다른 라우터 벤더들은 소프트웨어의 모듈화를 추진해왔다"면서 "시스코는 이보다 진보된 방법을 취했는데, 프로세스를 가상화하고 여러 섀시로 모든 프로세싱 리소스를 분산시키는 방법을 택했다. 만일 BGP와 OSPF(라우팅 프로토콜)을 연결해주는 관리 플레인 내에서 BGP와 OSPF를 분리한다면 문제 해결이 보다 쉬울 수 있다"고 설명했다.

그는 "이러한 설정이 VoIP와 같은 실시간 서비스에 크게 도움이 된다"며 "이제 통신 사업자들은 우리가 지금까지 수없이 들어온 실시간 및 통합 서비스를 실현하는데 필요한 토대를 보유하게 되었다. 또 QoS를 위해 40Gbps 속도(CRS-1 라인 카드의 속도)로 패킷을 심도 있게 검사할 수 있는 능력도 갖게 되었기 때문에 전체 프레임워크를 적절하게 유지할 수 있다"고 밝혔다.

엔터프라이즈 시장 요구 사항

라우터에 대한 혁신은 통신서비스 제공 업체의 백본에만 국한된 것이 아니다. 세계 유수의 통신 사업자들의 코어 네트워크는 순수 확장성 관점에서 큰 요구 사항을 갖고 있지만, 가장 작은 네트워크에서조차 생성되는 실시간 애플리케이션 트래픽은 대형 통신서비스 제공 업체 백본의 중심에서 패킷과 합쳐지고 있다.

성능의 저하나 서비스 중단 없이 추가 서비스를 도입할 수 있는 개념과 99.999%의 가용성 요구, 관리의 복잡성을 최소화하고 가격 대비 성능을 향상시키는 것은 모든 네트워크 제공 업체들의 목표이다.

이러한 목표를 감안해, 시스코 데이터 센터와 지사 라우터들은 보안 기술과 음성 및 비디오 등 많은 부분을 통합하도록 진화를 거듭하고 있다. 시스코 기업용 라우터는 최적의 전송 경로를 제공하는 성능을 구현하고 있다.








새로운 시대 진입 '가속화'
네트워킹 업계는 기업용 데이터와 소비자용 IP 네트워크에서 음성과 프레임 릴레이/ATM 네트워크를 위해 서킷 스위치 텔레포니 네트워크로부터 모든 요구 사항을 지원할 수 있는 차세대 네트워크로의 전환을 가속화하고 있다. 이러한 '컨버전스'는 관련 기업의 궁극적인 목표였지만 이를 달성하기 위해서는 인터넷 상용화에서 경험한 기술적인 과제보다 훨씬 복잡한 문제가 있으며, 통신서비스 제공 업체와 라우터 벤더 모두 협력해 해결에 나서야 한다.

전세계 네트워크 운영 업체들은 차세대 네트워킹 시대에 부응하기 위해 특정 서비스에 특화된 인프라에서 IP/MPLS를 토대로 한 통합 패킷 인프라로 전환하는 것을 추진해야 한다. 향후의 네트워크는 애플리케이션의 엄격한 성능 요구 사항과 급증하는 트래픽을 지원해야 하기 때문에 네트워크 확장을 위해 단순히 개별 하드웨어 장비를 구매, 설치하는 것은 더 이상 효과가 없을 것이다.
탁월한 수준의 확장성과 가용성, 유연성과 관리의 용이성을 제공하는 동시에 네트워크의 구조를 대폭 단순화할 수 있는 매우 빠른 대형 라우터는 차세대 네트워킹 시대를 이끌 수 있는 '주연 배우' 역할을 담당하게 될 것이다.





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