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영주 군
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1 Network Function Virtualization 기술동향 2013 년 7 월 29 일 경북대학교통신프로토콜연구실 김우주 kachukun@gmail.com 요약 오늘날네트워크기술은다양한분야에서널리쓰이고있다. 그에따라상황에맞춘전용기술이빠르게개발되고있으며그에필요한전문화된 Network Device들이증가하고있다. 하지만이런현상이가속화되면서전용 Network Device를만들고교체하는주기가짧아져 Service Provider가새로운서비스를제공할물리적한계가다가왔다. NFV는이러한한계를극복하기위해표준 IT 가상화기술을통해다양한 Network Device 유형을통합하고자하는기술이다. 목 차 1. 기술배경 NFV 란? SDN 과 NFV NFV 구현현황 결론... 6 참고문헌

2 1. 기술배경 NFV는 Consortium of Service Provider들에의해서만들어졌다. 현재 Network Operation은규모가큰전용 Hardware appliances가계속해서증가하고있다. 새로운 Network Service를 Launching할때마다에너지의비용증가, 투자과제와디자인에필요한기술의희소성, 더복잡해지는 Hardware-based appliances의통합과운영으로인해 Service Provider들은요구사항에맞는서비스를제공하는것이힘들어지고있다. 또 Hardware-based appliances는대부분생명주기가짧기때문에새로운 Network Service를위해 조달-> 디자인 -> 통합 -> 배포 주기를반복하는것은 Provider의매출이익을거의없게만든다. NFV는이런문제를표준 IT 가상화기술을이용하여표준고용량서버, 스위치, 스토리지, 데이터센터, 네트워크노드, 최종사용자영역등다양한 Network Device를통합하는것으로해결하는데초점을맞추고있다. 또 NFV 기술은 Data plane packet processing과 Control plane function은물론, Fixed network infrastructure와 Mobile network infrastructure 모두에적용할수있도록하는것이목표이다. 2. NFV 란? NFV의가장큰목적은 Network Device를 IT 표준가상화를통해통합하는데에있다. 현재의 Network Operation에서전용 Hardware appliances로채워져있다. 전용 Hardware appliances는새로운기술이나용도가생길때마다새롭게만들어진다. 이 Hardware appliance 를사용하기위해서는해당 appliance를위한전용기술이필요하며 Hardware는해당기술이필요한곳가까이에놓여지게된다. 하지만이러한전용기술은높은전문성에비해오래쓰이지않으며새로운 Network를 Launching 할때마다새로운기술을요구하며, 새로운 Network Device를둘장소를계속해서구해야한다. 이러한문제를해결하기위한것이 NFV이다. 그림 1은 NFV의실현모형을나타낸것이다. 오른쪽의 Service Provider가왼쪽의 User에게가상환경에서다양한네트워크및서비스운용관리기능들을 Switch를통해구현하는모습을보이고있다. User나 Service Provider가각자보유하고있어야할 Data Center를중앙에집중시킨후가상환경을구성하고서비스를제공하여물리적인제약을줄이고있다. 2

( 그림 1) NFV 실현모형 ( 출처 : http://www.knom.or.kr 유재형 ) 3. SDN 과 NFV 현재의 NFV 기술에 SDN은빠질수없는분야이다.

그래서만들어진것이네트워크장치의행동프로그래밍을만들고그것을중앙에서컨트롤할수있도록만드는아이디어를냈는데, 그것이 SDN이다. 그림 2는 NFV와 SDN의관계를보여주는그림이다.

3 ( 그림 1) NFV 실현모형 ( 출처 : 유재형 ) 3. SDN 과 NFV 현재의 NFV 기술에 SDN은빠질수없는분야이다. SDN(Software Define Networking) 은 Campus Network에서시작된기술로새로운프로토콜을실험할때마다새로운네트워크장치에서새로운소프트웨어변화가필요하다는점이굉장히불편했다. 그래서만들어진것이네트워크장치의행동프로그래밍을만들고그것을중앙에서컨트롤할수있도록만드는아이디어를냈는데, 그것이 SDN이다. 그림 2는 NFV와 SDN의관계를보여주는그림이다. SDN은추상네트워크를만들어보다빠른변화를가능하게하고, NFV는 CAPEX(Capital expenditures), OPEX(Operating expenditures), 공간과자원의소모를줄여준다. NFV와 SDN는서로상호보완적인관계로독립적으로구성하는것이가능하다. 하지만 NFV가 SDN의 Solution을이용해구현되면그잠재력은굉장히크다. ( 그림 2) NFV 와 SDN 의관계 ( 출처 : NFV White Paper) 3

4 그림 3 은현재사용되고있는 Customer Site 의 Router Service 이다. 각각의 Enterprise 에는 NID 와함께 managed router 가설치되어있고, Data Plane 과 Control Plane 은 Aggregation Router 를통해함께움직이고있다. ( 그림 3) Customer Site 에서사용하는 Router Service( 출처 : 그림 4 는 NFV 기술로 Router 기능가상화를적용시킨모형이다. Enterprise 에는 NID 만있고 데이터의처리는가상환경에서제공된 Router application 을통해서이루어진다. ( 그림 4) NFV 기술로 Router 기능가상화 ( 출처 : 4

5 그림 5 는 NFV+SDN 기술을적용한것이다. SDN 을사용하면서 Data plane 과 Control plane 이완전히나누어졌다. ( 그림 5) NFV+SDN( 출처 : SDN이제시하는 Data plane과 Control plane의분리는 NFV 기술의성능을향상시키고기존의개발된것들과의호환성을높이며, 운영및유지보수절차를용이하게할수있다. NFV는 SDN 소프트웨어가가동할수있는인프라를제공함으로써 SDN을서포트할수있게하며 SDN Objective 서버와스위치를사용하도록한다. 하지만 NFV 기술을바로범용적으로적용하는데에는문제가따른다. NFV+SDN Hybrid를제공해도기존기술과의호환성은큰문제로작용한다. 어떠한경우에는기존에구성된네트워크를 NFV로대체할경우성능이떨어져제대로된서비스를제공할수없는경우도있다. 또기존 Hardware appliance에구현된것을 NFV용으로새로구현해야하는경우도있으며보안및운영방식또한새로운전략을수립하여개발해야한다. 4. NFV 구현현황 (1) IPTV용 STB(Set Top Box) & 3G CCC(Cloud Computing Center) 그림 6은 IPTV용 STB를가상화하여서비스를제공한예시와통신사업자가 3G 망에적용한 CCC의예시이다. User가설치해야했던 IPTV STB를 Thin STB나 HDMI Dongle STB 대체하고 STB의기능을수행하는미들웨어는대용량서버에설치하여신규기능추가나개선시에자주발생하던서비스중단시간과투자비용을최소화하였다. CCC는기지국마다설치하던 RU(Radio unit) 과 DU(Data Unit) 을분리하고, 모든 DU를집중국에설치한후그자원을동적으로관리하여 3G 데이터처리성능을높인클라우드기술이다. 5

6 ( 그림 6) IPTV 용 STB 가상화 & 3G 망 CCC ( 출처 : (2) Windriver OVP(Open Virtualized Profile) Windriver OVP는 Windriver에서제공하는 Open Virtualized Profile이다. 기존시장에나온 Solution은성능저하와새로운기술수용의어려움은물론, 독점에관한문제를지니고있었다. Windriver OVP는이러한문제를 Windriver Linux와오픈소스커널가상화기계기술을이용하여실시간가상화솔루션으로문제를해결할수있다. Windriver측은 Windriver OVP가확장성이뛰어나고저렴하며전용운영체재와하드웨어에서이기능을쉽게사용할수있다고설명하고있다. 또한 Low Latency를위해서설계되어차세대임베디드디자인에쓰기적합하다고소개하고있다. Yocto Project Linux, Real Time Performance, Open Stack, OpenFlow 외에도다양한기능들을제공하며실제 Hardware 솔루션과동일한성능 (20 μs 급 interrupt latency) 과 Time-To- Market을가속화할수있으며고성능표준상용하드웨어에도사용할수있는이점이있다고소개하고있다. NFV를절감된운영리소스와비용으로구현이가능하고말하고있다. 5. 결론 NFV는새로운환경을제공해줄수있는중요한기술이다. 다양한전용기술들을한데묶어표준화하여기술개발과적용을더욱쉽게해줄수있는것은물론, 전용장치를새로이만들고배치하는물리적인한계또한줄여줄수있다. NFV+SDN Hybrid를통해 Data plane과 Control plane을분리하면더욱더성능을높이고구현비용은줄일수있다. 기존에구축된인프라와의호환성, 새로구현해야하는기능들이문제로남아있지만이를해결하게되면 NFV는미래네트워크환경을구축하는데있어서반드시필요한기술이될것이라고생각된다. 따라서 NFV가개선되는방향을주의깊게살펴보아야한다고생각한다. 6

7 참고문헌 [1] 유재형, 김우성, 윤찬현, SDN/OpenFlow 기술동향및전망, KNOM Review, Vol.15 [2] Network Functions Virtualization Introductory White Paper [3] Prayson Pate, NFV and SDN: What s Difference?, [4] Windriver, WINDRIVER OPEN VIRTUALIZATION PROFILE, [5] David Jacob, Network functions virtualization primer: Software devices take over, 7

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