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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 柳爀
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 고려대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
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SDN(Software-Defined Networking)은 네트워크 자원을 추상화하여 소프트웨어를 통해 네트워크를 제어하는 기술을 의미한다. SDN은 기존의 네트워크 인프라를 혁신하여 유연성과 효율성을 제공한다는 점에서 5G 및 클라우드, IoT의 기반 기술로 주목받고 있다.
SDN의 또 다른 이점은 네트워크 가상화를 지원한다는 것이다. SDN 구조는 중앙의 컨트롤러를 통해 전체 네트워크 자원을 추상화하기 때문에 네트워크 가상화를 실현할 플랫폼으로 동작할 수 있다.
SDN 구조에서의 네트워크 가상화는 네트워크 하이퍼바이저를 통해 이루어진다. 네트워크 하이퍼바이저는 가상 네트워크 컨트롤러와 물리 네트워크 사이에 위치하며, 물리 네트워크 자원을 추상화하여 여러 개의 가상 네트워크를 생성하는 역할을 한다. 이를 위해 네트워크 하이퍼바이저는 주소 가상화, 토폴로지 가상화, 정책 가상화 기능을 수행한다.
이 중 주소 가상화는 가상 네트워크 사용자(Tenant) 별로 독립적인 주소 공간을 제공하는 기술을 의미한다. 기존 연구에서는 물리 주소 공간을 분할하여 각 가상 네트워크에 할당하고, 물리 주소와 가상 주소를 일대일로 맵핑하는 방식을 사용하였다. 따라서 기존 방식은 각 가상 네트워크 당 생성할 수 있는 가상 호스트의 수를 제한한다는 문제가 있다. 또한 물리 주소의 집적(Aggregation)이 불가능하여 플로우 엔트리(Flow entry)를 많이 소모한다는 단점이 있다.
본 논문에서는 이를 해결하기 위한 기법으로 LISP(Locator/ID Separation Protocol) 기반 주소 가상화 방식을 제안한다. LISP은 IP 주소의 식별자 기능과 라우팅 기능을 다른 주소 공간으로 분리함으로써 라우팅 시스템의 확장성을 개선할 목적으로 개발되었다. LISP에서는 호스트 IP 주소를 식별자(EID)로만 사용하며, 라우팅 시에는 인접 라우터의 IP 주소인 RLOC을 활용하여 터널링 방식으로 동작한다.
LISP을 네트워크 가상화 구조에 적용하면, EID를 가상 주소로 사용하고 RLOC을 물리 주소로 사용할 수 있다. LISP 기반 주소 가상화는 물리 주소와 가상 주소를 1:N 으로 맵핑하므로 물리 주소 공간에 의존하지 않고 가상 호스트를 생성할 수 있다. 또한 물리 주소는 기존의 IP 주소처럼 토폴로지를 고려하여 할당되므로 플로우 엔트리를 적게 소모한다. 이외에도 VM Migration이나 IPv6 주소 지원이 용이하다는 장점이 있다.
본 논문에서는 제안하는 기법을 프로토타입 형태로 구현하고, 기존의 기법과 비교 실험을 진행하여 제시하는 기법이 더 나은 확장성을 제공함을 보인다.
SDN의 또 다른 이점은 네트워크 가상화를 지원한다는 것이다. SDN 구조는 중앙의 컨트롤러를 통해 전체 네트워크 자원을 추상화하기 때문에 네트워크 가상화를 실현할 플랫폼으로 동작할 수 있다.
SDN 구조에서의 네트워크 가상화는 네트워크 하이퍼바이저를 통해 이루어진다. 네트워크 하이퍼바이저는 가상 네트워크 컨트롤러와 물리 네트워크 사이에 위치하며, 물리 네트워크 자원을 추상화하여 여러 개의 가상 네트워크를 생성하는 역할을 한다. 이를 위해 네트워크 하이퍼바이저는 주소 가상화, 토폴로지 가상화, 정책 가상화 기능을 수행한다.
이 중 주소 가상화는 가상 네트워크 사용자(Tenant) 별로 독립적인 주소 공간을 제공하는 기술을 의미한다. 기존 연구에서는 물리 주소 공간을 분할하여 각 가상 네트워크에 할당하고, 물리 주소와 가상 주소를 일대일로 맵핑하는 방식을 사용하였다. 따라서 기존 방식은 각 가상 네트워크 당 생성할 수 있는 가상 호스트의 수를 제한한다는 문제가 있다. 또한 물리 주소의 집적(Aggregation)이 불가능하여 플로우 엔트리(Flow entry)를 많이 소모한다는 단점이 있다.
본 논문에서는 이를 해결하기 위한 기법으로 LISP(Locator/ID Separation Protocol) 기반 주소 가상화 방식을 제안한다. LISP은 IP 주소의 식별자 기능과 라우팅 기능을 다른 주소 공간으로 분리함으로써 라우팅 시스템의 확장성을 개선할 목적으로 개발되었다. LISP에서는 호스트 IP 주소를 식별자(EID)로만 사용하며, 라우팅 시에는 인접 라우터의 IP 주소인 RLOC을 활용하여 터널링 방식으로 동작한다.
LISP을 네트워크 가상화 구조에 적용하면, EID를 가상 주소로 사용하고 RLOC을 물리 주소로 사용할 수 있다. LISP 기반 주소 가상화는 물리 주소와 가상 주소를 1:N 으로 맵핑하므로 물리 주소 공간에 의존하지 않고 가상 호스트를 생성할 수 있다. 또한 물리 주소는 기존의 IP 주소처럼 토폴로지를 고려하여 할당되므로 플로우 엔트리를 적게 소모한다. 이외에도 VM Migration이나 IPv6 주소 지원이 용이하다는 장점이 있다.
본 논문에서는 제안하는 기법을 프로토타입 형태로 구현하고, 기존의 기법과 비교 실험을 진행하여 제시하는 기법이 더 나은 확장성을 제공함을 보인다.
목차
1. 서론 11.1 연구배경 11.2 연구목적 41.3 논문의 구성 52. 배경 지식 62.1 SDN(Software Defined Network) 62.2 오픈플로우(OpenFlow) 72.3 네트워크 가상화(Network virtualization) 83. 네트워크 하이퍼바이저 관련 연구 113.1 FlowVisor 122.2 FlowN 132.3 OpenVirteX 144. 본론 174.1 LISP 기반 주소 가상화 설계 174.2 제안 기법 구현 204.2.1 오픈플로우 확장 204.2.2 하이퍼바이저 상에서의 주소 가상화 구현 215. 평가 225.1 실험 환경 구성 225.2 플로우 엔트리 수 측정 실험 235.3 오버헤드 측정 266. 결론 30참고 문헌 31
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