#16 VXLAN개념과 동작 원리

 

 

안녕하세요! 콱!꼬챙 입니다.

 

오늘은 VXLAN개념과 동작 원리에 대해 공부해 보아요 ~

 

 

1. VXLAN의 개념: 대규모 네트워크 가상화를 위한 혁신적 접근

VXLAN(Virtual Extensible LAN)은 대규모 클라우드 컴퓨팅 환경에서 발생하는 확장성 문제를 해결하기 위해 개발된 네트워크 가상화 기술입니다. 기존의 VLAN(Virtual Local Area Network)은 12비트 VLAN ID를 사용하여 최대 4,094개의 논리적 네트워크를 지원하지만, VXLAN은 24비트 VNID(VXLAN Network Identifier)를 통해 약 1,600만 개의 논리적 네트워크를 지원합니다. 이를 통해 데이터 센터와 클라우드 환경에서 더 많은 가상 네트워크를 효율적으로 관리할 수 있습니다.

VXLAN은 OSI 모델의 2계층인 이더넷 프레임을 4계층인 UDP 데이터그램으로 캡슐화하여 전송합니다. 이러한 캡슐화 방식은 기존의 IP 네트워크 인프라를 활용하면서도, 가상 머신(VM) 간의 통신을 위한 가상 네트워크를 구축할 수 있게 합니다. 또한, VXLAN은 멀티캐스트 또는 헤드엔드 복제 방식을 사용하여 브로드캐스트, 알려지지 않은 유니캐스트, 멀티캐스트 트래픽을 처리합니다.

 

 

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2. VXLAN의 동작 원리: 레이블 기반 패킷 전달 메커니즘

VXLAN의 핵심은 VTEP(VXLAN Tunnel Endpoint)라는 장치에 있습니다. VTEP는 물리적 또는 가상 스위치 포트로 구성될 수 있으며, VXLAN 터널의 종단점 역할을 합니다. VTEP는 로컬 네트워크에서 수신한 이더넷 프레임을 VXLAN 헤더와 UDP 헤더로 캡슐화하여 IP 네트워크를 통해 전송하며, 반대로 수신한 VXLAN 패킷을 디캡슐화하여 원래의 이더넷 프레임으로 복원합니다.

VXLAN 헤더에는 24비트 VNID가 포함되어 있어, 패킷이 속한 가상 네트워크를 식별합니다. 이 VNID를 통해 동일한 물리적 네트워크 상에서 여러 개의 가상 네트워크를 격리하여 운영할 수 있습니다. 또한, VXLAN은 UDP를 사용하여 패킷을 전송하므로, 기존의 IP 라우팅 및 스위칭 인프라를 그대로 활용할 수 있으며, 네트워크의 확장성과 유연성을 높입니다.

 

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3. VXLAN의 이점: 확장성과 유연성의 향상

VXLAN은 기존의 네트워크 가상화 기술에 비해 여러 가지 이점을 제공합니다.

• 확장성: 24비트 VNID를 사용하여 약 1,600만 개의 가상 네트워크를 지원하므로, 대규모 데이터 센터와 클라우드 환경에서 요구되는 대량의 가상 네트워크를 효율적으로 관리할 수 있습니다.
• 유연성: VXLAN은 레이어 2 네트워크를 레이어 3 네트워크 위에 오버레이하여 구축하므로, 물리적 네트워크의 제약을 받지 않고 가상 네트워크를 설계할 수 있습니다. 이를 통해 가상 머신의 이동성(Mobility)이 향상되어, VM이 물리적 위치에 상관없이 동일한 서브넷 내에서 통신할 수 있습니다.
• 호환성: VXLAN은 기존의 IP 네트워크 인프라를 그대로 활용하므로, 추가적인 하드웨어 업그레이드나 변경 없이도 도입이 가능합니다. 또한, 다양한 벤더의 장비와 호환되어 이기종 환경에서도 운영이 용이합니다.

 

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4. VXLAN의 한계와 고려사항: 복잡성과 표준화 문제

VXLAN은 많은 이점을 제공하지만, 도입 시 몇 가지 고려해야 할 사항이 있습니다.

• 복잡성 증가: VXLAN은 캡슐화 및 디캡슐화 과정을 거치므로, 네트워크의 복잡성이 증가할 수 있습니다. 특히, 트래픽 모니터링 및 문제 해결 과정에서 추가적인 도구와 기술이 필요할 수 있습니다.
• 표준화 부족: VXLAN은 다양한 벤더에서 지원되지만, 일부 기능이나 구현 방식에서 차이가 있을 수 있습니다. 따라서, 멀티벤더 환경에서의 호환성을 보장하기 위해서는 사전 테스트와 검증이 필요합니다.
• 멀티캐스트 의존성: VXLAN은 브로드캐스트, 알려지지 않은 유니캐스트, 멀티캐스트 트래픽의 처리를 위해 멀티캐스트를 사용합니다. 그러나, 모든 네트워크 환경이 멀티캐스트를 지원하지 않을 수 있으므로, 이러한 환경에서는 헤드엔드 복제와 같은 대안적인 방법을 고려해야 합니다.

이러한 한계에도 불구하고, VXLAN은 대규모 네트워크 가상화를 위한 강력한 솔루션으로 자리 잡고 있으며, 지속적인 발전과 표준화를 통해 더욱 널리 활용될 것으로 예상됩니다.