#34 Segment-Routing 개념 및 동작방식

 

 

 

Segment Routing(SR)은 기존 MPLS(Multi-Protocol Label Switching) 기반 네트워크의 한계를 극복하고, 더욱 유연하고 효율적인 트래픽 엔지니어링을 가능하게 하는 차세대 라우팅 기술이다. 기존 MPLS 네트워크에서는 LDP(Label Distribution Protocol) 및 RSVP-TE(Resource Reservation Protocol - Traffic Engineering)와 같은 별도의 신호 프로토콜이 필요했지만, Segment Routing은 이러한 복잡성을 제거하고 라우팅 자체에서 패킷의 전송 경로를 결정하는 방식을 채택한다.

Segment Routing은 특히 소프트웨어 정의 네트워크(SDN), 5G 네트워크, 대규모 데이터센터 및 클라우드 네트워크 환경에서 높은 유용성을 제공하며, IGP(Interior Gateway Protocol)와 연계하여 동작할 수 있다.

본 문서에서는 Segment Routing의 개념, 기본 원리, 주요 동작 방식 및 기존 라우팅 기술과의 차이점을 깊이 있게 분석한다.

 

---

 

1. Segment Routing 개념과 기본 원리

1) Segment Routing이란?

Segment Routing(SR)은 네트워크 패킷의 경로를 사전에 정의된 "세그먼트(Segment)" 목록을 기반으로 결정하는 라우팅 기법이다. 여기서 세그먼트(Segment) 는 네트워크 경로를 구성하는 개별적인 구간을 의미하며, 각 세그먼트는 고유한 식별자(Segment Identifier, SID)를 가진다.

📌 Segment Routing의 핵심 개념:

• 패킷 헤더에 여러 개의 세그먼트(SID) 정보를 포함하여 경로를 지정
• 중간 라우터에서 별도의 라벨 배포 프로토콜 없이 패킷 전달이 가능
• 네트워크의 스케일링(Scaling)이 용이하고, 트래픽 엔지니어링이 효율적으로 수행됨

2) 기존 MPLS와의 차이점

구분MPLS (기존 방식)Segment Routing (SR)

경로 설정	LDP/RSVP-TE와 같은 별도 프로토콜 필요	IGP(OSPF, IS-IS)에서 경로를 설정
패킷 헤더	MPLS 라벨 기반	SR 헤더(SID 리스트) 기반
트래픽 엔지니어링	RSVP-TE를 사용하여 사전 예약 필요	SR-TE를 활용하여 동적 경로 변경 가능
네트워크 복잡도	추가적인 상태 저장 필요	상태 저장이 거의 필요 없음 (Stateless)
확장성	대규모 네트워크에서 확장 어려움	확장성 뛰어남

즉, Segment Routing은 MPLS에서 발생하는 네트워크 상태 유지 비용을 줄이고, 경로 설정을 단순화하여 운영 효율성을 극대화하는 것이 특징이다.

 

---

 

2. Segment Routing의 동작 방식

1) SR을 구성하는 주요 요소

Segment Routing의 동작 방식은 크게 다음과 같은 핵심 요소로 구성된다.

✅ Segment Identifier (SID)

• 각 세그먼트는 고유한 SID(Segment Identifier) 를 갖고 있으며, 이는 특정 노드(Node SID) 또는 링크(Adjacency SID)를 나타냄.
• SR 패킷은 여러 개의 SID를 스택(Stack) 형태로 포함하여, 패킷이 따라가야 할 경로를 지정함.

✅ SRGB (Segment Routing Global Block)

• 네트워크에서 공통으로 사용하는 SID 번호 범위
• 특정 노드에 할당된 글로벌 SID는 동일 네트워크 내에서 일관된 의미를 가짐

✅ IGP 통합 (OSPF / IS-IS 연동)

• Segment Routing은 기존 IGP(예: OSPF, IS-IS)를 활용하여 각 노드의 SID를 자동으로 배포
• 별도의 라벨 배포 프로토콜(LDP) 없이 네트워크가 자동으로 구성됨

2) 패킷 전달 과정 (SR-MPLS 예시)

Segment Routing에서는 패킷이 다음과 같은 방식으로 전달된다.

📌 예제 시나리오
1️⃣ 패킷 생성: 출발지 노드에서 목적지까지 가는 경로를 결정하고, SID 리스트를 포함한 패킷을 생성
2️⃣ SID 처리: 네트워크 중간 라우터들은 패킷 헤더의 SID를 보고 다음 홉(Next-Hop)으로 전달
3️⃣ 경로 제어: 필요할 경우, 네트워크 정책에 따라 특정 경로(예: 우회 경로)를 선택
4️⃣ 목적지 도착: 마지막 SID가 처리되면 패킷이 최종 목적지에 도달

예를 들어, 출발지에서 목적지까지 경유해야 할 노드들이 SID 101, 202, 303을 따른다면, 패킷 헤더에는 해당 SID 목록이 포함되며, 중간 라우터들은 이 정보를 기반으로 경로를 결정한다.

 

---

 

3. Segment Routing의 주요 활용 사례

Segment Routing은 다양한 네트워크 환경에서 활용될 수 있다.

1) 트래픽 엔지니어링(SR-TE) 및 경로 최적화

• 기존 MPLS RSVP-TE보다 더 유연한 트래픽 엔지니어링 제공
• 특정 애플리케이션(예: 비디오 스트리밍, VoIP)을 위한 최적 경로 선택 가능

2) 5G 및 SDN 네트워크

• 5G 네트워크에서는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)에 활용 가능
• SDN과 결합하여 컨트롤러 기반 경로 최적화 및 자동화

3) 데이터센터 및 클라우드 네트워크

• 대규모 클라우드 네트워크에서 라우팅 상태 정보를 최소화하고, 효율적인 경로 제어를 수행

 

---

 

4. Segment Routing의 장점과 한계점

1) Segment Routing의 주요 장점

✅ 네트워크 상태 저장 최소화

• 기존 MPLS RSVP-TE와 달리 네트워크 장비에서 상태 정보를 별도로 저장할 필요가 없음
  ✅ 프로토콜 단순화
• LDP/RSVP-TE 같은 별도의 프로토콜이 필요 없이, 기존 IGP(OSPF, IS-IS)를 활용 가능
  ✅ 유연한 트래픽 엔지니어링 지원
• 특정 애플리케이션을 위한 경로 최적화 가능
  ✅ 확장성 우수
• 대규모 네트워크에서도 확장성이 뛰어나며, 특히 클라우드 및 5G 네트워크에 적합

2) Segment Routing의 한계점

⚠️ 초기 도입 비용 및 복잡성

• 기존 MPLS 기반 네트워크를 SR로 전환하는 데 시간이 필요하고, 초기 비용이 발생할 수 있음
  ⚠️ 하드웨어 요구 사항
• 기존 라우터 및 스위치가 Segment Routing을 지원해야 하며, 이를 위한 펌웨어 업그레이드가 필요할 수도 있음
  ⚠️ SRv6 표준화 진행 중
• IPv6 기반의 SR(SRv6)은 아직 일부 네트워크에서 표준화가 진행 중이며, 지원 장비가 한정적

 

---

 

결론: Segment Routing의 미래와 전망

Segment Routing은 기존 MPLS 네트워크의 단점을 보완하고, 유연한 트래픽 엔지니어링 및 경로 최적화를 가능하게 하는 차세대 네트워크 기술이다. 특히 5G, SDN, 클라우드 네트워크, 대규모 데이터센터 환경에서 광범위하게 활용될 전망이다.

✅ 기존 MPLS보다 효율적이고 확장성이 뛰어난 구조
✅ 별도의 프로토콜 없이 IGP(OSPF, IS-IS)와 통합 가능
✅ 5G, SDN 및 클라우드 네트워크에 필수적인 기술

향후 Segment Routing은 더 많은 네트워크에서 기본 라우팅 방식으로 자리 잡을 것으로 예상되며, SRv6과 같은 기술 발전을 통해 IPv6 환경에서도 널리 사용될 것으로 기대된다. 🚀