(1) A Survey on Software-Defined Networking

 

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안녕하세요 미친 상남자 우기입니다!

ICT 영역이 발달함에 따라 다양한 기술들이 나오고 있습니다.

그 중 SDN(Softeware-Definend Networking)에 관한 Survey 논문을 소개하려 합니다.

원문은 아래를 참고하시면 됩니다.

A Survey on Software-Defined Networking Wenfeng Xia, Yonggang Wen, Senior Member, IEEE, Chuan Heng Foh, Senior Member, IEEE, Dusit Niyato, Member, IEEE, and Haiyong Xie, Member, IEEE

 

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Introduction

 

1. 미래의 컴퓨터 네트워킹 요구 사항

 1) 빠른 네트워크 연결 속도 요구

 모바일, 소셜미디어 등 ICT 분야에서 많은 기술 발전이 이루어지고 있다.

즉, 풍부한 멀티미디어 콘텐츠의 대중화와 빅데이터 분석에 대한 수요 증가로 이전보다 훨씬 빠른 네트워크 연결속도가 요구됨.

 

 2)  사회적 요구를 충족시키기 위한 유비쿼터스 통신 요구

 2018년 조사에 따르면, 1인당 거의 1.4개의 모바일 장치를 가지게 될 것임[9].

이에 모바일 장치와 소셜 네트워크의 광범위한 보급으로 인해 사회적으로 일반 인구의 통신 조건을 만족할 필요가 있음.

 

 3) 클라우드 컴퓨팅 관점 - 네트워크의 유연성 & 민첩성

 최근 각 서비스의 주요 특성으로 시스템에서 높은 수준의 자동 구성을 지시하는 자체 관리 서비스.

 동시에 더 많은 컴퓨팅 및 스토리지 리소스가 클라우드에 원격으로 배치됨에 따라 네트워크를 통해

 리소스에 효율적으로 액세스 하는 것이 주요 요구 사항.

 

=> 앞선 3가지의 요구 사항을 통해 ICT 트렌트를 추진하는 데 중요한 신흥 컴퓨팅 네트워킹 개발

=> 컴퓨팅 네트워크의 기능 향상을 위해 인프라 확장이 요구되지만 그 만큼 복잡성 증가

 

  - 장치 증가로 인한 네트워크의 크기 증가

  - 서비스 및 응용 프로그램의 제공업체가 서로 다르기 때문에 매우 이질적

  - 네트워크 관리하기가 복잡함

=> 복잡성을 해결하기 위한 기존 관리 방식과 다른 컴퓨터 네트워킹 관리 기술 필요

 

2. 레거시(기존) 관리 방식에 대한 한계

 

 1) AS(Autonomous System) 기반 접근 방식

 네트워크를 인식하지 못하는 P2P 애플리케이션 및 비디오 스트리밍 속도 선택의 경우, 네트워크 하위 집합을 관리하고 일부 네트워크 서비스에 대한 사용자 경험의 성능 또는 품질을 최적화하는데 초점

 - 미미한 글로벌 성능 향상으로 최적화가 아닌 성능으로 이어지는 경우 (복잡성 해결 X)

 

2)  불필요한 충돌 발생

 레거시 네트워크 플랫폼에는 진행중인 서비스를 중단하지 않고, 새로운 네트워킹 아이디어를 구현하고 테스트할 수 있는 프로그래밍과 유연성 지원이 내장되어 있지 않음

 - 도메인 간 조정없이 단일 도메인에서 로컬 최적화를 구현하면 원하지 않는 결과 및 충돌 작업 발생 우려.

 

3) 배포 및 표준화, 서비스 기간

 기존 관리 방식에 대한 접근으로, 새로운 네트워크 구성, 최적화, 복구 등의 기술이 개발되더라도 배포 전에 설계 단계에서 표준화까지 몇 년 이상이 걸릴 수 있음

 - 사회적 요구 해결 X 

 

≪  가장 유망한 솔루션 SDN(Softeware-Defined Networking)  ≫

 

SDN: DEFINITION, BENEFITS & CHALLENGES

 

1. DEFINITION

SDN : 소프트웨어 정의 네트워킹

Software-Defined Networking (SDN) is an emerging network architecture where network control is decoupled from forwarding and is directly programmable [23]. (네트워크 제어가 포워딩에서 분리되고 직접 프로그래밍할 수 있는 새로운 네트워크 아키텍처)

1) 기존의 방식 : Data plane(부분)과 Control plane의 결합으로 된 하드웨어 기반의 기존 네트워크 환경

 - Control plane : 트래픽 전송을 지정

 - Data palne : 트래픽 경로를 수행

 - 위의 한계 직면 

 

2) SDN : 기존의 네트워크 환경에서 소프트웨어를 통해 Plane을 분리하여 독립적 관리

 - 네트워크의 세부 구성정보에 얽매이지 않고 요구사항에 따라 네트워크 관리 (비지니스적 시간 대폭 감소)

 - 연구목적으로 다양한 프로토콜 제작 가능

 

2. BENEFITS

SDN과 기존 네트워킹 비교 표

1) Data plane과 Control plane의 분리

 - 새로운 프로토콜에 대해 문제 발생 시, 효율적인 관리가 가능

 - 복잡한 네트워크 제어가 필요하지 않음

 

2) 구성 개선

 - 데이터 링크 수준으로 링크 튜닝 가능

 - 오류 발생 시, 중앙 집중식 소프트웨어 검증을 통한 자동화 구성(기존 네트워크에 대한 이질성 해결)

 

3) 성능 개선

 - 글로벌 네트워크 관리를 위해 중앙 집중식 제어와 서로 다른 계층 간에 정보를 교환하는 피드백 제어 허용

 - 적절한 중앙 집중식 알고리즘으로 까다로운 성능 최적화 문제 관리 

 

4) 혁신 장려

 - 새로운 프로토콜에 대한 손쉬운 소프트웨어 구현 및 격리된 충분한 테스트 환경, 소프트웨어를 사용한 빠른 배포

(기존 방식은 다양한 하드웨어로부터 이질감과 테스트, 배포 등 어려움이 있음)

 

3. CHALLENGES

1) 기존 네트워킹 플랫폼에서 SDN으로의 전환

 - SDN 상호 운용성, 중앙 집중식 제어의 성능 및 개인정보보호 문제, 전문가 부족 등

 

2) 연구 목적을 위한 프로토타입

 - 기존 배포는 연구 프로토타입을 위한 쇼구모 테스트베드로 제한되기 때문에 아직은 시기상조

 

3) 표준 및 성숙한 솔루션

 - ONF(Open Networking Foundation)에서 정의한 SDN이 많이 받아들였지만 결코 SDN 표준이 아님

 - SDN 컨트롤러 개발을 위한 오픈 소스 OpenFlow 드라이버가 여전히 존재하지 않음

 

Reference

[9] “Cisco visual networking index: Global mobile data traffic forecast update, 2013–2018,” San Jose, CA, USA, White Paper, Feb. 2014.

[23] “Software-defined networking: The new norm for networks,” Palo Alto, CA, USA, White Paper, Apr.2012. [Online]. Available: https://www.opennetworking.org/images/stories/downloads/white-papers/wp-sdnnewnorm.pdf

 

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SDN에 대한 기본적인 정의와 효과에 대해 알아봤습니다

다음 포스팅은 SDN을 정의하고 있는 ONF와 OpenFlow에 대한 설명과 SDN의 구성요소, 세부적인 아키텍쳐 설명이 있겠습니다!

감사합니다!!