최적의 경로를 찾아라
MPLS 트래픽 엔지니어링 통해가능... 관리부담 감소해줘
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트래픽 엔지니어링을 통해 네트워크 운영자가 트래픽을 재분배하면 모든 링크를 골고루 사용할 수 있는 능력을 향상시킬 수 있다. 비록 반드시 최단경로가 아니더라도 특정 경로로 트래픽을 강제 전송하는 트래픽 엔지니어링은 초대규모 네트워크,특히 통신서비스 사업자환경을 관리하는데 반드시 필요하다.
통신서비스 사업자가 기존 네트워크 용량을 최대한 활용할 수 있도록 할뿐만 아니라,트래픽 흐름을 조화롭게 함으로써 고객에게 일관된 서비스 수준을 제공할 수 있기 때문이다. 대규모 네트워크의 트래픽 엔지니어링에는 여러 방법이 있을 수 있다. 가장 일반적인 전략은 레이어3 오버레이를 이용해 라우터가 네트워크를 대부분의 목적지가 1홉(hop)떨어진 것으로 보이는 하나의 완전한 망구조가 상토 폴로지로 인식하도록 하는 것이다.
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레이어2·3 통합가능
예를 들어 프레임 릴레이는 CIR(Committed Information Rate)이라고 하는 기법을 이용해 사용자 트래픽 흐름을 관리한다. CIR이란 특정 고객 사이트에 보장된 최소 네트워크 속도이다. 어떤 트래픽이 CIR을 초과하면 에지 장치가 트래픽 버스트를 수용하기 위해 패킷을 드롭하거나 여분의 백본 대역폭을 이용할 수 있을 경우 그 대역폭을 역동적으로 이용한다. 오버레이가 이용 가능한 대역폭을 정확하게 관리할 수 있는 한편, 실제 레이어2 경로는 어떤 경우 상당히 우회하는 것일 수 있다. 뿐만 아니라 SONET을 통한 패킷(POS)과 같은 일부 기술은 데이터 트래픽에 일반적인 버스트를 수용하지 못한다. 이와 달리 시스코의 MPLS(다중프로토콜 라벨 스위칭) 기술은 상대방 레이어에 대한 시야 또는 인식을 잃지 않으면서 레이어2 및 레이어3 를 통합한다. 제어 플레인과 포워딩 플레인을 구분할 수 있도록 전문적으로 개발되었기 때문이다.
그러므로 네트워크 운영자는 예전에는 레이어3 네트워크를 레이어2 네트워크에 오버레이해야만 가능했던 1계층 네트워크의 기능을 이용할 수 있다.
MPLS는 초대규모 네트워크의 효율성을 향상시킨다. 네트워크 사업자가 지정한 내용을 포함한 라벨을 이용해 IP경로 또는 IP+ATM 네트워크 코어 상에 트래픽 엔지니어링과 같은 레이어3 서비스를 적용할 수 있기 때문이다.
사전에 계산된 포워딩 테이블을 기반으로 코어에서 라벨 기반 스위칭을 이용할 때는 BGP(경계 게이트웨이 프로토콜) 라우팅 알고리즘이 네트워크 에지에서만 처리된다. MPLS를 이용하지 않으면 모든 네트워크 장치가 거대한 BGP 포워딩 테이블을 가지고 있어야 하므로 확장성 문제가 야기된다. 에지 장치에서만 BGP가 실행되도록 하는 것이 MPLS 네트워크가 다른 네트워크보다 확장성이 더 뛰어난 이유이다. MPLS는 레이어3에 트래픽 엔지니어링 기능을 통합시키기 때문에 사업자는 교환 코어 상에서도 IP 트래픽 라우팅을 최적화할 수 있다. MPLS 트래픽 엔지니어링은 실제 백본 용량과 토폴로지에 근거해 특정 트래픽에 필요한 자원을 정렬하여 네트워크 상에서 트래픽을 전달한다.
이와 같은 제한자원 기반 라우팅 기법은 하나 이상의 경로를 통해 트래픽을 전송시켜 혼잡을 피하고 링크 또는 노드 결함으로부터 신속히 복구할 수 있도록 한다. MPLS 트래픽 엔지니어링은 RSVP(Resource Reservation Protocol)를 이용해 자동으로 백본 상에서 터널을 구축하고 유지한다. RSVP는 네트워크 관리 프로토콜로서 인터넷 애플리케이션이 자신의 데이터 트래픽에 대해 특정한 서비스품질(QoS)을 달성할 수 있다.
RSVP를 이용하면 MPLS 트래픽 엔지니어링된 네트워크가 필요한 대역폭과 그 대역폭을 어디서 구할 수 있는지에 따라 특정 시점의 터널에 이용되는 물리 경로를 정의한다. 특정 터널에 이용되는 경로는 대역폭을 포함해 터널 자원 요건 및 네트워크 자원에 근거해 결정된다. MPLS 트래픽 엔지니어링된 터널은 변화하는 네트워크 조건에 따라 필요로 하는 대역폭을 조절시켜 RSVP 예약분을 늘리거나 줄인다.
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'시스코 IOS 메커니즘’ 필수
성공적인 MPLS 트래픽 엔지니어링을 위해서는 시스코 IOS 소프트웨어의 여러 메커니즘이 반드시 필요하다. 모든 포워딩 장치에 시스코 IOS 버전 12.0 이상이 필요하며 시스코 익스프레스 포워딩(CEF) 기능이 활성화되어야 한다. CEF는 패킷 포워딩 성능을 향상시키는 아키텍쳐이다. 이는 부분적으로 공유 CPU 자원 상에서 스위칭 및 제어 기능을 격리시켜 두 기능이 서로를 중단시키지 않도록 함으로써 가능하다. 터널 입구에서 시스코 에지 라벨 스위치 라우터(ELSR)가 필요한 자원과 이용 가능한 자원을 연관시킨다. 다시 말해 제한자원 기반 라우팅을 통해서 터널 경로를 계산한다. 그러면 내부 게이트웨이 프로토콜(IGP)이 자동으로 그 터널로 트래픽을 전송한다. IGP는 OSPF(Open Shortest Path First)나 IS-IS(Intermediate System-to-Intermediate System)와 같은 링크상태 프로토콜이어야 하며, 자원 정보의 전역 플러딩(global flooding)과 같은 확장 기능이 필요하다.
트래픽 엔지니어링을 위해 RSVP를 통해 LSP 터널에 신호가 보내진다. LDP(라벨 분배 프로토콜)이 라벨에 경로를 첨가하여 비BGP 경로를 위한 LSP 터널 경로를 정의한다. MPLS가 링크상태 IGP가 분배한 정보에 기반해 CSPF(Constraint-based Shortest Path First) 알고리즘을 실행한다. CSPF 계산은 링크 입장허가 및 코어로 유입된 자원 정보의 어카운팅을 수행한다. 각 라우터가 트래픽 엔지니어링된 모든 터널 목록을 유지한다. 초대규모 네트워크에서 트래픽 엔지니어링을 위해 MPLS를 배치하는 방법에는 두 가지가 있다. ‘부분망’ (또는 상황망)과 ‘전체망’이 그것이다. 상황망은 혼잡한 POP(Point of Presence)와 같이 추가적인 대역폭을 이용할 수 없는 경우 혼잡 문제를 즉시 처리하기 위한 단기적 방법이다. 장기적인 효율성을 위해서는 모든 LSR 간의 전체망을 이용해 네트워크 동작을 조화롭게 하고 더 나은 서비스를 제공할 수 있다. 두 기법 모두 효과적이며 서로 다른 시점에서 서로 다른 조건을 해결하기 위해 이용할 수 있다.
상황망 MPLS 트래픽 엔지니어링은 들어오는 트래픽을 두 개 이상의 터널로 분할한다. 이 기법은 들어오는 트래픽이 일차 링크 상에서 이용할 수 있는 용량을 초과할 때 적합한 기법이다. 정해진 비율에 따라 트래픽을 분할하도록 라우터를 구성하면 정해진 분량의 트래픽이 다른 터널로 넘어간다.
| 상황망 터널 |
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트래픽을 줄이기 위한 우회 트래픽양이 일차 링크 용량을 초과하면 상황망 터널링이 IGP 경로에서 유입되는 특정 트래픽 중 일정 비율을 덜어내기 위해 하나이상의 명확한 경로를 오픈한다. |
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상황망 구축쉬워
예를 들어 OC-3(155Mbps) 링크에서 ELSR로 들어오는 트래픽 속도가 180Mbps로 최단경로 용량을 초과할 수 있다. 정해진 분할 비율이 3:1이면 트래픽의 75퍼센트는 OC-3 링크를 통해 전송되고, 25퍼센트는 더 긴 경로로 넘겨질 것이다.
상황망을 구성하는 것은 간단하다.
- 1단계 : 처음에는 터널 대역폭 예약을 0으로 설정한다.
- 2단계 : IGP 및 RSVP를 구성해 트래픽 엔지니어링할 터널을 정의한다. 혼잡 링크를 따라 하나의 IGP 터널을 구성하고 혼잡을 덜기 위해 그 주위에 하나 이상의 명시경로 터널을 지정한다.
- 3단계 : 각 터널을 가동하고, 터널에 필요한 대역폭을 비율로 지정한다.
상황망 연결은 혼잡 문제를 긴급히 해결하기 위한 것으로 단기적 기법으로만 이용해야 한다. 범위가 한정적이라 터널을 통해 전송되는 트래픽 양을 관리할 수 없어 이후에 혼잡이 발생할 가능성이 있다.
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전체망 구축이 바람직
MPLS를 이용해 전체망을 트래픽 엔지니어링하면 ELSR 간의 트래픽 흐름에 대해 중요한 정보를 얻을 수 있다. 표준적인 목적지 기반 스위칭을 통해 이와 유사한 정보를 수집할 수도 있지만, 그렇게 하기 위해서는 MPLS 환경에서 보다 많은 작업이 필요하다. 전체망을 이용하면 대역폭을 아주 조화롭게 활용할 수 있다. 다만 전체 수요를 충족하기 위해 충분한 대역폭을 이용할 수 있어야 한다. IGP 및 RSVP를 구성할 때는 관리자가 다음과 같은 단계를 거친다.
- 1단계 : 처음에는 터널 대역폭 예약을 0으로 설정한다.
- 2단계 : 모든 BGP 출구(일반적으로 ELSR) 간에 대역폭이 0인 터널의 전체망을 구성한다.
- 3단계 : 터널을 가동하고 12주 동안 운용하여 활용율을 검사하고 통계를 수집한다. 이렇게 하면 ELSR에서 ELSR로 얼마나 많은 트래픽이 이용하는지 정확하게 알 수 있다. 그 다음 관리자는 이들 터널에 필요한 대역폭을 지정하고 MPLS가 ELSR 간에 최적 경로를 찾도록 한다.
- 4단계 : 실제 활용율 데이터를 기반으로 한 수치를 이용해 RSVP 대역폭 예약을 재지정한다.
실제 대역폭 예약을 적용하기 전에 오프라인 관리 툴을 이용해 시뮬레이션 환경에서 계획한 구성을 테스트하는 것도 유용하다.
이 기능을 제공하기 위해 시스코는 WANDL(www.wandl.com)과 제휴관계를 맺고 있다. WANDL의 NPAT(Network Planning and Analysis Tool)는 네트워크 관리자와 기획자가 효율적이고 믿을 수 있는 네트워크를 모델링, 관리, 디자인할 수 있는 정교한 소프트웨어 스위트이다. NPAT의 뛰어난 알고리즘이 효율적인 트래픽 엔지니어링에 필요한 복잡한 계산을 처리한다. 초기 트래픽 엔지니어링이 완료되면 대규모의 재작업을 거치지 않고서도 터널 경로 및 대역폭 예약을 지속적으로 조정할 수 있는 효과적인 기법이 필요하다. 시스코 IOS 소프트웨어는 ‘자동대역폭’이라고 하는 새로운 기능을 제공한다.
| IS-IS 라우팅 프로토콜의 새로운 기능 |
IS-IS 라우팅 프로토콜에 최근 새로운 기능이 추가되었다. 새로운 기능의 목적은 다음과 같다.
두 TLV 모두 고정길이 부분 뒤에 선택적인 서브 TLV를 포함이 새 TLV의 공간이 6비트에서 24 또는 32비트로 향상되었다 링크나 접두부호에 새로운 속성을 추가할 수 있도록 한다. 트링이 이 기능을 이용해 새로운 링크속성을 기술하는 최초의 기술이다. |
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| 전체망 터널 |
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완벽한 제어 전체망 트래픽 엔지니어링 전략은 네트워크의 실제 대역폭활용에 대해 완벽한 정보를 제공하므로 최적의 자원활용을 위한 제어가 가능하다. |
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`자동 대역폭’ 기능제공
이 기능은 활용율 평균을 측정하고 실제 애플리케이션 자원 요건에 맞게 터널 대역폭을 역동적으로 조절한다. 강력한 이 기능이 ‘셀프튜닝 터널’을 가능케 하므로 다른 트래픽 엔지니어링 기법에 필요한 매일 매일의 수작업으로부터 관리자를 해방시킨다.
기업과 서비스 사업자 모두 운영비를 절감하고, 확장을 관리하고, 투자회수를 가속화할 수 있는 기법이 필요하다. MPLS는 다양한 장점 가운데서도 특히 강력한 트래픽 엔지니어링을 특징으로 한다.
자동 배치 및 셀프튜닝 기능은 관리 부담을 줄일 뿐만 아니라 기존의 홉수 기준을 뛰어넘는 네트워크 파라미터를 기반으로 최적경로를 역동적으로 선택한다. 완벽하게 최적화된 네트워크는 장기적으로 설비비 및 유지비를 낮춘다. 이러한 목적을 달성하기 위한 수단이 트래픽 엔지니어링이다.
에릭 오스본 (Eric Osborne)
CCIE No.4122,시스코의 인터넷 엔지니어링 지원 엔지니어이다.시스코 12000 시리즈 인터넷라우터 및 7500 라우터 플랫폼,IP 라우팅, MPLS, 시스코 IOS 아키텍쳐 개발에 관여하였다. 노스이스턴대학을 졸업하고 인터넷 서비스 사업자(ISP)인 벤처기업에 수 년간 근무하다 시스코에 합류했다.
궁금한 점은 이메일 주소eosbone@cisco.com 으로연락하면된다.
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출처 URL: http://www.cisco.com/global/KR/about/packet/cs/5_6.shtml