[논문 리뷰] IoT Virtualization: A Survey of Software Definition & Function Virtualization Techniques for Internet of Things.

Iqbal Alam, Kashif Sharif외 6명|arXiv (Cornell University)|2019. 02. 28.

Software-Defined Networks and 5G참고 문헌 124인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 인터넷의 사물(Internet of Things, IoT)를 위한 소프트웨어 정의 네트워킹(Software-Defined Networking, SDN) 및 네트워크 기능 가상화(Network Function Virtualization, NFV) 기법에 대한 종합적인 설문 조사로, 솔루션을 SDN 기반의 IoT, IoT를 위한 NFV, 소프트웨어 정의 IoT(Software-Defined IoT, SDIoT)로 분류한다. 확장성, 보안, 이동성 및 컨트롤러 간 조율과 같은 핵심 과제를 규명하고, 통합적이고 가상화된 IoT 생태계를 위한 향후 연구 방향을 제시한다.

ABSTRACT

Internet of Things (IoT) and Network Softwarization are fast becoming core technologies of information systems and network management for next generation Internet. The deployment and applications of IoT ranges from smart cities to urban computing, and from ubiquitous healthcare to tactile Internet. For this reason the physical infrastructure of heterogeneous network systems has become more complicated, and thus requires efficient and dynamic solutions for management, configuration, and flow scheduling. Network softwarization in the form of Software Defined Networks (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) has been extensively researched for IoT in recent past. In this article we present a systematic and comprehensive review of virtualization techniques explicitly designed for IoT networks. We have classified the literature into software defined networks designed for IoT, function virtualization for IoT networks, and software defined IoT networks. These categories are further divided into works which present architectural, security, and management solutions. In addition, the paper highlights a number of short term and long term research challenges and open issues related to adoption of software defined Internet of things.

연구 동기 및 목표

• 특정 IoT 네트워크를 위해 설계된 가상화 기법에 대한 체계적인 리뷰를 제공하기 위해.
• 기존 문헌을 SDN 기반의 IoT, IoT를 위한 기능 가상화, 소프트웨어 정의 IoT(SDIoT) 솔루션으로 분류하기 위해.
• 종합적인 시각에서 IoT 내 가상화의 아키텍처, 보안 및 관리 측면을 분석하기 위해.
• 가상화된 IoT 시스템을 구현할 때 발생하는 단기 및 장기적 연구 과제를 규명하고 논의하기 위해.
• 확장성, 보안성 및 동적 환경에서의 SDN, NFV 및 SDIoT 통합을 위한 향후 연구 방향을 제시하기 위해.

제안 방법

• 100개 이상의 연구 논문을 세 가지 주요 범주로 체계적으로 분류: SDN 기반의 IoT, IoT를 위한 NFV, SDIoT.
• SDN 솔루션 분석: IoT 환경에서의 네트워크 아키텍처, 보안 메커니즘 및 관리 프레임워크에 중점을 둔다.
• 기능 가상화 기법 검토: 가상 네트워크 기능(VNFs), SDN 환경에서의 배포, IoT 서비스와의 통합.
• SDIoT는 네트워크 계층뿐만 아니라 기기, 응용 프로그램, 보안 정책 및 설정까지도 중앙 집중식 제어를 통해 가상화하는 통합 프레임워크로 조사.
• IoT 생태계에서 제어, 데이터, 응용 프로그램 평면에 걸쳐 가상화를 평가하기 위해 다층 분류 체계를 사용.
• 기존 문헌의 통합을 통해 개방된 과제를 규명: 컨트롤러 가상화, 이동성 지원, 다중 기술 통합(예: 퍼그, 블록체인).

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SDN과 NFV는 어떻게 효과적으로 조합되어 IoT 네트워크의 확장성과 이질성을 해결할 수 있는가?
• RQ2 SDN과 NFV를 사용한 IoT 네트워크 가상화에서 주요 아키텍처, 보안 및 관리 과제는 무엇인가?
• RQ3 소프트웨어 정의 IoT(SDIoT)는 네트워크 계층의 가상화를 넘어서 기기, 응용 프로그램 및 정책 추상화를 어떻게 확장하는가?
• RQ4 SD-IoT 환경에서 컨트롤러 가상화, 이동성 및 기기 설정과 관련된 개방된 연구 과제는 무엇인가?
• RQ5 블록체인 및 엣지/퍼그 컴퓨팅과 같은 신기술은 가상화된 IoT 시스템과 어떻게 통합되어 功能성과 보안성을 향상시킬 수 있는가?

주요 결과

• SDN과 NFV는 상호 보완적인 기술로, 이질적인 IoT 네트워크의 동적, 프로그래머블 및 비용 효율적인 관리를 가능하게 한다.
• 일반 장비에서 네트워크 기능(예: 방화벽, 로드 밸런서)의 가상화는 인프라 비용을 감소시키고 IoT 구현에서 네트워크의 민첩성을 향상시킨다.
• SDIoT는 네트워크 계층을 넘어서 기기 추상화, 정책 이행 및 설정 관리까지 포함하는 통합적 접근 방식을 제공한다.
• 고밀도 기기, 동적 네트워크 구조 및 자원 제약로 인해 IoT에서의 이동성은 심각한 과제를 안고 있으며, 새로운 경로 설정 및 핸드오버 메커니즘의 필요성이 있다.
• 다양한 도메인 간 컨트롤러 가상화 및 조율은 여전히 핵심 과제로 남아 있으며, 특히 하이브리드 애드혹 및 인fra기반 IoT 네트워크에서 더욱 그렇다.
• SDIoT에 블록체인 및 엣지/퍼그 컴퓨팅과 같은 신기술 통합은 새로운 기회와 아키텍처 복잡성을 동시에 초래하며, 컨트롤러 설계 및 보안 분야의 추가 연구가 필수적이다.