[논문 리뷰] Software-Defined Networking: State of the Art and Research Challenges

Manar Jammal, Taranpreet Singh외 3명|arXiv (Cornell University)|2014. 06. 01.

Software-Defined Networks and 5G참고 문헌 24인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)에 대한 종합적인 개요를 제공하며, 데이터 센터, 데이터 센터 네트워크, 네트워크로서의 서비스(NaaS) 환경에서의 이점을 분석한다. 이 논문은 제어 평면과 데이터 평면을 분리하는 SDN 아키텍처를 제시하고, 확장성, 보안, 신뢰성 등의 주요 과제를 특정하며 기존의 해결책을 제시하고, 네트워크 기능 가상화(NFV)와 함께 보완적인 역할을 하는 SDN의 역할을 강조한다.

ABSTRACT

Plug-and-play information technology (IT) infrastructure has been expanding very rapidly in recent years. With the advent of cloud computing, many ecosystem and business paradigms are encountering potential changes and may be able to eliminate their IT infrastructure maintenance processes. Real-time performance and high availability requirements have induced telecom networks to adopt the new concepts of the cloud model: software-defined networking (SDN) and network function virtualization (NFV). NFV introduces and deploys new network functions in an open and standardized IT environment, while SDN aims to transform the way networks function. SDN and NFV are complementary technologies; they do not depend on each other. However, both concepts can be merged and have the potential to mitigate the challenges of legacy networks. In this paper, our aim is to describe the benefits of using SDN in a multitude of environments such as in data centers, data center networks, and Network as Service offerings. We also present the various challenges facing SDN, from scalability to reliability and security concerns, and discuss existing solutions to these challenges.

연구 동기 및 목표

• 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)의 현재 상태와 새로운 네트워크 패러다임과의 통합을 분석하기 위해.
• 확장성, 신뢰성, 보안 등의 SDN 구현에서의 핵심 과제를 특정하고 검토하기 위해.
• 데이터 센터, 데이터 센터 네트워크, 네트워크로서의 서비스(NaaS) 모델 등 다양한 환경에서 SDN의 이점을 평가하기 위해.
• 기존 네트워크 인fra를 현대화하는 데서 SDN과 네트워크 기능 가상화(NFV) 간의 상호보완적 관계를 탐색하기 위해.
• SDN의 기술적 및 운영적 과제를 해결하기 위한 기존 솔루션에 대한 체계적인 개요를 제공하기 위해.

제안 방법

• 2014년까지의 기존 문헌과 기술 발전을 검토하여 SDN의 최신 기술 동향을 조사하는 방식으로.
• 제어 평면과 데이터 평면을 분리하여 중앙 집중식 네트워크 관리를 가능하게 하는 SDN의 아키텍처 모델을 분석하는 방식으로.
• 실제 사례와 성능 메트릭을 사용하여 데이터 센터 네트워크 및 NaaS 환경에서의 SDN 구현을 평가하는 방식으로.
• 제어 평면의 확장성, 네트워크의 신뢰성, 보안 위협 등 SDN 환경에서의 과제를 특정하고 분류하는 방식으로.
• 분산 제어 평면 설계, 안전한 통신 프rotocol, 장애 내성 메커니즘 등을 포함한 기존의 SDN 과제 해결 방안을 검토하는 방식으로.
• 伝통적 네트워킹과의 비교를 통해 SDN의 융통성, 프로그래머블성, 자원 최적화에서의 우수성을 강조하는 방식으로.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SDN은 데이터 센터 및 NaaS 환경에서 네트워크 관리와 성능을 어떻게 향상시키는가?
• RQ2 대규모 네트워크에 SDN을 확장할 때 주요 기술적 과제는 무엇인가?
• RQ3 중앙 집중식 제어 평면을 가진 SDN 아키텍처에서 보안과 신뢰성을 어떻게 확보할 수 있는가?
• RQ4 현대적인 네트워크 가상화에서 SDN과 NFV는 어떻게 상호보완적인 역할을 하는가?
• RQ5 제어 평면의 병목 현상과 네트워크 공격 등의 주요 과제를 효과적으로 완화하는 기존 솔루션은 무엇인가?

주요 결과

• SDN는 제어 평면과 데이터 평면을 분리함으로써 네트워크의 융통성과 프로그래머블성을 크게 향상시켜 데이터 센터에서의 네트워크 관리에 큰 기여를 한다.
• 논문은 대규모 구현에서의 중앙 집중식 컨트롤러의 병목 현상으로 인해 확장성이 주요 과제로 지목된다.
• 중앙 집중식 컨트롤러는 단일 장애 지점이 되며 공격의 주요 대상이 되어 보안 우려가 발생한다.
• 컨트롤러 장애로 인해 네트워크 운영 전체가 중단될 수 있어 신뢰성 문제가 악화된다.
• 분산 컨트롤러 및 안전한 통신 프rotocol와 같은 기존 솔루션은 확장성과 보안 과제를 완화하는 데 도움이 된다.
• SDN과 NFV는 상호보완적인 기술이며, 별개로도 기능할 수 있지만 통합 시 기존 네트워크 인fra의 현대화에 강력한 솔루션을 제공한다.