[논문 리뷰] Software Defined Networking Supported by IEEE 802.1Q

János Farkas, Stephen Haddock외 1명|arXiv (Cornell University)|2014. 05. 27.

Software-Defined Networks and 5G참고 문헌 3인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 기존 IEEE 802.1Q 준수 이더넷 브리지가 제어 평면과 데이터 평면을 분리하는 본질적 특성 덕분에 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)을 내재적으로 지원하며, 외부 SDN 컨트롤러 통합이 가능하다는 것을 보여준다. 또한 802.1Q 기반의 상용 실리콘은 네트워크 가상화 및 OAM 기능을 위한 풍부한 기능을 제공하므로, 하드웨어 개편 없이도 실용적인 SDN 도입 경로를 제공한다.

ABSTRACT

This paper gives an overview on how Software Defined Networking (SDN) principles can be applied to existing Ethernet merchant silicon considering the requirements modern networks face. We show that existing Layer 2 features specified by IEEE 802.1Q support SDN. The bridge architecture supports control plane/data plane split by design and also allows for external control e.g. by an SDN Controller. The data plane provided by existing chips is feature rich for network virtualization and supports even more features like OAM. We outline the principles of SDN over bridges and show a number of possibilities for further research and development.

연구 동기 및 목표

• IEEE 802.1Q 준수 기반의 기존 이더넷 하드웨어가 어떻게 SDN 도입에 활용될 수 있는지 탐색하기.
• 기존 브리지 아키텍처가 제어 평면 추상화와 같은 SDN 원칙을 어느 정도 이미 지원하는지 규명하기.
• 802.1Q 기반 상용 실리콘을 활용한 확장성 있고 프로그래머블한 네트워크 가상화의 실현 가능성 평가하기.
• 기존 802.1Q 표준의 제약 조건 내에서 SDN 기능을 향상시키기 위한 열린 연구 방향 개선하기.

제안 방법

• IEEE 802.1Q 준수 브리지의 설계를 분석하여 제어 평면과 데이터 평면 분리 기능을 식별한다.
• 802.1Q 준수 상용 실리콘의 데이터 평면 기능을 검토하며, VLAN, 흐름 제어, OAM 등 SDN에 관련된 기능에 집중한다.
• 외부 SDN 컨트롤러가 표준 관리 인터페이스를 통해 802.1Q 브리지 제어가 가능함을 입증하여 중앙 집중식 제어를 실현한다.
• 802.1Q 기능의 확장성 평가를 통해 네트워크 슬라이싱 및 동적 서비스 제공과 같은 고급 SDN 사용 사례에 대응한다.
• SDN 컨트롤러 논리와 기존 802.1Q 브리지 기능 간의 아키텍처 매핑을 제안한다.
• 기존 하드웨어와 표준을 재사용함으로써 점진적인 SDN 도입 가능성을 강조한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 IEEE 802.1Q 준수 브리지가 제어 평면과 데이터 평면 분리와 같은 SDN의 핵심 원칙을 어느 정도 이미 지원하는가?
• RQ2 802.1Q 기반 기존 상용 실리콘을 아키텍처 변경 없이도 SDN의 데이터 평면으로 효과적으로 활용할 수 있는가?
• RQ3 802.1Q 브리지에 내장된 SDN 관련 기능은 무엇이며, 이를 외부 컨트롤러가 어떻게 노출시킬 수 있는가?
• RQ4 네트워크 가상화 및 OAM 통합과 같은 고급 SDN 워크로드에 대해 802.1Q 브리지 사용 시 제약 조건은 무엇인가?
• RQ5 802.1Q를 SDN의 기반으로 활용함으로써 새로운 연구 및 개발 기회가 어떻게 발생하는가?

주요 결과

• IEEE 802.1Q 브리지 아키텍처는 제어 평면과 데이터 평면 분리를 내재적으로 지원하며, 이는 SDN의 핵심 원칙이다.
• 기존 802.1Q 기반 상용 실리콘은 VLAN 지원 및 흐름 관리 기능을 포함해 네트워크 가상화에 적합한 풍부한 기능을 제공한다.
• 802.1Q 준수 칩의 데이터 평면은 OAM(운영, 관리 및 유지보수) 기능을 지원하여 관리 용이성을 높인다.
• 외부 SDN 컨트롤러는 표준 관리 프로토콜을 통해 802.1Q 브리지에 통합 가능하며, 이로써 중앙 집중식 제어가 가능하다.
• 논문은 향후 연구를 위한 기회로, 802.1Q 기반 SDN의 프로그래머블성 향상 및 표준 인터페이스 정의를 제시한다.
• 기존 802.1Q 준수 이더넷 인프라에 SDN을 도입하기 위해 하드웨어 수정이 필요하지 않으며, 이는 비용 효율적인 이전 시스템 이관을 가능하게 한다.