[ACSA 교육#13] 계층적 모델

네트워크를 설계하고 디자인할 때 계층적 디자인에 대해서 이야기를 많이 합니다.
영어로는 Hierarchical Model이라고 얘기하는데요. 과연 이것이 왜 필요한지 한 번 알아보겠습니다.

계층적 모델은 네트워크의 모듈형태로 제공합니다. 결국 이것은 설계를 단순화하고, 향후 인프라 확장에 대한 부분까지 제공하게 됩니다. 그래서 네트워크를 계층으로 나누고, 각 계층에는 특정한 기능과 책임을 갖게 됩니다. 이를 통해 가용성, 장애 허용(Fault Tolerant), 유연성 및 안전한 네트워크를 적용할 수 있습니다.

엔지니어에 따라 2계층을 선택하기도 하고, 3계층 디자인을 선택하기도 합니다. 이러한 결정은 다음과 같은 다양한 요소에 따라 결정하게 됩니다.

• 유무선 사용자 수
• 모빌리티 요구사항
• 무선 액세스 포인트의 수
• 케이블 연결
• 캠퍼스 내 건물의 수
• 보안 요구 조건
• 프로토콜 및 기능 요구사항

2계층 모델 (2-tier Hierarchy)

2계층 디자인은 말 그대로 네트워크를 두 개의 계층(액세스와 코어)으로 나누는 것을 말합니다.

이것은 Layer 2와 Layer 3 프로토콜이 엔드포인트 단말 근처에서 동작하는 것을 의미합니다. 이러한 디자인은 ACL(Access Control List, 접근 제어 목록)을 통해 네트워크를 안전하게 보호할 수 있고, QoS(Quality of Service)로 트래픽을 분석하고 우선 순위를 지정할 수도 있습니다. 그래서 가장 업무상 중요하고 트래픽(Delay, Latency 등)에 민감한 애플리케이션에 대해 최상의 성능을 제공할 수 있습니다.

무선 네트워크 환경 또한 2계층 디자인의 이점을 누릴 수 있습니다. 멀티-레이어 액세스 스위치는 AP로부터 주요한 트래픽을 받아서 처리합니다. 적절한 보안 및 QoS 정책이 적용되고 트래픽은 목적지로 빠르게 라우팅되게 됩니다.

코어 계층은 3가지 중요한 핵심요소가 있습니다. 속도, 속도, 그리고 속도 입니다! 이 코어 스위치는 패킷을 가능한 한 빨리 스위칭하고 라우팅해야 합니다. 그래서 집중적으로 처리해야 하는 대부분의 엔드유저 서비스들은 액세스 계층으로 넘어갑니다.

그 뿐만 아니라, 코어 계층은 신뢰성도 중요합니다. 네트워크 변화에 신속하게 대응하는 것만큼이나 고가용성(HA)도 중요합니다.

액세스 계층의 스위치는 코어 스위치와 여분의 연결을 통해 복원력을 높이고 운영 중단을 최소화합니다. 액세스 계층은 PoE(Power over Ethernet)을 비롯하여 Layer 2와 Layer 3의 여러 기능들과 함께 엔드포인트 단말의 연결을 제공합니다.

또한, 네트워크 다른 섹션도 코어 계층과 연결이 가능합니다.

예를 들어, WAN 링크와 보안 장비가 포함된 엣지 네트워크도 있을 수 있고요. 물리 서버와 가상화 인프라가 갖춰진 서버팜도 코어 계층에 연결될 수 있습니다.

3계층 모델 (3-tier Hierachy)

3계층 디자인은 네트워크를 액세스, 애그리게이션, 코어 3가지 계층으로 나누게 됩니다.

코어 계층은 2계층 디자인과 크게 다르지 않습니다. 최대한 빨리 패킷을 스위칭 및 라우팅하고 고가용성을 유지하면서 네트워크 변화에 대해 신속하게 대응합니다. 애그리게이션 계층과 엣지, 서버팜 네트워크에 여기에 연결됩니다.

액세스 계층 역시 2계층 디자인과 마찬가지로 PoE 및 Layer 2 기능을 통해 엔드포인트 단말 연결을 제공합니다.

애그리게이션 계층은 액세스 계층으로 들어오고 나가는 트래픽을 위해 Layer 3 기능을 제공합니다.

라우팅 프로토콜과 ACL을 통해 최상의 경로로 트래픽이 올바르게 라우팅 되도록 보장합니다. 기본적으로 원래의 코어 계층을 두 개의 레이어로 분리 및 확장한 것입니다. 이렇게 하면 비용과 복잡성이 늘어날 수 있지만, 대규모 네트워크 환경에서 확장을 보다 용이하게 할 수 있게 됩니다.

이렇게 네트워크 설계를 위해서 여러 가지 고민이 필요합니다.

향후 확장성과 보안, 연결되는 단말의 종류와 서비스 유형 등등. 여러가지 요소를 반영하여 엔지니어는 요구사항에 맞는 최적화된 디자인으로 설계할 필요가 있습니다. 점점 IT인프라 환경이 빠르게 변화하고 복잡해지고 있는 만큼 최적화된 네트워크 설계가 밑받침되어 사용자에게 최고의 성능을 제공할 수 있을 것입니다.