보안과제( ), 일반과제( ○ ) 13-911-05-005
방송통신기술개발사업
캐리어급 서비스 인프라를 위한 SDN 핵심 기술 개발
(Development of SDN Technologies for Carrier-grade Infrastructure)
2014. 02. 25.
한국전자통신연구원
미 래 창 조 과 학 부
제 출 문
미래창조과학부 장관
귀하이 보고서를 "캐리어급 서비스 인프라를 위한 SDN 핵심 기술 개발" 과제의 1차년도 보고서로 제출합니다.
2014. 02. 25.
주관연구기관 : 한국전자통신연구원 총괄 책임자 : 양 선 희
참여연구기관 : ㈜유비쿼스 참여 책임자 : 문세웅
참여연구기관 : ㈜모두텍 참여 책임자 : 구연헌
참여연구기관 : ㈜시스메이트 참여 책임자 : 김명석
참여연구기관 : ㈜리얼타임테크 참여 책임자 : 한혁
참여연구기관 : ㈜유누스 참여 책임자 : 박현근
참여연구기관 : ㈜아토리서치코리아 참여 책임자 : 정재웅
참여연구기관 : ㈜셈웨어 참여 책임자 : 김광진
참여연구기관 : 한국과학기술원 참여 책임자 : 윤찬현
참여연구기관 : 연세대학교 참여 책임자 : 박성용
기술개발사업 연차보고서 초록
과제번호 13-911-05-005
과제명 캐리어급 서비스 인프라를 위한 SDN 핵심 기술 개발 키워드 SDN / OpenFlow / Carrier-Grade
개발목표 및 내용 1. 단계목표 (1차년도 목표)
ㅇ 캐리어급 SDN 인프라 제어 요구사항 정의 (MRD/FRD) ㅇ 단일도메인 SDN 컨트롤러 플랫폼 개발
ㅇ SDN 기반 클라우드/캐리어형 응용 요구사항 정의 및 핵심모듈 개발 ㅇ 캐리어급 SDN 인프라 통합관리 요구사항 정의 및 구조 설계
ㅇ SDN 언어·검증도구 요구사항 정의 및 구조 설계
2. 개발내용 및 결과
ㅇ 캐리어급 SDN 인프라 제어 요구사항 정의 (MRD/FRD)
§ SDN Use-cases 분석
‑ 데이터센터, ISP, 엔터프라이즈, 유무선 망사업자의 SDN 도입 사례 분석
§ 사용자 및 시스템 요구사항 정의
‑ 체계적 요구사항 분석 ․ 정의 ․ 관리 체계 정립
‑ 사용자 및 시스템 요구사항 정의 완료
ü 시스템 개념모델 정의(컨트롤러 코어, 네트워크 공통 응용, 사용자 응용, SDN Agent, SDN 검증도구 등으로 구성)
ü 사용자 요구사항(기능적(18항), 비기능적(12항))
ü 시스템 요구사항(기능적(36항), 비기능적(30항), 성능(6항))
‑ ETRI 사업 품질관리 우수 요구사항정의상 수상(‘14.01)
ㅇ SDN 컨트롤러 플랫폼 개발
§ 단일 도메인 SDN 컨트롤러 연구시제품 개발 및 오픈소스화(IRIS)
‑ 단일 도메인, 초당 1000만 플로우 처리, 응용 확장성 지원
‑ 고성능 I/O 엔진 설계 및 구현 (최대 1100M플로우/초), 기존 오픈소스 대비 2.5배 이 상 성능 개선
‑ Floodlight과 호환되는 North-bound API 제공
‑ 프로그래밍 모델 개선으로 개발 편의성 증진
‑ AngularJS 기반의 새로운 UI 구축을 통해 인터페이스 확장성 개선
‑ IRIS 통합 및 기능검증 완료
‑ 오픈소스 공개 (http://openiris.etri.re.kr)
§ OpenFlow 1.3.2 프로토콜 handler 연구시제품 개발
‑ 당초목표(OpenFlow 1.2)
‑ Python 기반의 OpenFlow 프로토콜 스택 자동 생성기 구현
‑ OpenFlow 프로토콜 스택 자동 생성기에 기반한 1.0.1/1.3.2 통합 완료
§ 고확장성/고가용성 지원 SDN 분산 컨트롤러 구조 설계 및 핵심 모듈 개발
‑ 캐리어 급 네트워크에 요구되는 확장성/가용성 제공 구조 설계
‑ 분산 컨트롤러 클러스터용 미들웨어 구조 설계
‑ 분산 DB 연동 지원 모듈 개발
§ Legacy 스위치용 SDN 에이전트 개발
‑ OpenFlow Agent 모듈 규격 정의 및 설계
‑ OpenFlow Agent OVS 기반 연동 모듈 개발
‑ IRIS – E6100 OF 연동 시험 추진
ㅇ SDN 기반 클라우드/캐리어형 응용 요구사항 정의 및 핵심모듈 개발
§ SDN 기반 응용 Use-case 분석 및 요구사항 정의(멀티테넌트, 홈네트워크, 보안 응용 등)
§ VTN 구조 및 핵심모듈 개발
‑ Virtual Tenant Manager (VTM) 설계 및 개발
‑ Virtual Routing Manager (VRM) 설계 및 개발
‑ RestAPI 설계 및 개발
‑ 통합 및 기능 검증
§ SDN 연동 게이트웨이 핵심구조 설계분석
‑ SDN 연동 게이트웨이 Use-case 분석 및 요구사항 정의
‑ SDN 연동 게이트웨이 모듈 구조 설계
§ 스마트 유무선 네트워킹을 위한 응용 선행연구
‑ SDN 기반 가상홈의 DLNA 미디어 네트워킹 응용 설계 및 프로토타입 개발
‑ SDN 기반 보안 라우팅 응용 설계 및 프로토타입 개발
‑ SDN 기반 스마트 WiFi 액세스 응용 설계 및 프로토타입 개발
‑ SDN 기반 모바일 네트워크 진화 연구
‑ SDN 기반 모바일 메쉬 네트워크 시뮬레이터 프로토타입 개발
ㅇ 캐리어급 SDN 인프라 통합관리 요구사항 정의 및 핵심구조 설계
§ SDN 가상인프라 통합관리 요구사항 정의 및 구조 설계
‑ 캐리어급 SDN 가상 인프라 관리 서브시스템 상세설계서 (Ver. 1.0)
‑ SDN 인프라 모니터링 구조 설계
§ SDN 가상인프라 자원상태 모니터링/분석 구조 설계 및 핵심모듈 개발
‑ SDN 인프라 모니터링 핵심모듈 개발
‑ SUMA Use-cases 정의
‑ 인프라 모니터링 정보 수집 및 분석 응용 GUI 개발
§ SDN 인프라 구성 관리 (OF-Config) 기능 개발
‑ OF-Config 1.0 구조 및 기능 설계
‑ OF-Config 1.0 서버 프로토타입 개발
ㅇ SDN 언어·검증도구 요구사항 정의 및 핵심구조 설계
§ SDN 네트워크 프로그래밍 요구사항 정의
‑ Open Flow 1.0 & 1.3 기반 검증 속성 분석
‑ SDN 환경에서의 정형검증 언어 적용 방법 분석
§ SDN 언어 및 검증도구 구조 설계
‑ veriSDN 서브시스템 기능 구조 및 인터페이스 정의
‑ veriSDN 정형검증의 동작 방식 및 기능절차 정의
§ 의미론 기반 SDN 정형 모델 및 언어 개발(Syntax 및 Semantics 포함)
‑ SDN 검증을 위한 정형언어(pACSR) 규격서 작성
‑ pACSR 정형명세 언어의 syntax 및 semantics 정의
‑ pACSR의 Predefinded Predicates & Functions 정의
‑ pACSR 변환 규칙 규격서 작성
‑ veriSDN 정형 검증 이론 및 검증기능에 대한 프로토타입 개발
ㅇ 단계별 테스트베드 구축 계획 및 1단계 테스트베드 구축
§ 3단계 시험망 구축 계획 수립
§ 1단계 시험망 구축 : IRIS, vNMS, VTN 등 시험 환경 지원 ㅇ 개방형 R&D 체계 및 환경 구축
§ 사업 R&D 프로세스 및 품질관리 체계 구축
§ 개방형 R&DB를 위한 Redmine 기반 사업 관리 시스템 구축 및 운영
§ 공동 참여 기관간의 효율적 상생 연구를 위한 원격회의 환경 구축 및 운영 ㅇ 논문, 특허 및 프로그램
§ 목표: SCI(1), 비SCI(15), 특허(국내출원: 12, 국외출원: 12)
§ 실적: SCI(0.5), 비SCI(20), 특허(국내출원: 13, 국외출원: 13)
국제 국내 특허출원 프로그램
SCI(E) 저널 학술대회등 저널 학술대회등 국외(12) 국내(12) 등록
0.51) 22) 203) 1 4 134) 13 35
1): ‘13.10 Accepted, 참여율 50%
2): 제출 완료 (‘14.02) 3): 기고서 7건 포함
4): 국외출원은 국내출원을 완료한 후 진행 예정
3. 기대효과 (기술적 및 경제적 효과)
ㅇ 기술적 기대효과
§ (스마트인터넷 제어 핵심 기술 확보) 컴퓨팅 및 스토리지, 네트워크가 밀결합되고 가 상화되어 개방되는 차세대 ICT 인프라 구조로 진화하고 있는데, 본 과제를 통해 개 방형 유틸리티 네트워크 제어 핵심기술 선점 가능
§ (네트워크 장비 소프트웨어 국내 독자 기술 확보) 본 캐리어급 SDN 핵심 기술개발을 통 해 SDN 기술의 근간인 고확장성 지원 네트워크 OS의 국내 독자적 기술 확보 가능함
‑ 네트워크 장비에서 해외 기술 의존도가 높은 제어 소프트웨어 기술을 국산 기술의 중앙집중적 제어 소프트웨어로 전환함으로써 네트워크 장비 산업의 해외 기술 의존 도를 낮추게 됨
‑ 인프라 가상화, 개방형 제어 기술 등 향후 5G 등 유무선 스마트 네트워크 실현에 필요한 기술 선점 가능함
‑ Inter-DC 간을 사업자망을 통해 연동할 수 있도록 SDN 도메인을 확장함으로써 SDN 활성화 가능
§ (IaaS, PaaS, SaaS 등과 접목하여 서비스 산업 활성화 가능) 시장 수요가 높은 네트워크 가상화 제어 기술을 확보하여 국내 클라우드 SW 및 스마트인프라 응용 기술 등과 접목 함으로써 서비스 산업 활성화 촉진이 가능함(예: 사업자간 컨텐츠의 효율적 유통 및 고 품질 서비스를 가능하게 하는 스마트인터넷 서비스 등)
§ (국내 소프트웨어 및 네트워킹 서비스 기술 혁신 토대 마련) Open Source 기반으로 Network OS소프트웨어 기술을 국산 기술로 조기 확보하여, 연구망, 스마트인터넷, 국내 대학 등에 적용함으로써 다양한 3rd Party 응용 소프트웨어 개발 토대를 제공함으로써 국내 소프트웨어 및 네트워킹 서비스 기술 혁신 및 창조경제 활성화 토대 제공
§ (미래 서비스 산업의 동반 성장 가능) SDN 기술 확보시 교육, 의료, 금융, 국방, 공공 등 IT 인프라 의존성이 큰 미래 서비스 산업의 동반성장 가능
§ (사업자망의 비즈니스 agility 및 수익 개선) SDN 언어 및 검증 도구 툴 확보를 통해 캐 리어급 SDN 서비스 및 소프트웨어를 빠르고 안전하게 개발․적용할 수 있으며, 통신사업 자의 네트워크 및 서비스에 대한 가상화 기반 활용도와 신뢰성을 높일 수 있어 잠재적 인 비용 감소 및 시장 경쟁력을 개선할 수 있음
ㅇ 경제적 기대효과
§ 시장창출 효과
‑ IDC에 따르면 SDN 시장은 2016년 37억 달러 규모에 달 할 것으로 예측되며, 2020년 경에는 104억 달러에 이를 것으로 전망
‑ 국내 SDN시장은 2016~20년까지 누적기준으로 약 10.5조원의 생산유발과 2.5조원의 부가가치 유발 예상
§ 고용창출 효과
‑ SDN관련 장비산업에 의한 고용효과는 2016년 3,644명에서 2020년에는 7,665명으로
증가하여 누적 총 28,660명의 고용창출 예상
§ 수출 및 수입 대체효과
‑ SDN에 의한 기대 수출액은 5년 누적 기준 5,243억원, 수입대체 효과는 1조 866억원 규모로 예상
(※) 자료 출처: IDC 및 OpenFlow Korea 분석 자료를 기반으로 ETRI 산업기술경제연 구부 분석, 2014.01
4. 적용분야
ㅇ 주 응용 영역은 데이터 센터․클라우드 센터, 데이터 센터간 연동, 유무선 사업자망에 적 용되는 개방형 네트워크 제어 및 관리, 응용 소프트웨어임
ㅇ 캐리어급 SDN 핵심기술 확보를 통해 ICT 인프라 자원의 가상화 및 사용 효율화, 사업자 망의 응용 서비스 다양화, 망관리의 효율화와 자동화, 스마트인터넷 서비스 신속 도입 등을 가능하게 함
ㅇ ICT 인프라 의존성이 큰 미래서비스인 교육, 의료, 금융, 국방, 정부 등 인프라 제어 및 관리의 스마트화에 응용 가능함
ㅇ 아울러 SDN 언어 및 검증도구 기술을 활용하여 소프트웨어적으로 손쉽게 가상인프라 구 성 및 응용, 정책 등을 정의하고 검증하게 지원함으로써 SDN 개념의 확산을 가능하게 함 ㅇ 특히, 국가 차원의 Green & Smart ICT 인프라의 핵심으로서 다양한 비즈니스 도메인을
포괄할 수 있도록 개별 단위 기술이 아니라 관련 핵심기술을 연계함으로써 SDN의 확산 촉진과 생태계 활성화를 가능하게 함
기술개발사업 주요 연구성과
사업명 방송통신기술개발사업
과제명 캐리어급 서비스 인프라를 위한 SDN 핵심 기술 개발
주관기관명 한국전자통신연구원 설립일 1976.12.30.
주소 (305-700) 대전광역시 유성구 가정로 218번지
대표자(기관장) 김 흥 남 연락처 042-860-5231
총괄책임자 양 선 희 FAX 042-860-5213
총개발기간 2013.04.01. ~ 2017.03.31.
총사업비(백만원) 5,340 정부출연금 4,000 민간부담금 1,340 참여기관(책임자) 문세웅, 구연헌, 김명석, 한혁, 박현근, 정재웅, 김광진,윤찬현, 박성용
성과지표 세부지표 성 과 비 고
사업화 성과
매출액
개발제품 개발후 현재까지 억원
향후 3년간 매출 억원
관련제품 개발후 현재까지 억원
향후 3년간 매출 억원
시장 점유율
개발제품
개발후 현재까지 국내: % 국외: % 향후 3년간 매출 국내: % 국외: %
관련제품
개발후 현재까지 국내: % 국외: % 향후 3년간 매출 국내: % 국외: % 세계시장
경쟁력 순위
현재 제품 세계시장 경쟁력 순위 5 위 3년 후 제품 세계 시장경쟁력 순위 2 위
기술적 성과
특허
국내1) 출원 13건 1차년도
등록 0건
국외2) 출원 13건 1차년도
등록 0건
논문발표 국내 5건
국외 16건
표준화 국내 0/0/0 건 기고/채택/반영
국외 7/0 건 기고/채택
프로그램 35 건
파급효과
고용효과 개발 전 - 명
개발 후 - 명 이상 연간
선진국 대비 기술수준 100 %
국산화율 90 %
기타 표준 재개정, 기술이전 및 수상실적 등 5 건 1차년도
1): 국내 출원중 현재 5건이 완료되었으며, 나머지는 진행 중 2): 국내 출원이 완료된 후 국외 출원이 진행될 예정
□ 구체적인 연구 성과
1. 지식재산권
1) 종류 : 01-특허, 02-실용신안, 03-디자인, 04-상표, 99-기타
2) 해외출원 여부 : 1-국내 출원, 2-PCT 해외 출원, 3-일반 해외 출원
2. 프로그램
1)종 류
2)해 외출
원
국내/
국외
출원 (등록)국
출원(등록) 구분
출원(등록)
번호 발명명칭 출원(등록)
기 관
출원(
등록)일
01 3 국내/
국외 미국, 프랑스
출원 (국내 완료)
DP20131102 IP20131055 IP20131056
네트워크 제어평면의
계층적 연동방안 한국전자
통신연구원 2013.
11.12 01 3 국내/
국외 미국
출원 (국내완료)
DP20131291
IP20131225 OpenFlow 스위치를
사용한 서버 연결 방법 한국전자
통신연구원 2013.
11.12 01 3 국내/
국외 미국 출원
(진행중) DP20131393IP20131294 SDN 기반 서비스 장애
복구 및 방법 한국전자
통신연구원 2013.
11.12 01 3 국내/
국외 미국, 중국
출원 (국내 완료)
DP20131711 IP20131515
SDN 스위치에서 효율적인 플로우 테이블
관리 기법 및 장치
한국전자
통신연구원 2013.
11.12 01 3 국내/
국외 미국 출원
(진행중) DP20131395IP20131296 SDN 컨트롤러에서 ARP
Spoofing 탐지방법 한국전자
통신연구원 2013.
11.21.
01 3 국내/
국외 미국 출원
(진행중) DP20131396IP20131297
사용자의 요구 사항을 반영하는 SDN 기반의 효율적 가상인프라 제공
방법 및 시스템
한국전자
통신연구원 2013.
11.12.
01 3 국내/
국외 미국 출원
(진행중) DP20131712IP20131517
중앙집중제어 기반 사용자 네트워크의 콘텐츠 공유 시스템 및
방법
한국전자
통신연구원 2013.
11.12
01 3 국내/
국외 미국 출원
(진행중) DP20131799IP20131568
소프트웨어 정의 네트워크 기반 주소 결정 시스템 및 방법
한국전자
통신연구원 2013.
11.21.
01 3 국내/
국외 미국 출원
(진행중) DP20131504IP20131366
소프트웨어 제어 방식 통합 네트워크 모니터링
기능 가상화 방법 및 장치
한국전자
통신연구원 2013.
11.12
01 3 국내/
국외 미국 출원
(진행중) DP20131392IP20131293
가상 네트워크 기반 분산 다중 도메인
라우팅 시스템
한국전자
통신연구원 2013.
11.21.
01 3 국내/
국외 미국 출원
(진행중) DP20131391IP20131292 SDN 가상 네트워크의
QoS 인지 라우팅 시스템 한국전자
통신연구원 2013.
11.12 01 3 국내/
국외 미국 출원
(국내 완료)
10-2013-00 59830 IP20130492
SDN을 위한 정형 검증
방법 한국전자
통신연구원 2013.
11.21.
01 3 국내/
국외 미국
출원 (국내 완료)
DP20131597 IP20131434
SDN 환경에서 네트워크 서비스 체인 정형 검증
방법
한국전자
통신연구원 2013.
11.23
번 호 종 류 명 칭 등록일 발생차수
1 프로그램 플로 캐쉬 (Flow Cache) 2013.11.15 1차년도
2 프로그램 프로토콜 패킷 클래스 (Protocol Packet Classes) 2013.11.15 1차년도
번 호 종 류 명 칭 등록일 발생차수
3 프로그램 포워딩 모듈 (Forwarding module) 2013.11.15 1차년도 4 프로그램 토폴로지 관리자 (Topology Manager) 2013.11.15 1차년도 5 프로그램 정적 플로 엔트리 적용기 (Static Flow Entry
Pusher) 2013.11.15 1차년도
6 프로그램 저장소 관리자 (Storage Manager) 2013.11.15 1차년도
7 프로그램 유틸리티 클래스 (Utility Classes) 2013.11.15 1차년도
8 프로그램 오픈 플로우 설정 서버 (OFConfig Server) 2013.11.15 1차년도
9 프로그램 오픈 플로우 기반 엑세스 포인트 제어 에이전트
(OpenFlow AP Control Agent) 2013.11.15 1차년도 10 프로그램 아이오 핸들러 (IO Handler) 2013.11.15 1차년도
11 프로그램 아이리스 컨트롤러 기반 엑세스 컨트롤 사용자
인터페이스 (Access Control UI on IRIS) 2013.11.15 1차년도
12 프로그램 아이리스 컨트롤러 기반 엑세스 컨트롤 모듈
(Access Control Module on IRIS) 2013.11.15 1차년도 13 프로그램 아이리스 컨트롤러 코아(IRIS Controller CORE) 2013.11.15 1차년도
14 프로그램 스위치 학습 모듈 (Learning Switches) 2013.11.15 1차년도
15 프로그램 소프트웨어 정의 네트워크 기반 가상 호스트 정보 수집 모듈 (Virtual Tenant Resource
Collection Module) 2013.11.15 1차년도 16 프로그램 소프트웨어 정의 네트워크 기반 가상 네트워크
생성 모듈 (Virtual Tenant Create Module) 2013.11.15 1차년도
17 프로그램 소프트웨어 정의 네트워크 기반 가상 네트워크
관리 모듈 (Virtual Tenant Manager Module) 2013.11.15 1차년도
18 프로그램 상태 관리자 (State Manager) 2013.11.15 1차년도
19 프로그램 사용자 인터페이스
(Periscope: Web-Based User Interface) 2013.11.15 1차년도
20 프로그램 사용자 인터페이스 모듈 (User Interface) 2013.11.15 1차년도
번 호 종 류 명 칭 등록일 발생차수
21 프로그램 버전 어뎁터 (Version Adapter) 2013.11.15 1차년도
22 프로그램 방화벽 모듈 (Firewall Module) 2013.11.15 1차년도
23 프로그램 라우팅 관리자 (Routing Manager) 2013.11.15 1차년도
24 프로그램 디바이스 관리자 (Device Manager) 2013.11.15 1차년도
25 프로그램 기본 컨트롤러 (Basic Controllers) 2013.11.15 1차년도
26 프로그램 네트워크 가상화를 위한 가상 라우팅 코어 기능
모듈 (Virtual Routing Core Module) 2013.11.15 1차년도
27 프로그램 네트워크 가상화를 위한 ARP와 ICMP 처리 기능
모듈 (ARP and ICMP Handling Module) 2013.11.15 1차년도
28 프로그램 네트워크 가상화를 위한 가상 라우터 관리 기능
모듈 (Virtual Router Manager Module) 2013.11.15 1차년도
29 프로그램 veriSDN 정형검즘 기본 기능 모듈 2013.11.15 1차년도
30 프로그램 SUMA Filtering & Common Processing 모듈 2014.01.02 1차년도
31 프로그램 Basic 클라우드 모니터링 모듈 2014.01.02 1차년도
32 프로그램 Basic 오픈플로우스위치 모니터링 모듈 2014.01.02 1차년도
33 프로그램 Basic SDN 컨트롤러 모니터링 모듈 2014.01.02 1차년도
34 프로그램 캐리어급 SDN 인프라 통합관리 모니터링을
위한 모니터링 서버 2014.03.01.
등록예정 1차년도
35 프로그램 SDN 인프라 통합관리 트래픽 분석 서버 2014.03.01
등록예정 1차년도
3. 논문 게재/발표 실적
1) 논문구분 : 01-국외전문학술지, 02-국외학술대회발표논문집, 03-국내전문학술지, 04-국내학술대회발표논문집, 05-국외기타논문집, 06-국내기타논문집
1)논문
구분 학술지명 논문명 저자명 SCI
구분 출판일 학술대회명
학술 대회 개최 국
학술대회 발표일
06
한국통신 학회지 –
정보와 통신
SDN 핵심 기술 및
진화 전망 분석 강세훈
외 - 2013.
04.14 한국 2013.04
06 TTA 저널 146호
기가 코리아 실현을 위한 지능형 테라급
네트워크 기술
양선희
외 - 2013.
04.12 TTA 저널
146호 한국 2013.04 게재
02
Building and Controlling an
Orchestrated Virtualized Programmable Testbed
강세훈
외 - 2013.
08.04
Bio, Informatio
n, Environme nt, Energy
and Nano Technolog
y
한국 2013.08
06 정보과학 회지
ETSI ISG NFV의 네트워크 기능 가상화
기술
이종화
외 - 2013.
09.06 한국 2013.09
02
Graph Clustering based Provisioning Algorithm for Optimal
Inter-Cloud Service Brokering
최태상
외 - 2013.
09.11
APNOMS
2013 일본 2013.09
02
SUMA:
Software-defined Unified Monitoring
Agent for SDN
최태상
외 - 2014.
05.12 NOMS
2014 폴란
드 2014.05
03
SKT Telecomm unications
Review
Process Algebra Based Symbolic Verification
Framework for Software-Defined
Networking
신명기
외 - - 한국 2013.10
06 전자통신 동향
캐리어급 NFV over SDN: 기술과 표준화 동향 및 발전 전망
최태상
외 - 2013.
12.13 한국 2013.12
02
IRIS: The OpenFlow-based
Recursive SDN Controller
이병준
외 - 2014.
02.18 ICACT
2014 한국 2014.02
02
The Study on Configuration of Multi-Tenant Networks
in SDN Controller
신용윤
외 - 2014.
02.18 ICACT
2014 한국 2014.02
02 Building Firewall over the Software-Defined Network Controller
서동희
외 - 2014.
02.18 ICACT
2014 한국 2014.02
01
IEEE Transacti
on on Biomedica
l
A Novel Model for Metabolic Syndrome
Risk Quantification Based on Areal Similarity Degree
윤찬현
외 SCI Accepted
(‘13.10)
4. 표준화 실적
1) 구분 : 기고, 채택, 반영
5. 기술이전(기술료) 실적
계약명 계약
년도
대상 국가
기 징수액 (백만원)
당해연도 징수액*
(백만원)
계약
체결일 실시내용 대상기관명
SDN 컨트롤러 플랫폼
1차년도
(2013) 한국 - (47) ‘13.12.12.
IRIS 컨트롤러
기술
(주)넷비젼 텔레콤 SDN 컨트롤러
플랫폼
1차년도
(2014) 한국 - (47) ‘14.01.08. IRIS
컨트롤러 (주)유미테크 기고서명
표준 기구 명
표준명 회의명 기고자 1)구분 기고/채택/반 영 일시
기고/채택/반영 번호 ALTO Extensions for
Collecting Data Center
Resource Information ITU-T IETF IETF
ALTO 최태상
외 기고 2013.07 ALTO Extensions to
Support Application and Network Resource Information Exchange
for High Bandwidth Applications in TE
networks
ITU-T IETF IETF
ALTO 최태상
외 기고 2013.10
Modified scope of formal specification and
verification in Y.SDN-fm ITU-T ITU-T SG13
ITU-T SG13 Q14
이종화
외 기고 2013.10 C-388/TD-1 42 New requirements of
formal methods for
Y.SDN-fm ITU-T ITU-T
SG13 ITU-T
SG13 Q14 이종화
외 기고 2013.10 C-390/TD-1 42 Modified High-level SDN
model with formal
method functions ITU-T ITU-T
SG13 ITU-T
SG13 Q14 이종화
외 기고 2014.02 General requirements of
formal methods in draft
Y.FNsdn-fm ITU-T ITU-T
SG13 ITU-T
SG13 Q14 이종화
외 기고 2014.02 Re-categorization of
formal method requirements in
Y.FNsdn-fm
ITU-T ITU-T
SG13 ITU-T
SG13 Q14 이종화
외 기고 2014.02 Engineeri
ng
01 Computin g
On User Fairness in Multi-Channel Wireless
Mesh Networks: A Software-Defined Networking Approach
강세훈 외 SCI 제출
완료 (‘14.02)
01 IEEECom municatio nsLetters
An SDN Approach for Providing User Fairness in LTE and
WLAN Multi-Radio Networks
강세훈
외 SCI 제출
완료 (‘14.02)
*) SDN컨트롤러 기반 플랫폼은 오픈소스화를 지향하고 있으므로 당해연도 징수액은 가상기술료임
6. 인증/포상 실적 등 (국내 및 국외)
번호 구분 명칭 일시 국명 수여기관명 발생차수
1 수상 우수 논문상 2014.02.19. 한국 ICACT 2014 1 차년도 2 수상 Break-Throw 1-1-1
우수 아이디어상 2014.01.02. 한국 한국전자통신연구원 1 차년도
3 수상 우수
요구사항정의서상 2014.01.02. 한국 한국전자통신연구원 1 차년도 4 인증 Q-mark 기술이전 2014.02.02. 한국 한국전자통신연구원 1 차년도 5 인증 ETRI-KAIST SW
공학부문 연구인력
전문가과정 2014.01.11 한국 한국과학기술원 1 차년도
7. 사업화 계획 및 매출실적
기술 SDN 컨트롤러
플랫폼
1차년도
(2014) 한국 - (47) ‘14.02.05.
IRIS 컨트롤러
기술
(주)DKI
항 목 세부 항목 성 과
사업화 계획
사업화 소요기간(년) 3년
소요예산(백만원) 예상 매출규모
(억원)
현재까지 3년 후 5년 후
500 1000
시장점유 율
단위(%) 현재까지 3년 후 5년 후
국내 40 % 60 %
국외 3.5 % 6 %
향후 관련기술, 제품을 응용한 타 모델, 제품
개발계획
§ 스마트 유무선 네트워킹 응용 및 장비
§ 보안솔루션
§ 네트워크 제어 및 관리시스템 등 무역수지
개선효과
(단위 : 억원) 현재 3년 후 5년 후
수입대체(내수) 2,000 3,800
수 출 1,000 1,800
8. 고용 창출
항목 세부 항목 성 과
고용효과
개발 전 연구인력 40 명
생산인력 0 명
개발 후 연구인력 200 명
생산인력 1000 명
9. 기타 성과 ㅇ 기술문서 49건
ㅇ 오픈 소스화를 위한 웹사이트 구축 및 공개 완료, 개발자 워크샵 추진 ㅇ 프로토타입 및 시제품 : 총 10 건(시제품: 1건, 프로토타입: 9건)
ㅇ 국내외 성과 발표: 총 2 건 ㅇ 국내외 전시회 출품: 총 5 건
ㅇ SDN 컨트롤러(IRIS)의 산업체 솔루션 개발 지원 ㅇ 산업 생태계 구축 활성화 활동
ㅇ 개발자 워크샵
ㅇ 국제 협력 활성화 지원
10. 변경이력 (있을 경우 기재)
ㅇ 해당 사항 없음
목 차
제 1 장 서론 ···21
제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ···21
1. 개발 대상 기술 개요 ···21
2. 개발 대상 기술 · 제품의 중요성과 필요성 ···24
제 2 절 국내‧외 관련 기술의 현황 ···29
1. 국내 기술 동향 및 수준 ···29
2. 국외 기술 동향 및 수준 ···29
3. 국제 표준화 동향 ···32
제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적‧경제적 파급효과 ···34
1. 기술적 파급 효과 ···34
2. 경제적 파급 효과 ···35
제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ···37
제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ···37
1. 최종 목표 ···37
2. 평가 방법 ···38
제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ···39
1. 단계별 목표 ···39
2. 단계별 평가 방법 ···41
제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발범위 ···42
1. 1차년도 개발 내용 및 개발 범위 ···42
2. 2차년도 개발 내용 및 개발 범위 ···43
3. 3차년도 개발 내용 및 개발 범위 ···45
4. 4차년도 개발 내용 및 개발 범위 ···47
제 3 장 결과 및 향후 계획 ···49
제 1 절 연구개발 결과 ···49
1. 연차 연구개발 추진 일정 ···49
2. 연차 연구개발 추진 실적 ···52
3. 각 기관/기업별 추진 내역 ···115
4. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ···119
제 2 절 시장 현황 및 사업화 전망 ···126
1. 국내·외 시장 및 수출·입 현황 ···126
2. 사업화 전망 ···127
3. 공동연구기관 별 사업화 전략 ···128
제 3 절 차기 연차 계획 ···131
1. 2차년도 중점 추진 방향 ···131
2. 주요 기술 개발목표 ···131
3. 개발내용 및 범위 ···131
제 4 절 사업비 사용현황 ···133
1. 비목별 총괄표 ···133
2. 참여연구원 ···134
3. 위탁 및 용역과제 ···140
제 5 절 기업 재무건전성 현황 ···142
1. 참여기관 ㈜유비쿼스 ···142
2. 참여기관 ㈜아토리서치코리아 ···143
3. 참여기관: ㈜모두텍 ···144
4. 참여기관: ㈜ 셈웨어 ···145
5. 참여기관: ㈜유누스 ···146
6. 참여기관: KAIST ···147
7. 참여기관: 연세대학교 ···148
8. 참여기관: ㈜ 리얼타임테크 ···149
9. 참여기관: ㈜ 시스메이트 ···150
별첨 1. 약어 ···151
별첨 2. 자체보안관리진단표 ···153
표 목 차
(표 1-1) 사업목표 기술 특성 ···28
(표 1-2) 오픈소스 SDN 컨트롤러 특성 비교 ···30
(표 1-3) OpenFlow 장비 현황 ···30
(표 1-4) SDN 세계시장 전망 (단위: 억원) ···35
(표 1-5) SDN 국내시장 전망 (단위: 억원) ···35
(표 1-6) SDN 수출 및 수입 대체효과 ···36
(표 2-1) 연구결과 평가 방법 ···38
(표 2-2) 1차년도 평가 방법 ···41
(표 3-1) 1차년도 연구개발 추진 일정 ···49
(표 3-2) 사용자별 주요 SDN Use-cases 요약 ···52
(표 3-3) 사용자 및 시스템 요구사항 정의서 개정 이력 ···55
(표 3-4) 사용자 요구사항 요약(전체 30항목) ···55
(표 3-5) 시스템 요구사항 요약(전체 75항목) ···56
(표 3-6) NEC 스위치 연동 시험용 컨트롤러 및 장비 사양 ···70
(표 3-7) VTN 기능 모듈별 컴포넌트 설명 ···72
(표 3-8) VTN Manager에서 지원하는 REST API 리스트 ···73
(표 3-9) veriSDN 서브시스템의 인터페이스 ···101
(표 3-10) 원격회의 이력 일부 ···112
(표 3-11) 1단계 시험망 재원 ···113
(표 3-12) SDN 세계시장 전망 (단위: 억원) ···126
(표 3-13) SDN 국내시장 전망 (단위: 억원) ···126
그 림 목 차
(그림 1-1) SDN 개념도 ···21
(그림 1-2) 캐리어급 SDN의 적용 사례 ···22
(그림 1-3) 목표기술 및 최종 성과 ···23
(그림 1-4) 연구결과의 활용 및 산업화 ···23
(그림 2-1) 개발목표 총괄도 ···37
(그림 2-2) 연차별 목표(총괄) ···39
(그림 2-3) 1차년도 개발 내용 및 범위 ···42
(그림 2-4) 1차년도 목표기술 개념도 ···43
(그림 2-5) 2차년도 세부 개발내용 대표도 ···45
(그림 2-6) 3차년도 세부 개발내용 대표도 ···47
(그림 3-1) 시스템 개념모델 ···54
(그림 3-2) SDN 컨트롤러 기반 플랫폼 구조도 ···58
(그림 3-3) IRIS Core의 주요 클래스 다이어그램 ···59
(그림 3-4) IRIS 플랫폼 시퀀스 다이어그램 (구동 절차) ···60
(그림 3-5) IRIS의 IO 엔진 구조도 ···60
(그림 3-6) IRIS와 오픈소스 컨트롤러 성능 비교 분석 결과 ···61
(그림 3-7) IRIS UI 화면 (main) ···63
(그림 3-8) IRIS UI 화면 (토폴로지) ···63
(그림 3-9) 자동 생성되는 OpenFlow 스택 파일 및 호환성 계층 관계도 ···65
(그림 3-10) 자동 생성된 OFFlowMod 클래스 파일 소스 코드 (부분) ···65
(그림 3-11) 분산 컨트롤러 구조도 ···66
(그림 3-12) OpenFlow 스위치 기반의 HiSA 미들웨어 구성도 ···67
(그림 3-13) E6100 플랫폼 ···68
(그림 3-14) OF Agent 정합 구조 ···68
(그림 3-15) Firewall 규칙을 사용한 패킷 전송 차단 시험 ···69
(그림 3-16) NEC 스위치 연동 시험망 구성도 ···70
(그림 3-17) Idle timeout 5초인 Flow entry 생성 및 5초 후 삭제 ···71
(그림 3-18) VTN 개념 모델 ···72
(그림 3-19) VTN 기능 블록 구조 ···73
(그림 3-20) 테넌트 및 세그먼트 생성/수정/삭제 시퀀스 다이어그램 ···74
(그림 3-21) 가상 라우팅 제어 흐름도 ···75
(그림 3-22) 단일 VTN내 VNS 간 라우팅 제어 시험 환경 ···75
(그림 3-23) 단일 VTN내 VNS 간 라우팅 제어 시험 결과 ···76
(그림 3-24) 연동 게이트웨이 기능 모듈 구조도 ···77 (그림 3-25) 게이트웨이 LIC 구조 및 레거시 네트워크 연동 플로우 ···78 (그림 3-26) 연동 게이트웨이 SDN 응용 ···78 (그림 3-27) SDN 게이트웨이 Use Cases ···79 (그림 3-28) SDN 가상홈간의 DLNA 컨텐츠 공유 서비스 개념도 ···80 (그림 3-29) SDN 가상홈 기반의 DLNA 컨텐츠 공유 서비스 절차 ···80 (그림 3-30) SDN 가상홈 기반의 DLNA 컨텐츠 공유 기능구조 ···81 (그림 3-31) SDN 가상홈 기반의 DLNA 컨텐츠 공유 서비스 망 구성도 ···81 (그림 3-32) SDN 기반 보안 라우팅 응용 개념도 ···82 (그림 3-33) SDN 기반 보안 라우팅 설정 및 플로우 테이블 기능 검증 ···83 (그림 3-34) SDN 기반 QoS-aware 액세스 응용 구성 ···84 (그림 3-35) IRIS/NS-3 연동 SDN 기반 무선 MESH 실험 구성 ···84 (그림 3-36) IRIS Controller와 NS3 시뮬레이터 간의 상호 연동 구조 ···85 (그림 3-37) vNMS 분석서버의 블록구조도 ···86 (그림 3-38) vNMS 분석서버 기능 구조도 ···87 (그림 3-39) vNMS 관리 정보모델 ···88 (그림 3-40) 모니터링 서버 (SUMA) 구조도 ···88 (그림 3-41) 가상인프라 최적 자원 할당 알고리즘 시뮬레이션 결과 ···89 (그림 3-42) 모니터링 서버 (SUMA) 기능 블록도 ···90 (그림 3-43) SUMA NP 카드 구성도 및 물리 형상 ···91 (그림 3-44) SUMA FCP 기능 블록도 ···91 (그림 3-45) SUMA BMS 기능 블록도 ···92 (그림 3-46) SUMA UMS 기능 블록도 ···92 (그림 3-47) SUMA TA 기능 블록도 ···93 (그림 3-48) SUMA VMM 기능 블록도 ···93 (그림 3-49) SUMA Use Case 1: OpenFlow Switch Proxy ···94 (그림 3-50) SUMA Use Case 2: Detect and Mitigate Abnormality ···94 (그림 3-51) SUMA Use Case 3: Modify and Annotate Control ···95 (그림 3-52) vNMS Graphical User Interface 대표도 ···95 (그림 3-53) SUMA GUI 대표도 ···96 (그림 3-54) OF-Config 서버 기능 구조 ···97 (그림 3-55) OF-Config 서버 데이터 모델 ···97 (그림 3-56) OF-Config 서버 UI ···98 (그림 3-57) 정형검증 언어 적용 방법 ···99 (그림 3-58) veriSDN 서브시스템 기능 구조 ···100 (그림 3-59) 응용 서비스와 veriSDN 간 동작 방식 ···101
(그림 3-60) SDN controller와 veriSDN 간 동작방식 ···101 (그림 3-61) 정형검증 기능 수행 절차 ···102 (그림 3-62) pACSR Operational semantics ···104 (그림 3-63) 응용 프로그램 예제에 대한 모델링(QoS 모델링) ···105 (그림 3-64) 응용 프로그램 예제에 대한 모델링(Rule 모델링) ···106 (그림 3-65) Mininet 기반 testbed 구성도 ···106 (그림 3-66) veriSDN 응용 GUI ···107 (그림 3-67) veriSDN 서브 모듈 ···107 (그림 3-68) 사업 R&D 품질관리 종합체계 ···108 (그림 3-69) 사업 프로세스 맵 - 시스템 ···109 (그림 3-70) 사업 프로세스 맵 - 서브시스템 ···109 (그림 3-71) Redmine 도구 – WBS관리 ···110 (그림 3-72) Redmine 도구 – 이슈관리 ···110 (그림 3-73) 형상관리 체계 ···111 (그림 3-74) Redmine 도구 – 문서관리 ···111 (그림 3-75) 단계별 캐리어 SDN 시험망 구성도 ···113 (그림 3-76) 1단계 시험망 구성도 ···114 (그림 3-77) 1단계 시험망 구축 사진 ···115
제 1 장 서론
제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성
1. 개발 대상 기술 개요
ㅇ SDN 기술은 비즈니스 요구에 인프라가 유연하게 대응할 수 있도록 소프트웨어적으로 망의 구성과 동작, 기능을 제어 ․ 관리하는 개방형 프로그래머블 네트워킹 기술
§ 중앙집중의 컨트롤러(Network Operating System)에서 인프라에 대한 글로벌 뷰를 바탕으 로 개방형 API를 통해 인프라의 구성과 동작 제어
§ 사용자나 비즈니스 요구 및 정책에 따라 망을 신속하게 프로그램하게 제어할 수 있는 응 용 지향 인프라
§ 기존의 주요 장비 벤더 중심의 폐쇄적 산업 생태계에서 하드웨어 장비, 네트워킹 소프트 웨어, 응용 등이 독자적으로 개방 ․ 발전될 수 있는 수요자 중심의 개방형 산업 생태 계로 진화
(그림 1-1) SDN 개념도
§ SDN 핵심 개념은 1) 제어와 포워딩 분리, 2) 글로벌뷰와 통합 제어권을 갖는 SDN-NOS, 3) API 기반의 포워딩 제어(OpenFlow), 4) 외부 응용의 손쉬운 개발을 지원하는 인프라 프로그래머빌러티, 5)패킷 포워딩과 NFV 개념을 지원하는 고성능 개방형 HW 박스 등으 로 구성
ㅇ 캐리어급 SDN은 제한된 망의 영역과 규모를 대상으로 하는 데이터센터 ․ 엔터프라이즈 급 SDN 기술의 한계를 극복하여 유무선 사업자망, Transport SDN 등 사업자망 규모의 종단간 SDN 확산을 지원하기 위한 기술
(그림 1-2) 캐리어급 SDN의 적용 사례
ㅇ 캐리어급 SDN을 위해서 핵심기술로서 SDN 컨트롤러, 네트워크 가상화 제어 기술, 가상 인프라의 통합적 제어관리 기술, SDN 검증기술 등이 필요하며, 이러한 핵심기술을 기반 으로 유무선 스마트네트워킹 솔루션 개발 적용이 필요
§ SDN 컨트롤러 기술은 데이터플레인 자원의 자동적 발견 및 관리, 토폴로지 및 상태 등 에 대한 글로벌 뷰, 라우팅 및 포워딩 제어 등 인프라 제어를 위한 중앙집중적인 NOS 기술로서 확장성 및 고성능 처리, 개방형 인프라 제어, 응용 프로그래머빌러티 및 고가용 성 지원 등이 중요
§ 네트워크 가상화 제어 기술은 물리 인프라 상에 다중의 독립적 가상 인프라를 만들고 운 용하는 기술로서 인프라 자원, 가상 인프라간 배타적 연결성, 품질 및 보안정책 등을 적 용 제어하는 기술
§ 가상인프라의 통합적 제어관리 기술은 가상인프라 단위의 모니터링, 성능, 장애관리, 자 원관리 등을 지원하는 기술
§ SDN 검증 기술은 SDN에서 지향하는 인프라 프로그래머빌러티를 지원하되, 이러한 유연 성으로 인해 인프라의 동작이 불안정해지는 것을 최소화하기 위해 인프라로 전달되는 각 종 룰이나 정책의 사전 검증을 지원하는 기술
§ 이 외에 본 사업에서 개발되는 핵심기술들이 다양한 유형의 비즈니스 솔루션에 활용될
수 있도록 공통 응용 요소 기술로서 다중 도메인 연동기술, 클라우드형 응용 지원, Transport SDN 지원 등 솔루션화 기술 필요
(그림 1-3) 목표기술 및 최종 성과
ㅇ 본 과제를 통해 확보된 기반 기술은 오픈소스화를 통해 산학연의 응용 솔루션 조기 개 발 확산을 유도하고 아울러 상생협력을 통해 스마트인터넷 실증망 적용, 다양한 유무선 인프라의 스마트화를 위한 솔루션 기술로 활용
(그림 1-4) 연구결과의 활용 및 산업화
§ 주 응용 영역은 데이터 센터․클라우드 센터, 데이터 센터간 연동, 유무선 사업자망에 적
용되는 개방형 네트워크 제어 및 관리, 응용 소프트웨어임
§ 캐리어급 SDN 핵심기술 확보를 통해 ICT 인프라 자원의 가상화 및 사용 효율화, 사업자 망의 응용 서비스 다양화, 망관리의 효율화와 자동화, 스마트인터넷 서비스 신속 도입 등 을 가능하게 함
§ ICT 인프라 의존성이 큰 미래서비스인 교육, 의료, 금융, 국방, 정부 등 인프라 제어 및 관리의 스마트화에 응용 가능함
§ 아울러 SDN 언어 및 검증도구 기술을 활용하여 소프트웨어적으로 손쉽게 가상인프라 구 성 및 응용, 정책 등을 정의하고 검증하게 지원함으로써 SDN 개념의 확산을 가능하게 함
§ 특히, 국가 차원의 Green & Smart ICT 인프라의 핵심으로서 다양한 비즈니스 도메인을 포괄할 수 있도록 개별 단위 기술이 아니라 관련 핵심기술을 연계함으로써 SDN의 확산 촉진과 생태계 활성화를 가능하게 함
2. 개발 대상 기술 · 제품의 중요성과 필요성
가. 기술적 중요성
ㅇ (네트워크 산업 패러다임 전환 가속화에 따라 국내기술 확보 시급) SDN은 인프라에 대 한 개방형 패러다임 전환 및 그에 따른 산업 생태계 재편을 가져올 수 있는 중요한 기 술로서 ‘11년 말부터 산업화로 급속히 전환되고 있는 기술임. 소수의 글로벌 기업이 지배하는 인프라 장비 산업에서 국내 업체의 시장 진입 확대 가능하므로 국내 기술 확 보가 시급함
ㅇ 시장전망 : 유무선 네트워크 장비 및 서비스 산업이 SDN으로 빠르게 변화· 확산 중이 므로, SDN 기술에 대한 연구개발 적기 투자를 통해 인프라 및 관련 미래 서비스 산업 기술확보 및 적극적 시장 진입이 필요
§ SDN 시장은 '14년 약 10억불에서 '18년 73억불로 급격하게 성장할 전망임 (연평균 성 장률 30%, 출처 : IDC 2013) ※ 기존 유무선 인프라 장비 시장의 연평균 성장률은 약 5%대
§ 2015년까지 기존 네트워크 장비 시스템의 30% 정도가 OpenFlow를 활용한 SDN 장비 로 대체될 것으로 전망하고 있음. (Enterprise Networking Planet)
(그림 1-5) SDN 관련 시장 전망
ㅇ (국내 산업체의 시장 경쟁력 제고의 기회 제공 기술) 향후 인프라 산업 재편을 불러올 수 있는 잠재력이 큰 기술이나, 인프라 혁신에 해당되어 국내 산업체의 직접 R&D 투자 는 위험부담이 큰 기술이므로 정부주도의 기술개발이 중요
§ SDN 확산 및 시장 활성화를 주도하고 있는 ONF가 ‘11년 창립된 이후 1년만에 회원 수 급증(구글, 페이스북, HP, NEC 등 주요 서비스 사업자, 장비제조업자 등 80여 회원 사)하는 등 관심 고조
§ 기존 Legacy 밀결합 솔루션 시장의 경우 시스코, 쥬니퍼, 알카텔-루슨트 등 주요 벤더 의 시장 점유율이 85% 이상에 해당되나, 수평적 개방형 생태계로 전환시 SW 벤더 및 제조 경쟁력 우위의 국내 장비 업체에 시장 진입 기회 확대 가능하므로 기술투자 필요
(그림 1-6) SDN 기술 개발 중요성(국내 산업체의 기회)
ㅇ (인프라 기술의 우리나라 기술 자립성 매우 중요) 스마트 정보 인프라는 국가 산업 경쟁 력 및 국민 삶의 만족도의 핵심 관건이 되는 국가 기반 유틸리티로서 기술 자립이 매우 중요. SDN 네트워킹 기술은 이러한 미래 정보 인프라의 핵심 기술이므로 우리나라 자체 기술 확보가 반드시 필요
§ 해외 기술 의존 시 국가 보안과 산업 경쟁력에 치명적 약점으로 국가발전 저해 우려 ㅇ (클라우드 등 타 산업에의 연관성이 큰 기반기술) SDN 기술은 소프트웨어 중심 기술로
서 클라우드 산업과 인프라 의존적인 미래 서비스 산업(교육, 금융, 의료, 정보보안 등) 에 큰 영향을 미치는 중요한 기술임
ㅇ (적기 투자를 통한 time-to-market 확보 시급) 현재는 산업화 초기 단계로서 기술적으로 확장성, 활용성, 연관기술 등 미비한 상태이며, 캐리어급 기술 확보를 통해 국제 경쟁력 확보 가능
나. 기술적 필요성
ㅇ 트래픽 변화, 가상화 확산, 新 비즈니스 수요 등 환경 변화에 손쉽게 대처 가능한 유연 하고 효율적인 소프트웨어 중심 인프라로 진화 중이며 이를 위한 SDN 핵심기술 필요
§ Big Data, 유무선 트래픽 폭증(년간 1200%, 일간 90배 변이), 서버 가상화(클라우드)의 확산(수년내 80% 이상 서버 가상화 예상), 다양한 비즈니스 요구의 신속한 지원 요구, 대규모 데이터 센터 등장 등 네트워킹 환경 급변 중
§ 기존 인프라 기술은 주요 장비 벤더 중심의 폐쇄적 산업 생태계로서 여러 가지 기술 산업적 한계에 직면
- HW기반 전달과 SW기반 제어가 각 노드에 밀결합형으로 탑재되어 있어 유연성과 효 율성 한계
※ 네트워킹 동작 제어를 위해 ’12년 현재 약 5400여개의 RFC 규격이 정의되어 있으며, 장비에는 수십~수백만 소스가 탑재됨 (Proprietary)
※ 이에 따라 각 노드별 제어 기능 수행 오버헤드가 20~30%에 이르고, 장비 개발시에 기능 및 서비스가 고정되어 새로운 비즈니스 요구 수용 신속 대응 불가
ㅇ 이처럼 新 비즈니스 수요, 트래픽 변화 등 환경 변화에 손쉽게 적응하는 유연하고 효율 적인 개방형 인프라로의 진화에 대비한 SDN 핵심 기술 필요
§ 인프라의 가상화 및 공유화, 소프트웨어 중심의 유연화를 지향하는 캐리어급 SDN 기 술개발 필요
(그림 1-7) 인프라 진화에 따른 캐리어급 SDN 핵심기술 필요성
§ 인프라 규모와 상황에 적응적인 고확장성․고가용성(High-scalability, High-availability) 지원 SDN 컨트롤러 구조 및 소프트웨어 기술 필요
§ ICT 통합 인프라의 가상화와 멀티 테넌트 네트워킹 응용을 효율적으로 지원할 수 있 는 대규모 가상인프라의 동적 제어 공통 응용 기술 필요
§ 캐리어급 SDN 가상인프라의 통합 관리 체계 및 고가용의 고신뢰 SDN 인프라를 위한 가상인프라 관리 핵심 기술 필요
§ 가상인프라를 효율적으로 관리 및 자동적 재구성을 지원하기 위해서는 인프라의 다양 한 레벨의 모니터링 및 분석 기술 필요
§ 유연하게 프로그래머블할 수 있는 인프라로 발전시키되, 망의 안정성을 훼손하지 않으 며, 다양한 응용의 손쉬운 개발 및 검증 등을 통해 SDN 기술 확산이 가능하도록 SDN 검증기술 필요
§ 패킷 포워딩과 NFV 개념을 지원하는 고성능 개방형 HW 박스 등으로 구성되는 SDN 디바이스 및 API 기반의 개방형 제어 기술 필요
ㅇ 산업화 초기 단계로서 기술적으로 컨트롤러의 확장성과 신뢰성, OpenFlow 규격의 지속 적 확장 지원, 보안문제, 가상 인프라에 대한 통합 망 제어 관리 미비, 사업자망 적용을 위한 응용 기술, SDN 개념 확산을 위한 개발 및 검증툴 등 2세대 기술 확보 필요
§ 데이터 센터, 클라우드 컴퓨팅시장 등 제한된 망영역과 인프라 규모를 지원하는 초기 1세대 기술 개발 및 산업화 진행 중
§ 컨트롤러의 확장성과 신뢰성, OpenFlow 규격의 지속적 확장 지원, 보안문제, 가상 인 프라에 대한 통합 망 제어 관리 미비, 사업자망 적용을 위한 응용 기술, SDN 개념 확 산을 위한 개발 및 검증툴 등 캐리어급 기술 확보 필요
ㅇ SDN 기반의 개방과 공유를 지향하는 스마트인터넷 조기 실현을 통해 미래인터넷 핵심 기술 선점 및 창의적 소프트웨어 기술 혁신 유도 필요
§ 클라우드 산업, ICT 인프라 의존성이 큰 미래 서비스 산업(교육, 의료, 금융, 국방, 정 부 등)의 혁신을 가능하게 함
ㅇ 목표기술
(표 1-1) 사업목표 기술 특성
1) "On Controller Performance in Software-Defined Networks(Martin Casado 등)", 2nd USENIX Workshop on Hot Topics in Management of Internet, Cloud, and Enterprise Networks and Services, 2012.4월
기술차별화 목표기술 경쟁 및 현재 기술
구조적 확장성
Ÿ 캐리어급 지향
Ÿ 계층적 확장 구조 지향(논리적 중 앙집중형, 물리적 분산형)
Ÿ 다중 도메인 지원
Ÿ 엔터프라이즈·클라우드급 지향 Ÿ 단일 계층 구조(물리적 중앙집
중형)
Ÿ 단일 도메인 구조
컨트롤러 성능 및 신뢰도
Ÿ 초당 신규 플로우 처리성능:
>5~10MFPS / 단일 컨트롤러 Ÿ 플로우 셋업 response time:
<10ms
Ÿ Proactive·Reactive 포워딩 -룰 선택 제어, 정책기반 Ÿ High Availability 지원
Ÿ 초당 신규 플로우 처리성능:
<4MFPS
Ÿ 플로우 셋업 response time:
<10~20ms
Ÿ Reactive 포워딩 룰 제어 위주 Ÿ High Availability 일부 제품
에서 지원 1) SDN 언어 및
검증 기술
Ÿ 의미론 기반의 정형모델 지원 핵 심 특허 및 원천 기술 발굴 Ÿ 조기 개발을 통한 적기 시장 진입 추진
Ÿ 제한적 기능의 프로토타입 모델 수준
제어 및 관리의 통합체계 설계
Ÿ 제어 및 관리 통합을 위한 인프라 통합정보모델 조기 설계 및 단계 별 통합 시나리오 발굴
Ÿ 핵심특허 및 표준 규격 선제적 발굴
Ÿ 제어 및 관리의 통합 필요성 초 기 논의 중
Ÿ 초기 SDN 통합 관리 시스템 출시 (NTT, Hinemos)
제 2 절 국내‧외 관련 기술의 현황
1. 국내 기술 동향 및 수준
ㅇ 2010년 경부터 학계를 중심으로 주로 OpenFlow 해외 기술 도입 혹은 Open Source 기반 의 연구망 구축․운용, OpenFlow 시험망 기반의 응용 기술 위주의 활용 및 연구개발 진 행되고 있음
§ 국내 KOREN과 TEIN 망 기반의 OpenFlow 시험장비 구축 및 활용, 유럽과의 페더레이 션 연구 등 추진(NIA, 광주과기원, 연세대학교 등 참여 중)
ㅇ 쿨클라우드사에서 SDN 컨트롤러인 MuL을 Open Source로 배포 (‘12.09.)
ㅇ ’13년부터 WiFi 액세스 제어, 유무선 인프라 제어 및 응용 등을 포함하는 국가 주도 R&D 프로젝트 수행 중
ㅇ 최근 KT, SKT 등 통신사업자는 모바일 데이터 오프로딩 문제 해결 및 인터넷 서비스 업체인 NHN 등이 자사 클라우드 센터 고도화 방안을 모색하기 위해 해외 상용 기술 혹 은 오픈소스 기반의 시험망 구축 및 응용 프로토타이핑을 추진하는 등 관심이 커지고 있음
2. 국외 기술 동향 및 수준
ㅇ SDN 기술 동향 : 미래인터넷 연구를 통해 OpenFlow 기반의 개방형 연구망에 대한 선행 연구가 이루어졌으며, 이를 기반으로 ‘11년부터 소프트웨어 기반 중앙집중제어를 지향 하는 SDN 기술 표준화 및 산업화 활발히 진행 중
§ 멀티미디어 데이터의 폭증 및 일간 트래픽의 동적 변이 심화, 서버 가상화 기술의 발 달과 클라우드 컴퓨팅의 확산, 폭증하는 컨텐츠 수용을 위한 대규모 데이터 센터의 등 장, IT 기반 다양한 비즈니스 요구의 증가 등으로 인해 인프라 구조의 단순화, 다양 한 비즈니스 수요의 신속한 도입이 가능한 유연한 인프라 필요성 증대 및 인프라 구 축 ․ 운용비 절감 등을 위한 인프라 혁신 필요
ㅇ SDN 기술 제품개발 동향 : 엔터프라이즈급 1세대 기술은 산업화, 캐리어급 2세대 기술 은 핵심기술 연구 중
§ 컨트롤러 및 장비 동향: 미래인터넷 연구를 통해 OpenFlow 기반의 개방형 연구망에 대한 다년간의 경험을 쌓은 장비 업체 및 SDN 개념에 기반을 둔 신생 벤처들이 ‘11 년부터 1세대 SDN 장비 개발에 적극적으로 나서고 있음.
§ 1세대 기술은 중소규모 클라우드/IDC 등을 목표로 하는 컨트롤러와 OpenFlow를 지원
하는 하이브리드 장비 등을 포함하며, 대표적인 업체로 HP, NEC, Nicira, Big Switch Networks, IBM 등에서 OpenFlow 스위치 및 컨트롤러 초기 제품 출시 중
§ 현재 약 12종의 SDN 컨트롤러가 공개되어 활용되고 있으며, 상용제품으로는 NEC의 PF6800, IBM의 PNC, CPlane의 OpenTransit, Big Switch의 Floodlight 등이 상용화 초기 제품으로 발표됨. 상용 모델들은 클라우드 및 데이터센터 시장을 주요 타겟으로 하며 부하분산, 데이터센터 망에서의 Multi-tenant 네트워크 등의 응용, 에너지/파워 효율성 개선 등을 지향하고 있는 수준임
§ NOX, Beacon, Maestro를 비롯한 연구망 기반의 공개소스 들은 대체로 소규모 연구망 을 목표로 하고 있어 플로우 처리 확장성, 성능, 안정성 등에서 한계가 있으며, 공개소 스로서 다양한 기능들이 계속 추가되어 왔으나, 소프트웨어 구조상 확장성과 사용 편 이성, 신뢰성 등에 한계가 있음
(표 1-2) 오픈소스 SDN 컨트롤러 특성 비교
§ OpenFlow 디바이스 현황
(표 1-3) OpenFlow 장비 현황
§ ‘12년 하반기부터 BT, DT, 에릭슨 등을 중심으로 사업자망을 위한 2세대 SDN 구조와 기술 개발에 대한 논의가 시작되고 있으나, 캐리어급 솔루션은 아직 발표되고 있지 않음 ㅇ 산업화를 지향하는 1세대 장비 기술 이외에 SDN 개념의 확산을 위해 해결되어야 하는
구조적 확장성 한계, 인프라 추상화 모델링, 소프트웨어 중심 인프라 가상화의 손쉬운 정의 및 무결성 검증, 기존망과의 연동 이슈, 유무선 자원의 효율적 활용 응용 등을 포 함하는 다양한 기반 기술 연구가 진행 중임
§ 학계 위주로 SDN 검증 기술을 연구 중이며, Nicira SNAC 상용 컨트롤러는 사전 검증 환경을 함께 지원함
§ Nicira는 자사 상용 SNAC 컨트롤러 내에 신뢰성 및 디버깅 기능을 추가하기 위해 FML 기반의 Policy 정의 언어 및 검증 모듈 개발
§ 미국 스탠포드 대학은 패킷 헤더공간 분석 (Header Space Analysis) 기반의 SDN 검증 도구를 발표하고 SDN의 논리적 계층구조에 적용 가능한 새로운 SDN 디버깅 도구 개 발을 추진 중이며, 미국 SRI/Texas A&M대학 공동연구팀은 기존 NOX 컨트롤러에 룰 기반 인증 및 보안 속성 검증 모듈을 추가하는 방식으로 FortNOX 확장 모듈 개발 ㅇ SDN 응용기술 및 서비스 동향
§ Legacy 시스템의 대체 시장, SDN 기반의 클라우드 센터, Inter-DC, 엔터프라이즈, WAN 가상화, 유무선 서비스 사업자망으로 등으로 시장 확대가 전망되고 있음
- NEC는 SDN 기술을 제네시스 호스팅 솔루션즈를 비롯한 10여개 클라우드 및 호스 팅 서비스 사이트에 시범 도입하여 효과를 시험 검증 중
- ICT 자원 효율성 2~3배 개선, 새로운 서비스/사용자 요구의 개발 및 지원 기간의 획 기적 단축(~1/10) 등 효과 보고(출처: ONS 2012)
