현대 네트워크 아키텍처에서 VLAN(Virtual Local Area Network)과 VXLAN(Virtual Extended Local Area Network)은 가장 널리 사용되는 두 가지 네트워크 가상화 기술입니다. 비슷해 보일 수 있지만, 실제로는 몇 가지 주요 차이점이 있습니다.
VLAN(가상 로컬 영역 네트워크)
VLAN은 Virtual Local Area Network(가상 근거리 통신망)의 약자입니다. LAN의 물리적 장치를 논리적 관계에 따라 여러 서브넷으로 나누는 기술입니다. VLAN은 네트워크 스위치에 구성되어 네트워크 장치를 여러 논리적 그룹으로 나눕니다. 이러한 장치가 물리적으로 서로 다른 위치에 있더라도 VLAN을 통해 논리적으로 동일한 네트워크에 속하게 되어 유연한 관리 및 격리가 가능합니다.
VLAN 기술의 핵심은 스위치 포트 분할에 있습니다. 스위치는 VLAN ID(VLAN 식별자)를 기반으로 트래픽을 관리합니다. VLAN ID는 1부터 4095까지의 범위를 가지며 일반적으로 12자리 이진수(즉, 0부터 4095까지의 범위)로 구성됩니다. 즉, 스위치는 최대 4,096개의 VLAN을 지원할 수 있습니다.
워크플로
○ VLAN 식별: 패킷이 스위치에 들어오면 스위치는 패킷의 VLAN ID 정보를 기반으로 패킷을 어떤 VLAN으로 전달할지 결정합니다. 일반적으로 IEEE 802.1Q 프로토콜을 사용하여 데이터 프레임에 VLAN 태그를 지정합니다.
○ VLAN 브로드캐스트 도메인: 각 VLAN은 독립적인 브로드캐스트 도메인입니다. 여러 VLAN이 동일한 물리적 스위치에 있더라도 브로드캐스트는 서로 분리되어 불필요한 브로드캐스트 트래픽을 줄여줍니다.
○ 데이터 전달: 스위치는 각 VLAN 태그에 따라 해당 포트로 데이터 패킷을 전달합니다. 서로 다른 VLAN 간의 장치 간 통신이 필요한 경우, 라우터와 같은 3계층 장치를 통해 전달해야 합니다.
여러 부서가 있고 각 부서가 서로 다른 VLAN을 사용하는 회사가 있다고 가정해 보겠습니다. 스위치를 사용하면 재무 부서의 모든 장치를 VLAN 10으로, 영업 부서의 장치를 VLAN 20으로, 기술 부서의 장치를 VLAN 30으로 나눌 수 있습니다. 이렇게 하면 부서 간 네트워크가 완전히 분리됩니다.
장점
○ 보안 강화: VLAN은 서로 다른 서비스를 서로 다른 네트워크로 나누어 서로 다른 VLAN 간의 무단 액세스를 효과적으로 방지할 수 있습니다.
○ 네트워크 트래픽 관리: VLAN을 할당하면 브로드캐스트 스톰을 방지하고 네트워크 효율성을 높일 수 있습니다. 브로드캐스트 패킷은 VLAN 내에서만 전파되므로 대역폭 사용량이 줄어듭니다.
○ 네트워크 유연성: VLAN은 비즈니스 요구에 따라 네트워크를 유연하게 분할할 수 있습니다. 예를 들어, 재무 부서의 장비가 물리적으로 다른 층에 위치하더라도 동일한 VLAN에 할당될 수 있습니다.
제한 사항
○ 제한된 확장성: VLan은 기존 스위치에 의존하고 최대 4096개의 VLan을 지원하므로 대규모 네트워크나 대규모 가상화 환경에서는 병목 현상이 발생할 수 있습니다.
○ 크로스 도메인 연결 문제: VLAN은 로컬 네트워크이며, 크로스 VLAN 통신은 3계층 스위치나 라우터를 통해 이루어져야 하므로 네트워크의 복잡성이 증가할 수 있습니다.
응용 프로그램 시나리오
○ 기업 네트워크의 격리 및 보안: VLAN은 기업 네트워크, 특히 대규모 조직이나 부서 간 환경에서 널리 사용됩니다. VLAN을 통해 여러 부서나 비즈니스 시스템을 분리함으로써 네트워크의 보안 및 접근 제어를 보장할 수 있습니다. 예를 들어, 재무 부서는 무단 접근을 방지하기 위해 R&D 부서와 다른 VLAN에 위치하는 경우가 많습니다.
○ 브로드캐스트 스톰 감소: VLAN은 브로드캐스트 트래픽을 제한하는 데 도움이 됩니다. 일반적으로 브로드캐스트 패킷은 네트워크 전체에 분산되지만, VLAN 환경에서는 브로드캐스트 트래픽이 VLAN 내에서만 분산되어 브로드캐스트 스톰으로 인한 네트워크 부하를 효과적으로 줄여줍니다.
○ 소규모 또는 중규모 LAN(Local Area Network): 일부 중소기업의 경우 VLAN은 논리적으로 격리된 네트워크를 구축하는 간단하고 효과적인 방법을 제공하여 네트워크 관리를 보다 유연하게 만듭니다.
VXLAN(가상 확장 로컬 영역 네트워크)
VXLAN(Virtual Extensible LAN)은 대규모 데이터센터 및 가상화 환경에서 기존 VLAN의 한계를 해결하기 위해 제안된 새로운 기술입니다. 캡슐화 기술을 사용하여 기존 3계층(L3) 네트워크를 통해 2계층(L2) 데이터 패킷을 전송함으로써 VLAN의 확장성 한계를 극복합니다.
VXLAN은 터널링 기술과 캡슐화 메커니즘을 통해 원래의 2계층 데이터 패킷을 3계층 IP 데이터 패킷으로 "감싸서" 기존 IP 네트워크에서 데이터 패킷을 전송할 수 있도록 합니다. VXLAN의 핵심은 캡슐화 및 캡슐화 해제 메커니즘에 있습니다. 즉, 기존 L2 데이터 프레임은 UDP 프로토콜로 캡슐화되어 IP 네트워크를 통해 전송됩니다.
워크플로
○ VXLAN 헤더 캡슐화: VXLAN 구현 시 각 2계층 패킷은 UDP 패킷으로 캡슐화됩니다. VXLAN 캡슐화에는 VXLAN 네트워크 식별자(VNI), UDP 헤더, IP 헤더 및 기타 정보가 포함됩니다.
○ 터널 터미널(VTEP): VXLAN은 터널링 기술을 사용하며, 패킷은 한 쌍의 VTEP 장치를 통해 캡슐화 및 캡슐화 해제됩니다. VTEP(VXLAN 터널 엔드포인트)는 VLAN과 VXLAN을 연결하는 브리지 역할을 합니다. VTEP는 수신된 L2 패킷을 VXLAN 패킷으로 캡슐화하여 목적지 VTEP로 전송합니다. 목적지 VTEP는 캡슐화된 패킷을 원래 L2 패킷으로 캡슐화 해제합니다.
○ VXLAN 캡슐화 과정: 원본 데이터 패킷에 VXLAN 헤더를 첨부한 후, 해당 데이터 패킷은 IP 네트워크를 통해 목적지 VTEP로 전송됩니다. 목적지 VTEP는 패킷의 캡슐화를 해제하고 VNI 정보를 기반으로 올바른 수신자에게 전달합니다.
장점
○ 확장성: VXLAN은 VLAN의 4096개 식별자보다 훨씬 많은 최대 1,600만 개의 가상 네트워크(VNI)를 지원하므로 대규모 데이터 센터와 클라우드 환경에 이상적입니다.
○ 크로스 데이터 센터 지원: VXLAN은 서로 다른 지리적 위치에 있는 여러 데이터 센터 간의 가상 네트워크를 확장하여 기존 VLAN의 한계를 깨고 현대 클라우드 컴퓨팅 및 가상화 환경에 적합합니다.
○ 데이터 센터 네트워크 간소화: VXLAN을 통해 다양한 제조업체의 하드웨어 장치를 상호 운용하고, 멀티 테넌트 환경을 지원하며, 대규모 데이터 센터의 네트워크 설계를 간소화할 수 있습니다.
제한 사항
○ 높은 복잡성: VXLAN의 구성은 터널 캡슐화, VTEP 구성 등을 포함하는 비교적 복잡한데, 이로 인해 추가적인 기술 스택 지원이 필요하고 운영 및 유지 관리의 복잡성이 증가합니다.
○ 네트워크 지연: 캡슐화 및 캡슐화 해제 프로세스에 필요한 추가 처리로 인해 VXLAN은 일부 네트워크 지연을 발생시킬 수 있습니다. 이러한 지연은 일반적으로 작지만 고성능이 요구되는 환경에서는 여전히 주의해야 합니다.
VXLAN 애플리케이션 시나리오
○ 데이터 센터 네트워크 가상화: VXLAN은 대규모 데이터 센터에서 널리 사용됩니다. 데이터 센터의 서버는 일반적으로 가상화 기술을 사용하며, VXLAN은 서로 다른 물리적 서버 간에 가상 네트워크를 구축하여 VLAN의 확장성 제한을 피할 수 있도록 지원합니다.
○ 멀티 테넌트 클라우드 환경: 퍼블릭 또는 프라이빗 클라우드에서 VXLAN은 각 테넌트에 독립적인 가상 네트워크를 제공하고 VNI를 통해 각 테넌트의 가상 네트워크를 식별할 수 있습니다. VXLAN의 이러한 기능은 최신 클라우드 컴퓨팅 및 멀티 테넌트 환경에 매우 적합합니다.
○ 데이터 센터 간 네트워크 확장: VXLAN은 여러 데이터 센터 또는 지역에 걸쳐 가상 네트워크를 구축해야 하는 상황에 특히 적합합니다. VXLAN은 IP 네트워크를 캡슐화에 사용하므로, 여러 데이터 센터와 지리적 위치에 쉽게 분산되어 전 세계적인 규모의 가상 네트워크 확장을 달성할 수 있습니다.
VLAN 대 VxLAN
VLAN과 VXLAN은 모두 네트워크 가상화 기술이지만, 다양한 애플리케이션 시나리오에 적합합니다. VLAN은 소규모 또는 중규모 네트워크 환경에 적합하며 기본적인 네트워크 격리 및 보안을 제공합니다. VLAN의 장점은 단순성, 구성 용이성, 그리고 광범위한 지원입니다.
VXLAN은 현대 데이터 센터 및 클라우드 컴퓨팅 환경에서 대규모 네트워크 확장 요구에 대응하기 위해 설계된 기술입니다. VXLAN의 강점은 수백만 개의 가상 네트워크를 지원할 수 있다는 점이며, 이는 여러 데이터 센터에 가상화된 네트워크를 구축하는 데 적합합니다. VXLAN은 VLAN의 확장성 한계를 극복하고 더욱 복잡한 네트워크 설계에도 적합합니다.
VXLAN이라는 이름은 VLAN의 확장 프로토콜처럼 보이지만, 실제로 VXLAN은 가상 터널을 구축할 수 있다는 점에서 VLAN과 상당히 다릅니다. 두 기술의 주요 차이점은 다음과 같습니다.
특징 | VLAN | VXLAN |
|---|---|---|
| 기준 | IEEE 802.1Q | RFC 7348(IETF) |
| 층 | 2계층(데이터 링크) | 2층 위에 3층(L2oL3) |
| 캡슐화 | 802.1Q 이더넷 헤더 | MAC-in-UDP(IP에 캡슐화됨) |
| ID 크기 | 12비트(0~4095 VLAN) | 24비트(1,670만 VNI) |
| 확장성 | 제한됨(사용 가능한 VLAN 4094개) | 높은 확장성(멀티 테넌트 클라우드 지원) |
| 브로드캐스트 처리 | 기존 플러딩(VLAN 내) | IP 멀티캐스트 또는 헤드엔드 복제를 사용합니다. |
| 간접비 | 낮음(4바이트 VLAN 태그) | 높음(~50바이트: UDP + IP + VXLAN 헤더) |
| 교통 격리 | 예(VLAN당) | 예(VNI 기준) |
| 터널링 | 터널링 없음(평평한 L2) | VTEP(VXLAN 터널 엔드포인트)를 사용합니다. |
| 사용 사례 | 소규모/중규모 LAN, 기업 네트워크 | 클라우드 데이터 센터, SDN, VMware NSX, Cisco ACI |
| 스패닝 트리(STP) 종속성 | 네(루프를 방지하기 위해) | 아니요(3계층 라우팅을 사용하여 STP 문제를 방지합니다) |
| 하드웨어 지원 | 모든 스위치에서 지원됨 | VXLAN 지원 스위치/NIC(또는 소프트웨어 VTEP)가 필요합니다. |
| 이동성 지원 | 제한됨(동일한 L2 도메인 내) | 더 좋음(VM이 서브넷을 통해 이동할 수 있음) |
Mylinking™ 네트워크 패킷 브로커는 네트워크 가상 기술에 어떤 역할을 할 수 있나요?
VLAN 태그 지정됨, VLAN 태그 지정 안 됨, VLAN 교체됨:
패킷의 처음 128바이트에 있는 모든 키 필드의 매칭을 지원합니다. 사용자는 오프셋 값, 키 필드 길이 및 내용을 사용자 정의하고, 사용자 설정에 따라 트래픽 출력 정책을 결정할 수 있습니다.
터널 캡슐화 제거:
원본 데이터 패킷에서 제거된 VxLAN, VLAN, GRE, GTP, MPLS, IPIP 헤더와 전달된 출력을 지원합니다.
터널링 프로토콜 식별
GTP/GRE/PPTP/L2TP/PPPOE/IPIP 등 다양한 터널링 프로토콜을 자동으로 식별합니다. 사용자 설정에 따라 터널의 내부 또는 외부 계층에 따라 트래픽 출력 전략을 구현할 수 있습니다.
관련 내용에 대한 자세한 내용은 여기에서 확인할 수 있습니다.네트워크 패킷 브로커.
게시 시간: 2025년 6월 25일
