현대 네트워크 아키텍처에서 VLAN(가상 근거리 통신망)과 VXLAN(가상 확장 근거리 통신망)은 가장 일반적인 두 가지 네트워크 가상화 기술입니다. 두 기술은 비슷해 보이지만 실제로는 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다.
VLAN(가상 근거리 통신망)
VLAN은 Virtual Local Area Network의 약자입니다. 이는 LAN 내의 물리적 장치들을 논리적 관계에 따라 여러 서브넷으로 나누는 기술입니다. VLAN은 네트워크 스위치에 구성되어 네트워크 장치들을 서로 다른 논리적 그룹으로 나눕니다. 이러한 장치들은 물리적으로 서로 다른 위치에 있더라도 VLAN을 통해 논리적으로 동일한 네트워크에 속하게 되어 유연한 관리와 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, 0에서 4095까지)로 구성됩니다. 따라서 스위치는 최대 4,096개의 VLAN을 지원할 수 있습니다.
워크플로우
○ VLAN 식별: 패킷이 스위치에 들어오면 스위치는 패킷에 포함된 VLAN ID 정보를 기반으로 패킷을 어느 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 각 VLAN의 브로드캐스트는 서로 격리되어 불필요한 브로드캐스트 트래픽을 줄입니다.
○ 데이터 포워딩: 스위치는 서로 다른 VLAN 태그에 따라 데이터 패킷을 해당 포트로 포워딩합니다. 서로 다른 VLAN에 속한 장치들이 통신해야 하는 경우, 라우터와 같은 레이어 3 장치를 통해 포워딩해야 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 격리됩니다.
장점
○ 보안 강화: VLAN은 서로 다른 서비스를 서로 다른 네트워크로 분리하여 서로 다른 VLAN 간의 무단 접근을 효과적으로 방지할 수 있습니다.
○ 네트워크 트래픽 관리: VLAN을 할당함으로써 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 기기들은 물리적으로 다른 층에 위치하더라도 동일한 VLAN에 할당될 수 있습니다.
제한 사항
○ 제한된 확장성: VLAN은 기존 스위치를 기반으로 하며 최대 4096개의 VLAN만 지원하므로 대규모 네트워크 또는 대규모 가상화 환경에서 병목 현상이 발생할 수 있습니다.
○ 도메인 간 연결 문제: VLAN은 로컬 네트워크이므로, VLAN 간 통신은 3계층 스위치 또는 라우터를 통해 이루어져야 하며, 이로 인해 네트워크가 복잡해질 수 있습니다.
응용 시나리오
○ 기업 네트워크에서의 격리 및 보안: VLAN은 기업 네트워크, 특히 대규모 조직이나 부서 간 협업 환경에서 널리 사용됩니다. VLAN을 통해 서로 다른 부서 또는 비즈니스 시스템을 분리함으로써 네트워크의 보안 및 접근 제어를 확보할 수 있습니다. 예를 들어, 재무 부서는 연구 개발 부서와 서로 다른 VLAN에 속하여 무단 접근을 방지하는 경우가 많습니다.
○ 브로드캐스트 스톰 감소: VLAN은 브로드캐스트 트래픽을 제한하는 데 도움이 됩니다. 일반적으로 브로드캐스트 패킷은 네트워크 전체에 확산되지만, VLAN 환경에서는 브로드캐스트 트래픽이 VLAN 내부에만 확산되므로 브로드캐스트 스톰으로 인한 네트워크 부하를 효과적으로 줄일 수 있습니다.
○ 소규모 또는 중규모 근거리 통신망(LAN): 일부 중소기업의 경우 VLAN은 논리적으로 격리된 네트워크를 구축하는 간단하고 효과적인 방법을 제공하여 네트워크 관리를 더욱 유연하게 만들어 줍니다.
VXLAN(가상 확장 근거리 통신망)
VXLAN(Virtual Extensible LAN)은 대규모 데이터 센터 및 가상화 환경에서 기존 VLAN의 한계를 해결하기 위해 제안된 새로운 기술입니다. VXLAN은 캡슐화 기술을 사용하여 기존 레이어 3(L3) 네트워크를 통해 레이어 2(L2) 데이터 패킷을 전송함으로써 VLAN의 확장성 한계를 극복합니다.
VXLAN은 터널링 기술과 캡슐화 메커니즘을 통해 기존의 레이어 2 데이터 패킷을 레이어 3 IP 데이터 패킷으로 "포장"하여 기존 IP 네트워크에서 전송할 수 있도록 합니다. VXLAN의 핵심은 캡슐화 및 캡슐 해제 메커니즘에 있으며, 즉 기존의 L2 데이터 프레임을 UDP 프로토콜로 캡슐화하여 IP 네트워크를 통해 전송하는 것입니다.
워크플로우
○ VXLAN 헤더 캡슐화: VXLAN 구현에서 각 레이어 2 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 전송하고, 목적지 VTEP는 캡슐화된 패킷을 원래의 L2 패킷으로 캡슐화 해제합니다.
○ VXLAN 캡슐화 과정: 원본 데이터 패킷에 VXLAN 헤더를 추가한 후, 데이터 패킷은 IP 네트워크를 통해 목적지 VTEP로 전송됩니다. 목적지 VTEP는 패킷을 디캡슐화하고 VNI 정보를 기반으로 올바른 수신자에게 전달합니다.
장점
○ 확장성: VXLAN은 최대 1,600만 개의 가상 네트워크(VNI)를 지원하며, 이는 VLAN의 4,096개 식별자보다 훨씬 많아 대규모 데이터 센터 및 클라우드 환경에 이상적입니다.
○ 데이터 센터 간 지원: VXLAN은 서로 다른 지리적 위치에 있는 여러 데이터 센터 간에 가상 네트워크를 확장할 수 있어 기존 VLAN의 한계를 극복하며, 최신 클라우드 컴퓨팅 및 가상화 환경에 적합합니다.
○ 데이터센터 네트워크 간소화: VXLAN을 통해 서로 다른 제조사의 하드웨어 장치 간 상호 운용이 가능하고, 멀티테넌트 환경을 지원하며, 대규모 데이터센터의 네트워크 설계를 간소화할 수 있습니다.
제한 사항
○ 높은 복잡성: VXLAN 구성은 터널 캡슐화, VTEP 구성 등을 포함하여 비교적 복잡하며, 추가적인 기술 스택 지원이 필요하고 운영 및 유지 관리의 복잡성을 증가시킵니다.
○ 네트워크 지연 시간: 캡슐화 및 캡슐화 해제 과정에 필요한 추가 처리로 인해 VXLAN은 네트워크 지연 시간을 발생시킬 수 있습니다. 이 지연 시간은 일반적으로 작지만 고성능이 요구되는 환경에서는 고려해야 할 사항입니다.
VXLAN 애플리케이션 시나리오
○ 데이터센터 네트워크 가상화: VXLAN은 대규모 데이터센터에서 널리 사용됩니다. 데이터센터의 서버는 일반적으로 가상화 기술을 사용하는데, VXLAN은 서로 다른 물리적 서버 간에 가상 네트워크를 구축하여 VLAN의 확장성 한계를 극복하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
○ 멀티테넌트 클라우드 환경: 퍼블릭 또는 프라이빗 클라우드에서 VXLAN은 각 테넌트에게 독립적인 가상 네트워크를 제공하고 VNI를 통해 각 테넌트의 가상 네트워크를 식별할 수 있습니다. 이러한 VXLAN의 기능은 최신 클라우드 컴퓨팅 및 멀티테넌트 환경에 매우 적합합니다.
○ 데이터 센터 간 네트워크 확장: VXLAN은 가상 네트워크를 여러 데이터 센터 또는 지역에 걸쳐 배포해야 하는 시나리오에 특히 적합합니다. VXLAN은 캡슐화에 IP 네트워크를 사용하기 때문에 서로 다른 데이터 센터와 지리적 위치를 쉽게 연결하여 전 세계적인 규모의 가상 네트워크 확장을 구현할 수 있습니다.
VLAN과 VxLAN 비교
VLAN과 VXLAN은 모두 네트워크 가상화 기술이지만, 적용 시나리오가 다릅니다. VLAN은 소규모 또는 중규모 네트워크 환경에 적합하며 기본적인 네트워크 격리 및 보안을 제공합니다. VLAN의 강점은 단순성, 간편한 설정, 그리고 폭넓은 지원에 있습니다.
VXLAN은 현대 데이터 센터 및 클라우드 컴퓨팅 환경에서 대규모 네트워크 확장에 필요한 요구 사항을 충족하도록 설계된 기술입니다. VXLAN의 강점은 수백만 개의 가상 네트워크를 지원할 수 있다는 점으로, 데이터 센터 전반에 걸쳐 가상화된 네트워크를 구축하는 데 적합합니다. VXLAN은 확장성 측면에서 VLAN의 한계를 뛰어넘어 더욱 복잡한 네트워크 설계에 적합합니다.
VXLAN이라는 이름은 VLAN의 확장 프로토콜처럼 보이지만, 사실 VXLAN은 가상 터널을 구축할 수 있다는 점에서 VLAN과는 상당히 다릅니다. 두 프로토콜의 주요 차이점은 다음과 같습니다.
특징 | VLAN | VXLAN |
|---|---|---|
| 기준 | IEEE 802.1Q | RFC 7348 (IETF) |
| 층 | 레이어 2 (데이터 링크) | 레이어 2 위에 레이어 3 (L2oL3) |
| 캡슐화 | 802.1Q 이더넷 헤더 | MAC-in-UDP(IP로 캡슐화됨) |
| ID 크기 | 12비트(0-4095 VLAN) | 24비트(1670만 VNI) |
| 확장성 | 제한적 (사용 가능한 VLAN 4094개) | 확장성이 매우 뛰어납니다(멀티테넌트 클라우드 지원). |
| 방송 처리 | 기존 방식의 플러딩(VLAN 내부) | IP 멀티캐스트 또는 헤드엔드 복제를 사용합니다. |
| 간접비 | 낮음(4바이트 VLAN 태그) | 높음(~50바이트: UDP + IP + VXLAN 헤더) |
| 교통 격리 | 예 (VLAN별로) | 예 (VNI에 따르면) |
| 터널링 | 터널링 없음(평면 L2) | VTEP(VXLAN 터널 엔드포인트)를 사용합니다. |
| 사용 사례 | 소규모/중규모 LAN, 기업 네트워크 | 클라우드 데이터 센터, SDN, VMware NSX, Cisco ACI |
| 신장 트리(STP) 의존성 | 예 (무한 반복을 방지하기 위해) | 아니요 (레이어 3 라우팅을 사용하므로 STP 문제를 방지합니다) |
| 하드웨어 지원 | 모든 스위치에서 지원됩니다. | VXLAN을 지원하는 스위치/NIC(또는 소프트웨어 VTEP)가 필요합니다. |
| 이동 지원 | (동일한 L2 도메인 내에서) 제한됨 | 개선됨 (VM이 서브넷 간 이동 가능) |
Mylinking™ 네트워크 패킷 브로커는 네트워크 가상 기술에 어떤 도움을 줄 수 있을까요?
VLAN 태그 지정됨, VLAN 태그 지정되지 않음, VLAN 교체됨:
패킷의 처음 128바이트 내의 모든 키 필드 일치 여부를 지원합니다. 사용자는 오프셋 값, 키 필드 길이 및 내용을 사용자 정의할 수 있으며, 사용자 구성에 따라 트래픽 출력 정책을 결정할 수 있습니다.
터널 캡슐화 제거:
원본 데이터 패킷에서 VxLAN, VLAN, GRE, GTP, MPLS, IPIP 헤더를 제거하고 출력합니다.
터널링 프로토콜 식별
GTP/GRE/PPTP/L2TP/PPPOE/IPIP 등 다양한 터널링 프로토콜을 자동으로 식별하는 기능을 지원합니다. 사용자 설정에 따라 터널의 내부 또는 외부 계층을 기준으로 트래픽 출력 전략을 구현할 수 있습니다.
관련 내용에 대한 자세한 정보는 여기에서 확인하실 수 있습니다.네트워크 패킷 브로커.
게시 시간: 2025년 6월 25일
