Ethernet MAN
2000년 08월 09일

손장우
son@netmanias.com
02-556-9273 www.netmanias.com

이글은 최근에 일어나고 있는 Ethernet MANs에 관해 Davis Passmore의 기사를 중심으로 정리한 글입니다. (검은색: 원문번역, 파란색: 손장우 의견)  

최근에 이더넷이 기존의 영역인 LAN (Local Area Network: Enterprise/Campus network)을 벗어나 MAN(Metro Area Network), WAN(Wide Area Network)으로 그 영역을 확장해 가고 있습니다. 특히, 메트로 영역에서 기존의 인프라인 SONET (Synchronous Optical Network)에 대한 강력한 대체 기술로 각광 받고 있습니다.   먼저, \"왜 이러한 현상이 발생했는가?\" 에 대해 살펴보겠습니다. 인터넷을 개괄적인 측면에서 그려보면 아래 그림 1과 같습니다.  

  그림 1. Internet Big Picture
인터넷의 성능 병목은 여러 부분에 걸쳐서 존재했었는 데, 즉,   (1) Residential  (2) LAN (Enterprise, Campus)  (3) Internet backbone)   을 들 수 있습니다. 먼저 Residential 부분은 기존에는 저속 dialup modem (56Kbps)을 사용하다가 최근에 ADSL, Cable modem, Broadband wireless access 등의 기술의 도입으로 각 사용자가 Mbps급의 대역폭을 사용하는 것이 가능해져서 Residential access 부분의 병목은 풀려가고 있습니다.   LAN 부분은 Gigabit Ethernet switch (Layer 2/3 switch)의 보편화로 인해 LAN 백본은 1 Gbps이고 각 사용자는 10/100 Mbps의 대역폭을 사용하고 있습니다.   Internet backbone은 MPLS (MultiProtocol Labile Switching), GSR/TSR (Gigabit Switch Router/Terabit Switch Router), 그리고 Optical Network (DWDM, OADM, OXC) 등의 도입으로 기가/테라급의 네트워크 용량을 확보해 나가고 있습니다.  

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참 고
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1. Netmanias Survey on MPLS
2. Netmanias Survey on GSR/TSR
3. Netmanias Survey on Optical Network (DWDM, OADM, OXC)
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그런데, 현재 기업체에서 사용하는 전용회선은 n*64 Kbps, T1 (1.544 Mbps), T3 (45 Mbps)에 머무르고 있으며, 더욱 심각한 것은 대역폭도 작은 데 월사용료는 엄청 비싸다는 점입니다. 이는 메트로 영역 네트워크가 TDM (Time Division Multiplexing)에 기반한 STM (SONET or SDH) 망으로 구성되어 있기 때문입니다. (물론 국내는 사용료가 비싼 다른 이유도 있습니다)   따라서, 현재 시급한 부분은 바로 메트로 영역의 네트워크를 re-architect함으로써 사용료도 저렴하면서 넓은 대역폭을 기업체가 원하는 단위로 할당 및 사용할 수 있게 해주는 문제입니다.   이 글에서는 이러한 경향을 {Davis passmore의 \"Ethernet: Not just for LANs anymore\", BCR July 2000.}라는 기사를 토대로 살펴보겠습니다.   이 내용에 대한 보다 자세한 사항은 Metro Optical Ethernet Forum을 참조하세요.   ▣ 본문(Davis passmore, Ethernet: Not just for LANs anymore, BCR July 2000): 번역 및 정리   최근에 Metro 영역에서 Ethernet기술을 이용해 IP서비스를 제공하는 두 새로운 커리어가 탄생했다.  

Yipes (formerly Cmetric) (야입스)  
Telseon (텔세온)
이 두 회사는 현재 Silicon Valley area에서 서비스를 시작하고 있으면 1~2년 이내에 미국의 수십개의 대도시 영역에서 서비스를 제공할 계획을 가지고 있다. 이들은 dark fiber (leased or, if no dark fiber is available, constructed by the carrier)를 이용하여 point-to-point 1 Gbps Ethernet 링크로 이루어진 메쉬형태(mesh)의 네트워크를 구축하고 있다.  MAN의 주된 역할은 기업의 인터넷 액세스(ISP POP으로의 액세스), 메트로 영역내의 사설망 구축 등이다.  그러나, 실제로 이더넷 기반 MSP (Metro area Service Provider)의 초기 고객은 \"virtual-colocation\"서비스를 제공하기 원하는 ASP와 web-caching service provider, data backup service provider가 될 것으로 보인다. 즉, MSP가 Enterprise와 ASP간에 고속의 데이타 전송을 가능케 해줌으로써, 이들 서비스 프러바이더들의 데이타 센터를 현재처럼 ISP POP 근처에 위치하지 않고 건물 임대료가 훨씬 싼 외곽 지역에 위치시킬 수 있게 되는 것이다.   도시권 이더넷 서비스는 그 비용(사용료) 측면에서 상당히 매력적이다.  Telseon의 모토는 \"두배의 대역폭을 절반의 요금으로 제공한다\"이다.  기가비트 이더넷 커리어는 기가비트 서비스(1000 Mbps)를 T3 (45 Mbps) 나 OC-3 (155 Mbps)의 가격에 제공할 수 있을 것으로 보인다.  물론 그 기업이 지금 당장 1 Gbps Ethernet connection을 모두 채울 만큼의 트래픽을 발생시기는 못하는 경우가 많으므로 1~10~100Mbps의 서비스를 우선 제공하고 있다.  Telseon의 경우, 1~100Mbps의 서비스를 제공하며 100 Mbps를 월 $2,500에 제공한다고 주장하고 있습니다. (현재 미국내에서 T3 (45Mbps)의 경우 $5,000-6000정도에 이릅니다. 따라서 이들의 주장, 즉 두배의 대역폭-45 Mbps의 두배, 100 Mbps-를 절반의 가격-T3가 $5,000-6000인데 반해 $2,500-에 제공한다는 모토가 실질적으로 의미가 있습니다.     Yipes의 경우, 1Mbps~100Mbps의 서비스를 제공하며 1 Mbps단위로 용량을 할당해줄 수 있습니다. 10 Mbps의 경우 $500, 100 Mbps의 경우 $1,000에 서비스를 하고 있습니다.  이 두 MSP(ESP:Ethernet Service Provider)가 이렇듯 저렴한 다소 파격적인 서비스를 제공하는 것이 가능한 이유는 기존의 서비스가 TDM기반의 SONET망을 통해 제공된다는 사실에서 그 원인을 찾을 수 있다. 즉,  

(1) 기존의 전용회선 서비스가 TDM기반의 SONET 전송망을 사용한다. 이 SONET망은 TDM기반의 회선 교환망이므로 버스티한 데이타 전송에 적합하지 않으며 따라서 비쌉니다.  
(2) SONET망에는 ADM(ADD Drop Multiplexer)와 DCS(Digital CrossConnect)가 필요한 데, 이들 장비가 고가입니다.  
(3) SONET망을 upgrade하기 위해서는 SONET ring에 연결된 모든 ADM를 교체하거나, fiber ring을 새로이 포설하거나 DWDM을 도입해야 하는 데, 이 모두가 매우 비싼 솔루션입니다.

그러나, 이더넷은
(1) 패킷 교환 방식이므로 링크 대역폭을 공유를 통해 효율적으로 사용할 수 있다. 즉, 서로 다른 사용자가 전송한 프레임을 동일 링크를 통해 통계적 다중화함으로써 링크당 가용 사용자수가 전용회선을 제공하는 SONET망에 비해 매우 많다. 따라서, cost/bandwidth가 싸다.
(2) 이더넷은 LAN 시장에서 대단히 성공한/평정한 기술로 이미 대량 생산 시스템속에서 생산 및 관리되고 있다. 따라서, 장비의 가격이 싸다.
(3) 이더넷 스위칭 네트워크의 문제는 비연결 지향적(connection-less)인 Ethernet 기반 스위칭 네트워크에서 서로 다른 사용자(기업)의 트래픽간에 격리 및 보안이 필요하다는 점인 데, Ethernet의 VLAN (Virtual LAN)기술을 이용하여 공중 교환망상에서 \"closed user groups\"을 생성해 줌으로써 이 문제를 해결하고 있다(즉, 현재는 이더넷 기반 메트로 네트워크는 Layer 2 네트워크이며 IP 라우팅은 필요없다). VLAN은 확장성에 문제가 있으므로, Telseon은 올해 후반에 connectionless Layer 2 switched network에서 connection개념을 제공해주기 위해 MPLS를 적용할 예정이다.

* Telseon의 네트워크 구축 방법  .
SIU (Service Interface Unit): Telseon이 install해주고 관리하는 장비로 아래 참조.  .
Access switch and Core Switch: Ethernet switch로 Riverstone의 RS32000을 사용.  .
Dark fiber: Level 3로부터 임대  .
Provisioning and report server: Cisco  .
Global Internet connectivity: Verio  .
ASP, Data center partnership: AboveNet, Colo.com  

그림 2. Telseon의 Metro area network architecture
Functions of SIU  
① Traffic shaping and policing: customer의 트래픽이 계약한 data rate(현재 1Mbps~100Mbps 가능)을 준수하도록 강요
② Security: 모든 프레임의 {source Router MAC addr, destination Router MAC addr}를 필터링하여 authorized S/D pair인 경우에만 access switch로 전달하고 그렇지 않은 경우 폐기 (leak proof)
③ Traffic prioritization: mapping from IP-based DiffServ CoS packet markings to 802.1p priority tagging {현재 2 class 지원: Standard forwarding (best-effort), Expedited Data service (e.g., VoIP traffic)}
④ Fault tolerance:한 SIU가 두 개 이상의 Access switch로 링크를 설정한다.

이와 같은 이더넷 MAN/WAN 열풍에 더 힘을 실어주는 것이 바로 10 Gigabit Ethernet의 출현이다.  올해(2000) 초에 10 GEA가 결성되고 IEEE HSSG에서 표준화 작업에 들어간 10 Gigabit Ethernet이 향후 적용되면, 이러한 이더넷 기반 메트로 네트워크는 네트워크 구조에 변화없이 10배 더 고속화된다.  1 Gigabit Ethernet과 마찬가지로 10 Gigabit Ethernet은

(1) dark fiber상으로 바로 전송되거나 (그림 3)
(2) DWDM 네트워크상의 하나의 파장(dark wavelength)를 통해 전송될 수 있다.  

  그림 3. 10 Gigabit Ethernet metro network의 장점 (source: www.nwfusion.com)
MAN 서비스 customer는 1 Gigabit Ethernet링크(MAN link)로 데이타를 전송하고 MSP 네트워크에서 여러 customer의 1 Gigabit Ethernet 트래픽을 하나의 10 Gigabit Ethernet 링크로 다중화하여 MSP 네트워크를 통해 전달할 수 있으며, 궁극적으로는 한 customer에게 10 Gigabit Ethernet 링크를 제공할 것이다.   DWDM을 사용하면 이러한 Ethernet link는 최소한 100 Km까지 확장될 수 있으며, SONET MAN 서비스에 비해 저렴한 서비스를 제공할 수 있다.  

▣ 결론  
최근의 네트워크 분야에서 핫이슈는 바로 메트로 네트워크이며 미국에서는 메트로 네트워크에서 기존의 SONET 기반 구조를 대체할 수 있는 기술 (여기서는 언급하지 않았지만 MSPP:Multi-Service Provisioning Platform과 같은 기술, Metro에서 DWDM기술 적용, 여기에서 언급한 Ethernet 기반 기술)을 가진 벤쳐들에 대해 막대한 양의 투자가 이뤄지고 있다고 합니다.   결국 이 분야가 시장도 넓고 마지막 남은 미개척분야라서 그렇다고 생각합니다. 이 분야는 access network처럼 출혈 경쟁을 한다든가, backbone router처럼 기술적으로 접근하기 어려운 분야는 아니므로 국내의 네트워크 장비 벤더들이 관심을 가지고 분석하여 좋은 솔루션을 내놓을 수 있는 분야라고 생각되며, 앞으로 학계와 업계에서 많은 연구 개발이 이루어 지길 바라는 마음입니다.   향후, Telseon과 Yipes에 이더넷 장비를 공급하고 있는 Riverstone과 Extreme의 이더넷 스위치 구조에 관해 알아보겠습니다.  Ethernet MAN/WAN에 관한 다른 넷매니아즈 자료에 관심있으신 분은 메일주세요.