[네트워크 입문] 가상화 개념과 종류

“📖 해당 내용은  『풍부한 그림과 사진으로 배우는 네트워크 쉽게, 더 쉽게』(저자: 미카미 노부오 저자)을 참고하여 작성하였다.”

 

가상화 개념과 종류

1. 가상화란?

가상화는 컴퓨터, 네트워크 기기 등의 기능을 물리적 하드웨어에서 분리하여 유연하게 사용할 수 있도록 하는 기술이다. 이를 통해 CPU, 메모리, 네트워크 장비 등을 논리적으로 구성하여 활용할 수 있다.

2. 가상화의 장점

가상화의 주요 장점은 다음과 같다.

• 확장성: 물리적인 구성과 관계없이 쉽게 시스템을 증설할 수 있다.
• 가용성 향상: 장애 발생 시 서비스 중단 없이 시스템 교체 및 유지보수가 가능하다.
• 자원 효율성: 서버 및 네트워크 자원을 최적화하여 활용할 수 있다.

예를 들어, 서버의 CPU 사용률이 낮은 경우, 여러 개의 가상 서버를 하나의 물리 서버에서 실행하여 자원을 효율적으로 배분할 수 있다. 이를 통해 피크 시간대에 맞춰 자원을 동적으로 할당할 수도 있다.

3. 가상화의 적용 범위

가상화는 다양한 분야에 적용되며, 네트워크에서는 다음 세 가지 주요 범위에서 활용된다.

1. PC 가상화
   • 하나의 PC에서 여러 운영체제를 실행하는 방식 (예: Windows와 Linux 동시 사용)
2. 네트워크 경로 가상화
   • VLAN, 링크 어그리게이션, VPN을 활용하여 네트워크 경로를 논리적으로 구성
3. 네트워크 기기 가상화
   • 여러 개의 물리적 기기를 하나처럼 동작하게 하거나, 하나의 기기를 여러 개처럼 사용할 수 있도록 구성

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1. PC 가상화 기술

PC 가상화는 하나의 물리적 PC에서 여러 개의 가상 환경을 실행할 수 있도록 하는 기술이다.
이를 통해 서로 다른 운영 체제(OS)나 애플리케이션을 동시에 실행할 수 있으며, 특정 목적에 따라 독립적인 가상 환경을 구축할 수 있다.

PC 가상화의 대표적인 활용 예

• 윈도우에서 리눅스를 실행하는 경우
  • 윈도우즈 운영 체제를 사용하는 사용자가 리눅스도 함께 사용하고 싶을 때, 가상화 소프트웨어(VirtualBox, VMware 등)를 이용하여 윈도우 환경에서 리눅스를 실행할 수 있다.
  • 이를 통해 한 PC에서 다양한 운영 체제를 동시에 사용할 수 있으며, 개발 및 테스트 환경 구축에 유용하다.

이처럼 PC 가상화는 서로 다른 환경을 하나의 시스템에서 동시에 운용할 수 있도록 지원하며, 사용자의 편의성과 업무 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 한다.

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2. 네트워크 경로 가상화 기술

네트워크 가상화 기술은 기존의 물리적인 네트워크 구조를 논리적으로 분리하거나 통합하여 유연한 네트워크 환경을 제공하는 기술이다.
이를 통해 보안성 강화, 대역폭 확장, 네트워크 트래픽 관리 최적화 등의 장점을 얻을 수 있다.

네트워크 경로 가상화의 대표적인 기술은 다음과 같다.

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1) VLAN (Virtual LAN, 가상 랜)

VLAN은 네트워크 환경에서 논리적으로 LAN을 분리하는 기술로, 같은 물리적 네트워크에 속해 있어도 서로 다른 네트워크처럼 동작할 수 있도록 한다.

• 기능:
  • 네트워크 트래픽을 논리적으로 분리하여 보안성을 강화
  • 브로드캐스트 도메인을 줄여 네트워크 성능 최적화
  • 같은 물리적 네트워크에서 서로 다른 VLAN을 사용해 부서별 네트워크를 분리
• 활용 예시:
  • 사내 네트워크에서 관리부서와 개발부서를 논리적으로 분리
  • 기업이 여러 고객사를 대상으로 네트워크를 제공할 때 각 고객사의 네트워크를 VLAN으로 분리

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2) 링크 어그리게이션 (Link Aggregation, 포트 채널링)

링크 어그리게이션은 여러 개의 물리적인 네트워크 링크(포트)를 하나의 논리적인 포트로 묶는 기술이다.
이를 통해 대역폭을 확장하고, 이중화를 통한 네트워크 안정성을 확보할 수 있다.

• 기능:
  • 여러 개의 이더넷 포트를 하나의 논리적 링크로 묶어 대역폭 증가
  • 특정 링크에 장애가 발생해도 나머지 링크를 통해 네트워크 트래픽을 유지하는 이중화 기능 제공
  • 트래픽 부하를 여러 링크에 분산하여 네트워크 효율성을 향상
• 활용 예시:
  • 서버와 스위치 간 고속 연결: 여러 개의 1Gbps 링크를 묶어 10Gbps 이상의 대역폭 확보
  • 데이터 센터의 네트워크 안정성 확보: 장애 발생 시에도 서비스가 중단되지 않도록 보장

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3) VPN (Virtual Private Network, 가상 사설망)

VPN은 공용 인터넷을 활용하여 가상의 사설 네트워크를 구축하는 기술이다.
이를 통해 외부에서도 안전하게 내부 네트워크에 접근할 수 있도록 한다.

• 기능:
  • 인터넷을 통해 원격 사용자와 내부 네트워크를 보안성이 높은 암호화된 터널로 연결
  • 공공 네트워크를 사용하지만, 마치 사설망처럼 안전한 환경 제공
  • 비용 절감: 전용선을 사용하지 않고 인터넷을 활용하여 사설망을 구축
• 활용 예시:
  • 재택근무 직원이 사내 네트워크에 보안 접속
  • 기업 지사 간 안전한 데이터 통신
  • 공공 Wi-Fi 환경에서도 암호화된 접속을 통해 보안 유지

VPN의 종류에는 인터넷 VPN, IP-VPN, SSL VPN, MPLS VPN 등이 있으며, 각 방식마다 보안성과 성능 차이가 있다.

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네트워크 경로 가상화 기술은 네트워크를 더욱 유연하고 효율적으로 운영할 수 있도록 지원하며,
기업에서는 VLAN을 활용해 네트워크를 분리하고, 링크 어그리게이션을 통해 네트워크 안정성을 높이며,
VPN을 이용해 원격지에서도 안전하게 내부 네트워크에 접속할 수 있다.

이러한 가상화 기술을 적절히 활용하면 네트워크 관리의 보안성, 확장성, 가용성을 대폭 향상시킬 수 있다.

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3. 네트워크 기기 가상화 기술

네트워크 기기 가상화 방식은 크게 두 가지로 나눌 수 있다.

1. 여러 개의 물리적 기기를 하나의 논리적 기기로 통합 (스태킹)
   • 여러 대의 스위치를 하나의 장치처럼 보이도록 구성
   • 네트워크 구성을 단순화하여 운용 및 관리가 용이해짐
2. 하나의 물리적 기기를 여러 개의 논리적 기기로 분할
   • 예: UTM (Unified Threat Management, 통합 위협 관리) 장비를 여러 개의 가상 UTM으로 나누어 부서별로 보안 정책을 다르게 적용

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• 가상화는 확장성, 가용성, 자원 효율성을 제공하는 기술
• 네트워크 가상화의 주요 범위는 PC 가상화, 네트워크 경로 가상화, 네트워크 기기 가상화
• 네트워크 경로 가상화 기술: VLAN, 링크 어그리게이션, VPN
• 네트워크 기기 가상화 기술: 스태킹, 논리적 기기 분할

가상화 기술을 활용하면 네트워크 및 서버 자원의 활용도를 극대화하고, 시스템 유지보수 및 장애 대응이 더욱 용이해진다.