HVLAN
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Hierarchical VLAN(HVLAN; 계층형 VLAN)은 엔터프라이즈이더넷 VLAN(802.1Q)의 사용을 캐리어 네트워크로 확장하는 이더넷 표준입니다.유연하고 비용 효율이 높은 패킷 전송 기술인 이더넷을 캐리어 네트워크에 도입하기 위해 최근 몇 가지 개발이 이루어지고 있습니다.이러한 개발에는 Q-in-Q(802.1ad), PBB(802.1ah), PBT(Provider Backbone Transport) 및 PBB-TE(Provider Backbone Bridge Traffic Engineering)가 포함됩니다.이러한 개발에는 기존의 이더넷에 일련의 기능을 도입하여 하이 어베이러빌리티를 실현합니다.
애초에 이더넷을 매력적으로 만든 핵심 기능을 유지하려고 하지만, 이러한 기술은 장기적으로 사용을 제한할 수 있는 다른 비효율성에 대처하지 않습니다.이는 IPTV, 프라이빗 LAN, 게임 등 멀티포인트 네트워크 애플리케이션이 크게 성장할 것으로 예상되는 경우를 고려할 때 특히 그렇습니다.이러한 서비스의 제공은 MPLS와 같은 대안보다 PBB 및 관련 프로토콜에 의해 더 잘 지원되지만, 서비스가 예측대로 발전하면 확장성 문제에 직면할 수 있습니다.
HVLAN은 VLAN 태그에 계층형 어드레싱 방식의 개념을 도입하여 엔터프라이즈트랜스포트 네트워크와 캐리어 트랜스포트 네트워크 모두에 장기적으로 필요한 특성을 제공합니다.
캐리어 그레이드 이더넷 표준의 진화
이더넷
이더넷은 커넥션리스 테크놀로지입니다.라우팅 메커니즘은 없으며 주소 스킴은 48비트 MAC 주소를 기반으로 합니다.단, 플랫주소 방식에서는 전송 데이터베이스 엔트리가 폭발적으로 증가하고 네트워크 전체에서 브로드캐스트메시지가 제어되지 않게 플래딩될 가능성이 있습니다.이더넷의 scalability 문제를 해결하기 위해 VLAN이라는 이름의 파티셔닝 방식이 도입되었습니다.
VLAN(802.1)질문)
가상 LAN(일반적으로 VLAN)은 물리 네트워크 내에서 독립된 논리 이더넷네트워크를 작성하는 방법입니다.이러한 네트워크내에 복수의 VLAN이 공존할 수 있습니다.이를 통해 LAN을 사용하여 데이터를 교환할 수 없는 LAN의 논리 세그먼트(회사 부문 등)를 분리함으로써 브로드캐스트도메인을 줄이고 네트워크 관리에 도움이 됩니다(계속 라우팅으로 데이터를 교환할 수 있습니다.
VLAN은 하드웨어가 아닌 소프트웨어를 통해 설정되므로 매우 유연합니다.VLAN 태그가 있는 프레임에는 소속된 VLAN의 명시적인 식별 정보가 포함됩니다.태그 헤더 내의 VLAN Identification(VID; VLAN 식별) 값은 프레임이 속한 특정 VLAN을 나타냅니다.VLAN의 주요 문제는 VID 공간이 제한되어 있다는 것입니다(4096)이 공간은 엔터프라이즈애플리케이션에는 충분하지만 많은 고객과 서비스를 지원해야 하는 캐리어 네트워크에는 너무 작습니다.
Q-in-Q(802.1ad)
VLAN의 scalability를 높이기 위한 솔루션이 다수 제안되고 있습니다.Q-in-Q라는 이름의 첫 번째 제안(프로바이더브릿지, VLAN 스태킹 또는 태그스태킹이라고도 함)에서는 서비스 공급자가 서비스를 식별하기 위해 이더넷프레임 내에 추가 VLAN 태그(프로바이더 VLAN이라고 함)를 삽입할 수 있으므로 고유한 24비트 길이 라벨이 생성됩니다.이 솔루션에서는 이론적으로는 최대 1600만 개의 서비스(4094 x 4094)를 식별할 수 있지만 실제로는 1개의 프로바이더 VLAN이 1개의 고객 전용이므로 지원되는 고객 수는 4094개로 제한됩니다.
Q-in-Q에서는 캐리어 네트워크의 코어 내에 scalability 문제도 발생합니다.여기서 모든 코어 스위치는 모든 고객의 MAC 주소의 전송 엔트리를 학습하고 유지해야 합니다.
Mac-in-Mac (802.1ah)
PBB, PBT 및 PBB-TE는 제안된 IEEE 802.1ah Provider Backbone Bridges 표준에서 설명한 MAC-in-MAC이라고 하는 대체 제안 솔루션을 사용합니다.이 규격은 서비스 프로바이더 MAC 헤더를 사용하여 이더넷프레임을 캡슐화합니다.MAC-in-MAC 테크놀로지는 기존의 VLAN 및 Q-in-Q 네트워크에서 지원되는 서비스인스턴스의 최대 4000배를 가능하게 함으로써 VLAN 및 Q-in-Q 네트워크의 고유한 scalability 제한을 극복합니다.
캐리어 네트워크의 엣지에 있는 PBB 및 PBT 스위치는 802.1ah 프레임 내에서 고객 트래픽을 캡슐화합니다.캐리어 네트워크코어는 엣지 디바이스에서 다른 디바이스로의 프레임 전송만을 담당하며 전송 테이블의 scalability에 관한 Q-in-Q의 문제를 경감합니다.같은 기능(서비스별이 아닌 엣지 디바이스별 MAC 주소 할당)에서는 멀티포인트서비스의 scalability 문제가 발생합니다.멀티포인트 서비스에서는 엣지 디바이스 간의 완전한 메쉬 접속이 필요합니다.이는 VLAN 접속이 아닌 루트노드로 모든 프레임이 복제되기 때문에 매우 비효율적입니다.게다가 멀티 포인트서비스가 가까운 장래에 우세해짐에 따라 풀 메쉬내의 유니캐스트 접속 마다 전송 엔트리를 작성할 필요가(VLAN 접속의 경우는 1개의 VLAN 전송 트리가 아닌) 급속히 없어집니다.
게다가 MAC 헤더의 추가에 의해서, 프레임 사이즈가 약 128 비트 증가해, 리얼 타임 애플리케이션(예를 들면 음성이나 비디오) 패킷의 작은 사이즈(64 바이트)를 고려하면, 큰 오버헤드가 됩니다.
따라서 VLAN 네트워킹의 전송 효율을 활용하는 동시에 앞서 설명한 주소 지정 공간의 scalability 문제를 해결해야 한다는 오랜 요구가 있습니다.VLAN 태그 사이즈를 늘리면 전송 테이블이 커지고 전송 테이블엔트리가 길어지며 현재의 대량 시장 이더넷칩이 변경되어 기업에서는 중요하지 않습니다.
HVLAN은 Classless Inter-Domain Routing(CIDR; 클래스리스 도메인 간 라우팅)을 사용하는 Internet Protocol의 클래스리스 서브넷과 유사한 방식으로 VLAN 태그에 계층을 도입합니다.그 결과, 각 노드에서의 전송에서는 코어 스위치의 전송 엔트리의 수를 큰폭으로 삭감하는 「최적의 일치」의 어프로치를 사용합니다.또한 HVLAN을 사용하면 대부분의 경우 캡슐화가 필요하지 않으므로 전체적인 전송 오버헤드가 줄어듭니다.제안된 HVLAN 프레임 형식은 다음과 같습니다.
HVLAN 헤더에 대한 자세한 설명은 [1]을 참조하십시오.가장 중요한 필드는 HVID입니다.캐리어의 이더넷네트워크를 통과할 때 HVLAN 프레임은 HVID 전용, MAC 주소 전용 또는 양쪽의 조합을 사용하여 전송할 수 있습니다.HVLAN 프레임에는 캐리어 코어 스위치가 불필요할 때 HVLAN 프레임의 MAC 주소를 학습할 수 없도록 하는 명시적인 비트가 있습니다.HVLAN 동작을 이해하려면 HVLAN 네트워크를 통해 3개의 포인트 투 포인트서비스(파란색, 녹색 및 빨간색)를 제공하는 시나리오(그림 참조)를 검토합니다.이 다이어그램은 3개의 서비스를 전송하기 위해 필요한 모든 전송 테이블엔트리를 나타내고 있습니다.한쪽 방향(왼쪽에서 오른쪽으로)의 전송 엔트리만 표시되며, 비슷한 엔트리는 다른 방향을 구현합니다.
포인트 투 포인트서비스는 서비스별로 하나의 HVID를 사용하여 프로비저닝됩니다.HVID를 현명하게 계획하면 집약이 네이블이 되어(맨 왼쪽 엣지 디바이스에 나타나듯이), 전송 엔트리의 수가 엄밀하게 최소한으로 감소합니다.네트워크는 최소 패킷 오버헤드로 수백만 개의 포인트 투 포인트서비스를 지원하도록 확장됩니다(캡슐화가 사용되지 않고 프레임은 HVID만을 사용하여 전송되었습니다).
또 다른 예(그림 참조)는 포인트 투 멀티 포인트서비스(IPTV 등)의 경우 HVLAN 동작을 나타내고 있습니다.이 다이어그램은 서버(왼쪽)에서3개의 클라이언트(오른쪽)로의 2개의 멀티포인트서비스(빨간색 및 파란색) 전송에 필요한 모든 전송 테이블엔트리를 나타내고 있습니다.
포인트 투 포인트서비스와 마찬가지로 포인트 투 멀티 포인트서비스는 서비스별로 일의의 HVID를 사용하여 프로비저닝됩니다.캡슐화는 불필요하며 HVID만을 사용하여 프레임을 전송할 수 있습니다.HVID의 집약을 통해 전송 테이블의 크기가 줄어들고 확장성이 향상됩니다.수백만 개의 포인트 투 멀티 포인트 서비스를 제공할 수 있습니다.멀티포인트 투 멀티포인트의 경우는 캡슐화와 프로바이더의 MAC 주소를 사용하여 HVLAN에 의해 처리됩니다.HVLAN 멀티포인트 투 멀티포인트 동작에 대한 자세한 설명은 [1]에 기재되어 있습니다.
결론
계층형 VLAN은 PBB 및 PBT와 마찬가지로 비용 효율이 높은 이더넷을 유연한 캐리어 그레이드의 트랜스포트 테크놀로지로 바꾸는 VLAN으로의 확장 제안입니다.다른 테크놀로지와는 달리 HVLAN은 성숙한 VLAN 기능을 사용하여 포인트 투 포인트, 포인트 투 멀티 포인트, 멀티 포인트 등 모든 접속 방식을 지원합니다.이를 위해 계층형 VLAN 할당 기술을 사용합니다.이 기술을 사용하면 캐리어 네트워크 스위치 내의 전송 테이블엔트리의 수를 줄일 수 있습니다.
HVLAN은 VLAN 관련 표준과 호환됩니다.ITU-T와 IEEE는 표준화를 목표로 현재 논의 중이다.
링크 및 참조
[1] HVLAN 백서 곧 공개
