가상 네트워크 인터페이스
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1. 개요
가상 네트워크 인터페이스는 운영 체제 커널이 메모리에 유지하는 가상 인터페이스 테이블을 통해 물리적 인터페이스와 관계없이 네트워크 인터페이스 정보를 저장하고 처리할 수 있게 한다. 이를 통해 시스템은 네트워크 연결을 세밀하게 제어하고, 멀티캐스트 라우팅과 같은 기능을 구현할 수 있다. 일부 시스템에서는 대역폭 제한과 큐잉 모델을 통해 추상 인터페이스를 계층적으로 세분화하여 프로세스 간의 자원 공유를 조정하며, 성능 최적화를 위해 커널을 우회하는 데 사용될 수도 있다. 또한, 애플리케이션 수준에서도 네트워크 인터페이스를 가상화하거나 추상화할 때 사용되지만, 운영 체제가 제공하는 추상화로 인해 사용 빈도는 낮다.
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| 가상 네트워크 인터페이스 | |
|---|---|
| 가상 네트워크 인터페이스 | |
| 정의 | 물리적 네트워크 인터페이스의 소프트웨어 기반 에뮬레이션 |
| 기술적 측면 | |
| 목적 | 네트워크 기능 가상화 (NFV) 소프트웨어 정의 네트워킹 (SDN) |
| 작동 방식 | 하이퍼바이저 또는 운영 체제 커널에 의해 생성 물리적 인터페이스와 연결되거나 독립적으로 작동 |
| 유형 | |
| 브리지 인터페이스 | 물리적 네트워크와 가상 머신 간 연결 제공 |
| 터널 인터페이스 | 가상 네트워크 간 보안 통신을 위해 사용 예: VPN |
| VLAN 인터페이스 | 물리적 네트워크를 논리적으로 분할 |
| 본디드 인터페이스 | 여러 물리적 인터페이스를 결합하여 대역폭 및 가용성 향상 |
| 활용 사례 | |
| 클라우드 컴퓨팅 | 가상 머신 간 네트워크 연결 관리 네트워크 격리 및 보안 |
| 컨테이너 기술 | 컨테이너 간 네트워크 통신 제공 예: Docker, Kubernetes |
| 네트워크 시뮬레이션 | 실제 네트워크 환경 모의 네트워크 프로토콜 및 애플리케이션 테스트 |
| 보안 | 네트워크 트래픽 모니터링 및 필터링 |
| 장점 | |
| 유연성 | 네트워크 구성의 동적 변경 용이 |
| 확장성 | 필요에 따라 가상 네트워크 인터페이스 추가/제거 가능 |
| 효율성 | 물리적 자원 활용도 향상 |
| 비용 절감 | 물리적 장비 투자 감소 |
2. 운영체제 수준
일반적으로 운영 체제(OS)의 커널은 메모리에 가상 네트워크 인터페이스 테이블을 유지한다. 이를 통해 관련된 물리적 인터페이스 (직접적인 물리적 인터페이스, 터널, 브리지 인터페이스 등)와 관계없이 시스템이 네트워크 인터페이스 정보를 저장하고 작동시킬 수 있다. 또한, 시스템의 프로세스들이 네트워크 연결에 관해 상호 작용하는 방식을 더 세분화할 수 있다.
W. 리처드 스티븐스는 저서 "TCP/IP Illustrated영어" 제2권에서 멀티캐스트 라우팅의 동작 방식을 설명하면서 커널의 가상 인터페이스 테이블에 대해 언급한다. 가상 인터페이스는 물리적 인터페이스를 직접 나타내는지 등의 정보를 사용자에게 명확히 해야 할 필요가 있다.[5]
일부 시스템에서는 가상 인터페이스 프레임워크를 통해 프로세스가 특정 물리적 인터페이스를 공유하는 방식을 더 잘 조정할 수 있다. 이는 프로세스에 제한을 의미할 수 있지만, 성능 병목 현상을 해결하고 최적화를 위해 커널을 우회하는 데 사용될 수도 있다.[6]
2. 1. 커널의 가상 인터페이스 테이블
일반적으로 운영 체제의 커널은 메모리에 가상 네트워크 인터페이스 테이블을 유지한다. 이를 통해 시스템은 관련된 물리적 인터페이스(직접적인 물리적 인터페이스인지, 터널 또는 브리지 인터페이스인지 여부)와 관계없이 해당 정보를 저장하고 처리할 수 있다. 또한 시스템의 프로세스가 단일의 불특정 인터넷(용량이나 성능을 알 수 없음)을 단순히 가정하는 것보다 더 세분화된 방식으로 네트워크 연결에 관해 상호 작용할 수 있다.W. 리처드 스티븐스는 저서 "TCP/IP Illustrated영어" 제2권에서 멀티캐스트 라우팅에 관한 내용에서 커널의 가상 인터페이스 테이블에 대해 언급하고 있다. 예를 들어, 멀티캐스트 라우터는 물리적 인터페이스와 터널을 나타내는 인터페이스에 대해 다르게 작동할 수 있다(예: 물리적 인터페이스에 대한 멤버십 정보만 수집하면 될 수 있음). 따라서 가상 인터페이스는 물리적 인터페이스를 직접 나타내는지 여부와 같은 세부 사항을 사용자에게 공개해야 할 수 있다.[5]
일부 시스템에서 가상 인터페이스 프레임워크는 사용자 공간 애플리케이션이 추상 네트워크 인터페이스 연결을 참조할 수 있도록 하는 것 외에도, 지정된 대역폭 제한 및 큐잉 모델을 가진 추상 인터페이스로 계층적으로 세분화하여 (기본 운영 체제 동작 외에) 특정 물리적 인터페이스의 공유를 프로세스가 더 잘 조정할 수 있도록 한다. 이는 프로세스에 제한을 의미할 수 있다. 예를 들어, 벗어날 수 없는 계층 구조의 제한된 분기를 상속받음으로써 가능하다.
이러한 추가적인 네트워크 추상화 계층은 종종 불필요하며 약간의 성능 저하를 초래할 수 있다. 그러나 이러한 추상화 계층을 사용하여 성능 병목 현상을 해결할 수도 있으며, 실제로 최적화를 위해 커널을 우회할 수도 있다.[6]
2. 2. 프로세스 간 자원 공유
일반적으로 운영 체제의 커널은 메모리에 가상 네트워크 인터페이스 테이블을 유지한다. 이를 통해 시스템은 관련된 물리적 인터페이스(직접적인 물리적 인터페이스인지, 터널이나 브리지 인터페이스인지 여부)와 관계없이 해당 정보를 저장하고 처리할 수 있다. 또한 시스템의 프로세스가 단일의 불특정 "인터넷"(용량이나 성능을 알 수 없음)을 단순히 가정하는 것보다 더 세분화된 방식으로 네트워크 연결에 관해 상호 작용할 수 있다.W. 리처드 스티븐스는 자신의 저서 "TCP/IP Illustrated영어" 2권에서 멀티캐스트 라우팅에 대해 논의하면서 커널의 가상 인터페이스 테이블을 언급한다. 예를 들어, 멀티캐스트 라우터는 터널을 나타내는 인터페이스와 물리적 인터페이스에 대해 다르게 작동할 수 있다(예: 물리적 인터페이스에 대한 멤버십 정보만 수집해야 할 수 있음). 따라서 가상 인터페이스는 물리적 인터페이스를 직접 나타내는지 여부와 같은 세부 사항을 사용자에게 공개해야 할 수도 있다.[5]
일부 시스템에서 가상 인터페이스 프레임워크는 사용자 공간 애플리케이션이 추상 네트워크 인터페이스 연결을 참조할 수 있도록 하는 것 외에도, 지정된 대역폭 제한 및 큐잉 모델을 가진 추상 인터페이스로 계층적으로 세분화하여 (기본 운영 체제 동작 외에) 특정 물리적 인터페이스의 공유를 프로세스가 더 잘 조정할 수 있도록 한다. 이는 프로세스에 제한을 의미할 수 있다. 예를 들어, 벗어날 수 없는 계층 구조의 제한된 분기를 상속받음으로써 가능하다.
이러한 추가적인 네트워크 추상화 계층은 종종 불필요하며 약간의 성능 저하를 초래할 수 있다. 그러나 이러한 추상화 계층을 사용하여 성능 병목 현상을 해결할 수도 있으며, 실제로 최적화를 위해 커널을 우회할 수도 있다.[6]
2. 3. 성능 최적화
일반적으로 운영 체제의 커널은 메모리에 가상 네트워크 인터페이스 테이블을 유지한다. 이를 통해 시스템은 관련된 물리적 인터페이스(직접적인 물리적 인터페이스인지, 터널 또는 브리지 인터페이스인지 여부)와 관계없이 해당 정보를 저장하고 처리할 수 있다. 또한 시스템의 프로세스가 단일의 불특정 "인터넷"(용량이나 성능을 알 수 없음)을 단순히 가정하는 것보다 더 세분화된 방식으로 네트워크 연결에 관해 상호 작용할 수 있다.W. 리처드 스티븐스는 그의 저서 ''TCP/IP Illustrated'' 2권에서 멀티캐스트 라우팅에 대해 논의하면서 커널의 가상 인터페이스 테이블을 언급한다. 예를 들어, 멀티캐스트 라우터는 터널을 나타내는 인터페이스와 물리적 인터페이스에 대해 다르게 작동할 수 있다(예: 물리적 인터페이스에 대한 멤버십 정보만 수집해야 할 수 있음). 따라서 가상 인터페이스는 물리적 인터페이스를 직접 나타내는지 여부와 같은 세부 사항을 사용자에게 공개해야 할 수 있다.[5]
일부 시스템에서 가상 인터페이스 프레임워크는 사용자 공간 애플리케이션이 추상 네트워크 인터페이스 연결을 참조할 수 있도록 하는 것 외에도, 지정된 대역폭 제한 및 큐잉 모델을 가진 추상 인터페이스로 계층적으로 세분화하여 (기본 운영 체제 동작 외에) 특정 물리적 인터페이스의 공유를 프로세스가 더 잘 조정할 수 있도록 한다. 이는 프로세스에 제한을 의미할 수 있다. 예를 들어, 벗어날 수 없는 계층 구조의 제한된 분기를 상속받음으로써 가능하다.
이러한 추가적인 네트워크 추상화 계층은 종종 불필요하며 약간의 성능 저하를 초래할 수 있다. 그러나 이러한 추상화 계층을 사용하여 성능 병목 현상을 해결할 수도 있으며, 실제로 최적화를 위해 커널을 우회할 수도 있다.[6]
3. 애플리케이션 수준
가상 네트워크 인터페이스(VIF)라는 용어는 애플리케이션이 네트워크 인터페이스를 가상화하거나 추상화할 때에도 적용된다. 대부분의 소프트웨어는 네트워크 인터페이스의 세부 사항에 관여할 필요가 없으며, 운영 체제(OS)를 통해 추상화가 이미 가능한 경우도 있으므로, 이러한 사용법은 드물다.
참조
[1]
서적
TCP/IP Illustrated, Volume 2: The Implementation
https://archive.org/[...]
Addison-Wesley
[2]
간행물
Proceedings of the 15th international conference on Supercomputing
http://portal.acm.or[...]
ACM
2009-02-09
[3]
서적
TCP/IP Illustrated, Volume 2: The Implementation
Addison-Wesley
[4]
간행물
Building a high-performance communication layer over virtual interface architecture on Linux clusters
http://portal.acm.or[...]
ACM
2009-02-09
[5]
서적
TCP/IP Illustrated, Volume 2: The Implementation
https://archive.org/[...]
Addison-Wesley
[6]
간행물
Proceedings of the 15th international conference on Supercomputing
http://portal.acm.or[...]
ACM
2009-02-09
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