컨트롤 플레인이란 무엇인가요?

컴퓨터 네트워크가 전 세계의 사람과 장치를 연결하는 현대 비즈니스의 필수적인 부분이 됨에 따라 네트워크 아키텍처와 그들이 의존하는 구성 요소의 중요성도 높아졌습니다. 

컨트롤 플레인은 주로 데이터가 네트워크를 통해 이동하는 방식을 제어하는 프로세스와 기능을 제어하는 역할을 합니다. 이를 수행하기 위해 컨트롤 플레인은 알고리즘을 기반으로 한 라우팅 프로토콜 또는 규칙을 따르며, 장치(“노드”라고도 함) 사이에서 데이터가 이동할 최적의 경로를 결정합니다.

네트워크는 일반적으로 네트워크를 구성하는 다양한 노드를 연결하는 일련의 평면(또는 계층)으로 표시됩니다. 데이터 플레인, 컨트롤 플레인 및 관리 플레인은 각각 다른 역할을 수행하며 데이터 전송 방법에 대한 보안 요구 사항이 다릅니다.

• 컨트롤 플레인: 컨트롤 플레인은 네트워크가 배치되는 방식과 데이터가 처리되는 방식, 특히 데이터가 네트워크를 통해 라우팅될 때 이동하는 경로를 정의합니다. 

• 데이터 플레인: 포워딩 플레인이라고도 하는 데이터 플레인을 사용하면 라우터 및 스위치와 같은 장치를 통해 네트워크로 데이터를 전송할 수 있습니다. 

• 관리 플레인: 관리 플레인은 네트워크의 구성과 기능을 정의하는 정책 관리 등 네트워크의 운영이 조정되는 곳입니다. 

컨트롤 플레인의 이점과 작동 방식을 살펴보기 전에 다음과 같은 몇 가지 용어를 이해하면 도움이 될 것입니다.

• 컴퓨터 네트워크: 컴퓨터 네트워크는 데스크톱 컴퓨터, 모바일 장치, 라우터 또는 애플리케이션과 같이 서로 연결된 두 개 이상의 컴퓨팅 장치로 구성되며, 리소스와 정보를 전송하고 공유하기 위해 사용됩니다. 네트워크에서 장치 및 시스템을 설정하는 것은 네트워크 오케스트레이션이라고 하는 프로세스입니다. 네트워크 디바이스는 네트워크를 통해 데이터를 전송하거나 교환하는 방법을 설명하는 규칙인 통신 프로토콜을 사용하여 물리적 또는 무선 연결을 통해 정보를 공유합니다. 예를 들어 BGP(보더 게이트웨이 프로토콜)는 인터넷에서 데이터가 네트워크에서 네트워크로 라우팅되는 방식을 관리합니다. 

• 소프트웨어 정의 네트워킹: 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)은 소프트웨어를 기반으로 제어되는 컴퓨터 네트워크 아키텍처 방식으로, 애플리케이션 간 상호 통신과 데이터 및 기능 교환을 가능하게 하는 규칙 집합인 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)에 크게 의존합니다.

• 라우터: 라우터는 데이터 '패킷'을 네트워크 간에 전송하는 물리적 또는 가상 디바이스입니다. 데이터 패킷은 네트워크를 통해 전송되도록 적절하게 포맷된 라우팅 정보의 단위입니다. 물리적 또는 가상 컨트롤 플레인을 통해 라우터는 데이터 패킷을 분석하고 네트워크를 통해 데이터를 전송하는 최적의 경로를 결정할 수 있습니다. 대부분의 컨트롤 플레인과 라우터는 매우 정교한 라우팅 알고리즘을 사용하여 데이터 패킷을 전달합니다.

• 스위치: 스위치는 데이터 전달을 통해 여러 장치를 연결할 수 있도록 하는 구성 요소입니다. 스위치는 인터넷을 포함한 최신 컴퓨터 네트워크에 사용되는 핵심 구성 요소입니다. 스위치는 이더넷 케이블을 사용하여 장치 간에 데이터 패킷을 이동하므로 사용자와 노드 간에 데이터와 리소스를 공유할 수 있습니다. 

컨트롤 플레인은 최신 컴퓨터 네트워크가 작동할 수 있도록 하는 4가지 중요한 기능인 라우팅, 트래픽 관리, 토폴로지 유지 관리 및 로드 밸런싱을 수행합니다.

컴퓨터 네트워크에서 컨트롤 플레인이 수행하는 가장 중요한 역할 중 하나는 라우팅이며, 이는 네트워크에서 데이터가 이동하는 경로를 결정하는 것을 의미합니다. 라우팅은 정보가 취할 수 있는 다양한 경로를 나열하는 라우팅 테이블이라고 하는 데이터 컬렉션에 따라 달라집니다. 경우에 따라 이러한 각 경로에는 라우터 및 컨트롤 플레인이 데이터를 라우팅할 때 고려할 특정 지표가 있습니다. 

라우팅 테이블 외에도 라우터는 올바른 경로를 선택하는 데 사용되는 일련의 규칙 또는 프로토콜을 사용합니다. 한 가지 예는 네트워크 구성을 제어하는 데 널리 사용되는 OSPF(Open Shortest Path First) 프로토콜입니다. 또 다른 하나는 도메인 이름 시스템(DNS)으로, 브라우저가 웹사이트를 로드하는 데 도움이 되는 도메인 이름을 IP 주소로 변환하는 프로토콜입니다.

라우팅 프로세스는 데이터가 네트워크를 통과할 경로를 정의하는 반면, 트래픽 관리 기능은 네트워크 트래픽의 우선순위를 지정하고 구성하여 네트워크의 디바이스가 실행 중인 애플리케이션의 고가용성을 보장합니다. 컨트롤 플레인은 네트워크 성능 및 보안을 최적화하는 데 도움이 되는 액세스 제어 목록(ACL)과 같이 관리자가 설정한 네트워크 정책을 적용합니다. 또한 네트워크 전체에서 트래픽의 우선순위를 지정하고 제어하면 네트워크 장애 또는 네트워크에 연결된 장치의 장애 가능성이 최소화됩니다. 

컨트롤 플레인은 네트워크 트래픽을 관리하고 라우팅하는 것 외에도 일반적으로 그래프로 표시되는 네트워크 토폴로지를 유지 관리하여 네트워크의 컴퓨터 및 기타 장치의 배열을 보여줍니다. 이러한 복잡한 연결은 라우터 및 소프트웨어와 같은 물리적 구성 요소와 가상 구성 요소의 조합을 통해 설정되고 유지됩니다. 컨트롤 플레인은 최적의 결과를 위해 네트워크를 통해 데이터를 전송하는 방법을 보여주는 자세한 라우팅 테이블을 유지 관리하여 네트워크 토폴로지를 관리합니다.

로드 밸런싱은 네트워크 트래픽을 여러 서버에 효율적으로 분산하여 시스템 가용성을 높이고 사용자 경험을 향상시키는 프로세스입니다. 이는 컨트롤 플레인에서 수행됩니다. 가장 인기 있는 웹사이트와 앱은 하루에 수백만 건의 사용자 요청을 받기 때문에 로드 밸런싱(및 이를 가능하게 하는 컨트롤 플레인)은 앱과 사이트 기능에 매우 중요합니다. 컨트롤 플레인에서 스케줄러는 노드에 워크로드를 할당하고 컴퓨팅 리소스가 효율적으로 사용되도록 하는 프로세스입니다. 

트래픽과 워크플로의 균형을 맞추기 위해 컨트롤 플레인은 네트워크의 노드 간에 지속적으로 데이터를 이동합니다. 일반적으로 여기에는 컴퓨터 그룹을 연결하여 리소스를 단일 기능 단위로 결합하는 클러스터링이 포함됩니다. 컨트롤 플레인 로드 밸런싱(CPLB)은 컨트롤 플레인의 고가용성을 높이는 데 기여하며, 네트워크 내부에서 발생하는 데이터인 내부 트래픽과 외부 소스에서 유입되는 데이터인 외부 트래픽을 모두 균형 있게 분산하는 데 사용할 수 있습니다.

컨트롤 플레인은 설치된 컴퓨터 네트워크가 어떻게 구성되어 있는지에 따라 서로 다르게 동작합니다. 기존 또는 기존 컴퓨터 네트워크에서는 라우터 및 스위치와 같은 고정 하드웨어 장치가 네트워크 트래픽을 제어합니다. 기존 네트워크에서는 컨트롤 플레인, 관리 플레인, 데이터 플레인이 모두 라우터와 스위치의 펌웨어에 설치됩니다. 그러나 현대 기업이 더 많은 확장성을 제공하는 SDN 아키텍처로 점점 더 이동함에 따라 이러한 접근 방식은 실용성이 떨어지고 있습니다.

컴퓨터 네트워킹이 비즈니스에 더욱 중요해짐에 따라 SDN은 많은 비즈니스 애플리케이션을 활성화할 수 있는 가장 효율적인 방법으로 부상했습니다. SDN 시장은 빠르게 성장하고 있으며, 2023년에는 약 240억 달러 규모로 추정되었고, 향후 4년 동안 연평균 19% 이상 성장하여 600억 달러 규모에 이를 것으로 예상됩니다.¹

SDN은 기업의 전체 IT 인프라와 통신하는 데 사용되는 중앙 집중식 플랫폼에 의존합니다. 이 플랫폼은 디바이스 간에 데이터 및 네트워크 트래픽을 전달하는 데 사용됩니다. 

SDN에서 컨트롤 플레인은 API 서버라는 특수 구성 요소를 사용하여 노드 간에 교환되는 데이터를 관리하고 제어합니다. SDN은 컨트롤 플레인과 API 기능을 사용하여 비즈니스 애플리케이션 환경을 컴퓨터 코드로 운영하여 개발자 시간을 최소화하고 현대 기업이 보다 효율적으로 운영할 수 있도록 지원합니다. 

컨트롤 플레인은 네트워크 관리와 관련하여 많은 이점이 있습니다. 다음은 가장 일반적인 몇 가지 예입니다.

• 효율성: 컨트롤 플레인은 네트워크의 모든 장치나 노드를 관리할 수 있는 단일 지점을 제공합니다. 예를 들어 네트워크 관리자는 컨트롤 플레인을 사용하여 액세스 제어와 같은 보안 설정을 구성하고 중요한 소프트웨어 업데이트의 전달을 자동화합니다. 

• 적응성: 컨트롤 플레인을 통해 네트워크의 장치가 링크 장애나 정전과 같은 네트워크 기능의 변화에 동적으로 대응할 수 있습니다. 예를 들어, 네트워크 전체에서 데이터를 라우팅할 때 컨트롤 플레인은 어떤 노드가 장애를 일으키면 이를 감지해 데이터 경로를 재조정하여 다시 라우팅할 수 있습니다. 

• 확장성: 컨트롤 플레인은 네트워크의 복잡성을 증가시키지 않고도 리소스를 쉽게 추가할 수 있기 때문에 매우 높은 확장성을 갖춘 것으로 평가됩니다. 일부 컨트롤 플레인은 자동으로 확장할 수 있도록 구성할 수도 있는데, 이를 자동 확장이라고 합니다. 네트워크의 사용자 트래픽이 특정 임계값에 도달하면 자동 확장이 추가 컴퓨팅 리소스 프로비저닝을 트리거합니다.

• 복원력: 컨트롤 플레인은 아키텍처의 특정 요소들 덕분에 매우 높은 복원력을 갖추고 있습니다. 첫째, 일반적으로 데이터 플레인과 별도로 유지되므로 컨트롤 플레인의 오류(예: 로드 밸런서 오작동)가 데이터 플레인에 영향을 미치지 않습니다.

• 짧은 지연 시간: 컨트롤 플레인은 네트워크상의 연결된 시스템 및 장치(예: 컴퓨터, 모바일 장치 및 그래픽 카드)에 대한 지연 시간 및 기타 성능 지표를 모니터링하여 특정 수준 이하로 유지할 수 있습니다. 특히 CPU 지연 시간은 데이터가 시스템을 통과하는 데 걸리는 시간을 반영하므로 모니터링하는 것이 중요합니다. 

• 보안: 추가 보안 기능을 갖춘 컨트롤 플레인, 즉 엔드포인트 컨트롤 플레인은 네트워크 관리자에게 네트워크에 연결된 장치를 모니터링하고, 위협을 식별하며, 추가 보안 정책을 적용할 수 있는 능력을 제공합니다.

컨트롤 플레인은 컴퓨터 네트워크의 중요한 부분이며 많은 중요한 기업 애플리케이션에 필수적입니다.  

인터넷을 통해 컴퓨팅 리소스에 대한 주문형 액세스인 클라우드 컴퓨팅은 컴퓨터 네트워크에 크게 의존합니다. 실제로 컨트롤 플레인은 클라우드 아키텍처에서 매우 중요한 요소가 되었으며, 이제는 클라우드 환경에만 배포하도록 설계된 특정 클라우드 컨트롤 플레인이 존재합니다. 클라우드 컨트롤 플레인은 클라우드 네트워크의 장치를 연결하는 관리, 라우팅 및 기타 필수 기능을 제공합니다. 

클라우드 컴퓨팅 시장은 세계에서 가장 빠르게 성장하는 기술 부문 중 하나입니다. 2021년에는 5,518억 달러로 추정되었습니다. 2031년에는 2조 5000억 달러로 증가할 것으로 추정됩니다.² 세계 최대의 모든 클라우드 제공업체는 네트워크 아키텍처의 일부로 컨트롤 플레인을 사용합니다. 여기에는 Google Cloud, Microsoft Azure 및 Amazon Web Services(AWS)가 포함됩니다. 

아마도 가장 인기 있는 클러스터인 Kubernetes 클러스터는 특히 컨테이너화된 애플리케이션을 실행하여 컨트롤 플레인에서 노드를 관리하고 모든 컴퓨팅 환경에서 소프트웨어 코드를 실행할 수 있도록 합니다. 네트워크 관리자는 Kube-Proxy라는 특수 구성 요소를 통해 Kubernetes 클러스터 내 개별 노드에서 발생하는 변경 사항을 모니터링하고, 각 노드의 내부 네트워크 규칙을 조정하여 이에 대응할 수 있습니다.

서비스형 분석(AaaS)은 기업이 자체 데이터 플랫폼을 구축하거나 관리 팀을 고용할 필요 없이 데이터 분석 기능을 제공하는 일종의 기능 제공 모델입니다. 컨트롤 플레인은 데이터 분석가와 클라우드 아키텍트가 데이터를 분석하고 중요한 분석 작업을 실행하는 데 필요한 인프라를 프로비저닝하는 데 도움이 됩니다. 클라우드 컨트롤 플레인은 AaaS에 중요한 많은 클라우드 기반 데이터 스토리지 및 능력을 지원합니다.

다중 인증(MFA)은 사용자가 자신이 주장하는 사람임을 증명하는 두 개 이상의 증거를 제공하도록 요구하는 일종의 신원 확인입니다. MFA는 개인 뱅킹 앱, 의료 서비스 제공자, 이메일 제공자 및 소셜 미디어 사이트와 같은 많은 인기 있는 애플리케이션에서 널리 사용됩니다. 컨트롤 플레인은 모든 MFA 작업의 설정 및 구성을 관리합니다. 예를 들어 사용자 계정을 보다 안전하게 만드는 데 도움이 되는 OTP(1회 암호)의 발급 및 유효성 검사가 있습니다.