10기가 이더넷

[하늘동자]

　80년대에 PC, 서버, 프린터, 장비 등의 자원을 서로 연결하는 네트워킹 개념이 도입된 이래 수많은 네트워킹 기술이 나타나 서로 경쟁하면서 명멸해 왔다. 그리고 2002년 현재의 이더넷 기술은 생존 경쟁의 최종점에서 진보를 계속하면서 데스크톱에서 백본까지 고성능, 고기능 네트워크로의 손쉬운 통합을 제공하는 가장 확실한 솔루션으로 자리를 차지하게 되었다.
　
　◇이더넷 성장배경과 10기가 이더넷 기술=이더넷은 네트워크 도입 초창기인 80년대에 데스크톱 컴퓨터들을 연결하는 에지(Edge)용 솔루션으로 출발했다. 당시에는 많은 태생적 문제점을 안고 있었기 때문에 오늘날과 같이 네트워크 백본 기술로 성장하리라고는 아무도 예상하지 못했다.

그러면 이더넷이 LAN(Local Area Network)을 넘어 MAN/WAN까지 확장할 수 있는 요인은 무엇인가.
　크게 세가지로 요약해 볼 수 있다. 첫째, 이더넷은 고속의 기술이다. 이더넷은 80년대 초 10Mbps에서 출발해 90년대 100Mbps, 1Gbps(1000Mbps) 그리고 2000년대 초에는 10Gbps(10000Mbps)로 계속 성장을 멈추지 않고 있다.
　둘째, 이더넷은 비용이 저렴하다. 네트워크 인프라 구축과 유지보수 비용이 경쟁 기술에 비해 크게 저렴하며 비용 대비 고성능을 제공하는 기술이다.
　셋째, 이더넷은 구현이 쉽다. 데스크톱 컴퓨터들을 연결하는 누구나 알고 있는 쉬운 기술이 동일하게 백본에 적용되기 때문에 구축 및 네트워크 운영이 쉽다.
　오늘날 인트라넷, 인터넷의 급속한 팽창은 엄청난 트래픽의 증가를 가져왔으며 서비스 제공자 및 기업 네트워크 운영자들은 이러한 대역폭의 부족을 해결할 고속의 네트워크 기술을 갈망하고 있다.
　현재 네트워크 운영자들은 대부분 백본 기술로 이더넷을 채택하고 있다. 백본 기술은 빠르게 기가 이더넷으로 이동하고 있지만 여전히 대역폭 부족은 해결되지 않은 상태다. 운영자들은 대역폭 부족을 해결하기 위해 링크 애그리게이션(802.1ad) 기능을 사용하지만 이 또한 장기적인 솔루션은 아니다.
　10기가 이더넷은 이더넷 대역폭(bandwidth) 계층구조의 맨 끝에서 기존 이더넷의 대부분의 특성을 그대로 가지고 기존 기가 이더넷 대비 10배 향상된 속도를 제공하면서, 손쉬운 마이그레이션 패스를 제공한다. 또한 네트워크 운영자가 요구하는 △손쉬운 마이그레이션(Migration) 제공 △저렴한 비용(구입 및 운영비 포함) △익숙한 관리 툴과 기술 △새로운 애플리케이션과 데이터 타입 지원 △네트워크 설계에 있어서의 융통성 △빠른 속도를 만족시킨다.
　이더넷 표준안을 제정했던 IEEE 802.3 워킹그룹 내 802.3ae 10GbE 태스크포스에서는 10기가에 대한 기술적인 표준안을 마련하고 있다. 이곳에는 100여개의 네트워크 관련 회사에서 250명 이상의 전문가들이 표준안 제정에 참여하고 있다. 99년 스터디 그룹이 형성된 후 완전한 표준안을 찾기 위해 분주하다. 이미 몇몇 장비업체는 지난해 2분기부터 10기가 이더넷 제품을 출시하고 있다.
　10기가 이더넷은 기존 10, 100, 1000Mbps에서 사용하고 있는 것과 동일한 통신방법을 사용한다. 즉 IEEE 802.3 이더넷 MAC(Media Access Control) 프로토콜, IEEE 802.3 이더넷 프레임 포맷, IEEE 802.3 프레임 사이즈 등을 지원한다. 이에 힘입어 10, 100, 1000Mbps에서 손쉽게 10기가로 마이그레이션할 수 있다. 10기가 이더넷은 기능적인 측면에서도 802.1p, 802.1Q, 802.1ad등을 지원한다.
　또한 10기가 이더넷에서는 풀 듀플렉스(Full duplex)만을 지원한다. 기존 1기가 이더넷이 하프(Half)와 풀 듀플렉스를 동시에 구현했지만 네트워크 운영자들이 풀 듀플렉스만을 사용하였기 때문이다.
　10기가 이더넷 표준의 광 인터페이스는 무엇인가. 이더넷 PHY(OSI Layer 1)는 미디어(광 혹은 동축)를 MAC(Media Access Control, OSI Layer 2) 프로토콜에 접속해 통신한다. 이더넷 아키텍처는 다시 OSI Layer 1 PHY를 PMD(Physical Media Dependent)와 PCS(Physical Coding Sublayer)로 세분화한다. PMD는 광 트랜시버를 PCS는 코딩 혹은 멀티 플렉싱 기능을 말한다.
　10기가 이더넷 스펙이 기존 이더넷과 다른 점의 하나는 바로 소넷(SONET) 프레임과 호환되는 광대역통신망(WAN) 인터페이스를 제공한다는 것이다. 10기가 이더넷은 LAN과 WAN 인터페이스가 동일한 PMD 타입을 공유하기 때문에 지원되는 최대 거리 등의 물리적 특징은 동일하다. 단지 시그널을 코딩하는 방법을 달리해 LAN PHY 와 WAN PHY로 분리한다.
　10기가 이더넷 LAN PHY가 기존 이더넷 특징을 그대로 지원하면서 속도를 향상시켰다면 WAN PHY는 10기가 이더넷에서 새롭게 추가된 획기적인 방식이다. WAN PHY는 소넷(SONET)·SDH 프레임을 지원하기 때문에 소넷망의 소넷 OC-192, SDH STM-64와 연동할 수 있다. 10기가 이더넷이 제공하는 속도와 소넷 OC-192(9.29Gbps)의 지원 속도는 약간의 차이가 있는데, 이는 10기가 이더넷 프레임 사이의 갭(IPG)을 조절함으로써 극복한다.
　10기가 이더넷 WAN PHY는 10Gbps OC-192c 링크에 비해 비용이 훨씬 저렴하다. WAN PHY 링크가 비동기 이더넷 링크기 때문이다. 즉 소넷 망 구현에 필요한 동기화를 위한 클로킹(clocking), 값비싼 서큐어티(circuitry), TDM 등을 지원하지 않고 레이저 스펙과 지터 요구사항을 완화하고 최소한의 기능인 OC-192 링크 스피드, 소넷 프레이밍, 라인 오버헤드 프로세싱만을 구현했다. 또한 지원되는 거리를 소넷 OC-192c 링크보다 짧게(40㎞) 만들어 비용을 낮췄다.
　그런데 소넷 OC-192c의 최소한 기능만을 10기가 이더넷 WAN PHY이 지원하기 때문에 소넷망과 완벽하게 호환된다고 말할 수는 없다. 따라서 소넷망에 접속할 때 직접 연동이 안되며 소넷 접속장치들인 소넷 ADMs, DWDM 트랜스폰더(Transponder), 옵티컬 리제너레이터(Optical Regenerator)를 필요로 한다.

　◇10기가 이더넷 향후 전망=10기가 이더넷은 투자 대비 효율면에서 소넷·SDH보다 훨씬 효과적인 솔루션이다. 그러나 10기가 이더넷의 시장 도입은 초기의 높은 가격(볼륨 및 기술적 요인)때문에 단기적으로는 인터넷 서비스 제공자(ISP)를 중심으로 완만하게 진행될 것으로 예상된다. 하지만 2003년 이후에는 기존 이더넷이 10Mbps에서 100Mbps로, 다시 1000Mbps로 발전해 나갔던 패러다임을 그대로 따라갈 것이기 때문에 급격하게 기존 기가 백본을 대체해 나갈 것으로 예상된다.
　현재 많은 대역을 필요로 하는 이미징(Imaging), CAD 및 CAM, 스토리지, 컴퓨터 모델링, 비디오 콘퍼런스 등 많은 대역을 필요로 하는 애플리케이션을 충분히 지원하기 위해 백본 트렁크 구간의 대역폭 확장이 필요하다. 이를 위해 MAN(Metro Area Network)을 중심으로 산재돼 있는 사무실을 연결할 때 10기가 이더넷이 요구되고, 향후 대역폭 확장의 목적으로 사용되고 있는 링크 애그리게이션(Link Aggregation)에 대한 대안으로 백본에 도입될 것이다.
　트래픽이 모아지는 병목 지점인 PoP(Point of Presence)간 연결을 위한 고대역에도 10기가 이더넷이 도입될 전망이다. 이로 인해 더 이상의 기가 이더넷 링크 애그리게이션( 802.1ad)이나 광 케이블의 소모를 막을 수 있다. 더 나아가 효율적인 자원 활용을 위해 10기가 이더넷을 DWDM 장비에 연결해 사용할 수도 있을 것이다.