1. 리전 및 AZ 네트워크 설계 개요
- 리전: 여러 AZ로 구성되며, 물리적으로 독립적인 데이터 센터 클러스터입니다.
- AZ: 동일 리전에 속한 개별 데이터 센터 그룹으로, 서로 다른 전력, 냉각, 네트워크 장비를 사용하는 독립적인 인프라입니다.
- AZ 간의 연결은 리전 내에서 고성능 네트워크를 통해 이루어지며, 리던던시와 높은 대역폭을 제공해야 합니다.
2. 네트워크 설계의 주요 요소
1) 고속 백본 네트워크 구축
- 리전 내 AZ 간 네트워크 연결:
- 각 AZ는 최소 2개 이상의 독립적인 광섬유 경로로 연결됩니다.
- 고속 전용 백본 네트워크(예: 100Gbps 이상)를 활용하여 낮은 지연 시간과 높은 대역폭 제공.
- DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 기술을 사용하여 여러 데이터 스트림을 단일 광섬유에서 전달.
- 리전 간 네트워크 연결:
- 글로벌 네트워크와 연결되는 백본을 통해 리전 간 트래픽을 지원.
- 전용 MPLS 네트워크 또는 SD-WAN 기술 사용으로 안정성과 확장성 제공.
2) 리던던시 및 페일오버
- 각 AZ는 독립적인 네트워크 라우팅 및 전송 경로를 유지해야 하며, 단일 장애 지점(SPOF)을 제거.
- AZ 간 연결에 대해 이중화 네트워크 구성:
- 네트워크 링크 이중화.
- 라우터 및 스위치의 활성-대기 또는 활성-활성 설정.
- 자동 페일오버를 위한 동적 라우팅 프로토콜(BGP, OSPF 등) 활용.
3) 저지연 및 고가용성
- AZ 간의 네트워크는 단일 홉 수준으로 구성하여 최적의 지연 시간(1~2ms 이하)을 보장.
- 애니캐스트(Anycast) 네트워크 설정으로 최적의 라우팅 경로를 제공.
4) 보안
- AZ 간 트래픽에 대해 **암호화된 연결(IPSec)**을 제공.
- 분리된 네트워크 VLAN/VXLAN을 활용하여 각 AZ의 트래픽 격리.
- 네트워크 방화벽 및 DDoS 방어 시스템을 구축.
5) 네트워크 확장성
- 스파인-리프 아키텍처 사용:
- 스파인 노드가 AZ 간 연결을 담당하고, 리프 노드가 데이터 센터 내 서버와 연결.
- 스파인 노드의 추가를 통해 손쉽게 확장 가능.
- SDN(Software-Defined Networking) 활용:
- 중앙 관리 시스템을 통해 트래픽 흐름 제어 및 네트워크 정책 자동화.
- 네트워크의 유연성과 확장성을 극대화.
6) 데이터 전송 최적화
- 데이터 복제를 위한 Cross-AZ 데이터 싱크 설계:
- 저지연의 네트워크를 통해 실시간 또는 비동기 데이터 복제.
- 데이터 복제 시 대역폭 제어(QoS, Traffic Shaping)를 통해 네트워크 혼잡 방지.
- 캐시 및 CDN(Content Delivery Network)을 활용하여 응답 속도 최적화.
3. 설계 시나리오 예시
리전 내 AZ 간 연결
- 각 AZ는 최소 3개의 스파인 노드로 연결되며, 모든 스파인은 다른 AZ로 연결된 전용 광섬유 링크를 갖습니다.
- 각 AZ는 로컬 스위치-라우터 레이어를 통해 내부 데이터를 관리하며, 외부 트래픽은 스파인 레이어로 전달.
- SDN 기반 네트워크 컨트롤러는 동적 경로 제어 및 정책 관리 담당.
리전 간 연결
- 리전 간 연결은 AWS Direct Connect와 같은 전용 백본 네트워크를 통해 이루어지며, 멀티플 경로를 제공하여 전송 안정성 확보.
- 트래픽 최적화를 위해 글로벌 로드 밸런서 및 멀티리전 DNS를 사용.
4. 구현 도구 및 기술
- 하드웨어: 고성능 스위치 및 라우터(Cisco Nexus, Juniper MX 등).
- 네트워크 기술:
- MPLS, DWDM, VXLAN.
- SD-WAN 및 SDN.
- 보안 솔루션:
- 네트워크 암호화(IPSec, TLS).
- 방화벽 및 IDS/IPS.
- 오케스트레이션 및 자동화:
- Terraform, Ansible.
- Cisco ACI 또는 VMware NSX.
5. 추가 고려 사항
- 지역별 규제 및 법규를 준수하여 데이터 관리.
- 네트워크 설계의 지속적인 모니터링 및 업그레이드를 위한 NOC(Network Operations Center) 운영.
- DDoS 방어 및 트래픽 분석 도구(예: AWS Shield, Arbor Networks) 사용.