라우터

[배경]

- 고가용성은 대체 경로를 지정해두고 지속적인 서비스를 가능하게 하는 방식

- 라우팅 이중화에는 HSRP(Host Standby Router Protocol), VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol), GLBP(Gateway Load Balancing Protocol)이 있음

[본문]

1. 개념

구분 설명
VRRP Active-Standby로 동작하는 게이트웨이 이중화 프로토콜
GLBP VRRP 기능에 Load Balancing 기능이 추가된 이중화 프로토콜

2.  구성도

VRRP GLBP

3.  특징

구분 설명
VRRP
-Virtual Redundancy Router Protocol
-Active Standby 구조로 동작
-Standby 장비는 Health Check Packet만 송신
-Load Balancing 불가
GLBP
-Gateway Load Balancing Protocol
-Active Standby 구조로 동작
-Standby 장비에서 트래픽 처리 가능
-Load Balancing 가능

4. VRRP와 GLBP 비교

구분 VRRP GLBP
OSI 계층 3계층 2계층
Load Balancing 불가 가능
표준 표준(IEEE) 비표준(Cisco)
동작방식 Active-Standby Active-Standby
IPv6 미지원 지원

5. 고려사항

- 장비 종속성 및 현장상황을 고려하여 설계 필요

- WAN영역에서 VRRP와 GLBP 활용 중

[끝]

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[배경]

- 컨테이너가 늘어남에 따라 배포/확장 및 관리를 자동화 해주는 플랫폼이 필요

본문]

1. 개념

 - 컨테이너를 쉽고 빠르게 배포/확장하고 관리하는 자동화 오픈소스 플랫폼

2.  구성도

쿠버네티스 구성도 [출처 : https://wiki.webnori.com/display/kubernetes/Kubernetes}

 

쿠버네티스 구성도 [출처 : https://velog.io/@ha0kim]

 

쿠버네티스 구성도 [출처 : https://wiki.webnori.com/display/kubernetes/Kubernetes}

3.  구성요소

구성요소 설명
kubectrl - 제어 명령을 위한 커멘드 라인 도구
Master - 클러스터 전체를 제어하는 시스템
Node - Master 서버와 통신읕 통해 실제 노드 생성/서비스 하는 컨포넌트

4. 특징

특징 설명
무중단 서비스 - 자가회복(Auto-scaling, Auto-replication 등) 기능으로 장애 회복
유연한 확장성 - 자원 사용률에 따른 유연한 자원 할당
뛰어난 이식성 - 컨테이너의 독립적인 구조를 통해 다른 클라우드로 쉽게 이식가능
효율적인 자원사용 - 서비스에 필요한 만큼의 자원 할당

5. Docker와 쿠버네티스의 비교

docker vs kubernetes [출처 : https://cloudify.co/blog/docker-vs-kubernetes-comparison/]

 

구분 Docker Kubernetes
Container Support Yes (Containerd) Yes (Containerd + CRI)
Persistent Storage Yes Yes
Container Cross-Platform Support No. Limited to Base Image Yes
99.9% Uptime NO Yes
Initial Complexity Low High
Auto-scaling NO Yes
Self-healing No Yes
Load-balanced NO Yes

*CRI :  Container Runtime Interface

CRI를 사용하여 컨테이너를 관리 [출처 : http://www.digipine.com/index.php?document_srl=42033&mid=hardware}
하이브리드 클라우드에서의 애플리케이션 확장 [출처: 멘텍]

 

6. 활용

- AI / 빅데이터 분석 플랫폼에 쿠버네티스를 활용

7. 쿠버네티스 도입의 장점

기획자 측면 설명
디지털 트랜스포메이션(DX) 기반 구축 - DX 실현을 위해서는 IT 서비스 개발 "속도"가 필수적인 조건
비용절감 - Guest OS에 대한 라이센스 제거 / 관리 비용 제거
Hybrid 클라우드 실현 - Private Cloud에 구축하여 Public Cloud로 즉시 이전 가능 
- Private Cloud와 Public Cloud를 단일한 기술과 운영 방법으로 관리
DevOps 기반 - 컨테이너는 DevOps CI/CD (Continuous Integration/Continuous Delivery)를 간소화

개발자 측면의 장점 [출처 : http://www.opennaru.com/openshift/container/benefits-of-kubernetes]

개발자 측면 설명
효율적 개발환경 구축 - 개발환경 구축 기간 단축 / OS가상화로 격리된 테스트 환경 구축
배포 편이성 - 이미지를 통한 빌드, 배포 자동화
- 개발자 환경/ 테스트 환경/ 스테이징 환경/ 운영 환경에 대한 일관성 보장으로 장애 요인 제거와 장애 원인 파악 시간 단축
민첩한 개발 - 컨테이너를 통한 짧은 주기로 요구사항 정의와 릴리즈를 반복하는 Agile Development 지원
서비스 무정지 환경 제공 - 서비스 정지 없이 시스템 운영이 가능하여 배포시간과 횟수에 대한 제약이 없음
마이크로서비스 아키텍처 - 마이크로 서비스는 컨테이너로 구성하고 배포, 운영하는 것이 매우 유리
DevOps 기반 - 컨테이너는 DevOps CI/CD (Continuous Integration/Continuous Delivery)를 간소화

Monolith과 Microservices 비교 [출처 : https://velog.io/@200ok]

운영자 측면 설명
낮은 오버헤드와 빠른 시작 - 최소한의 CPU와 메모리 만 사용하여 비용절감과 부하가 작아 고성능 제공
- Guest OS 가 없기 때문에 OS 부팅 없이 애플리케이션을 실행하여 빠른 시작 (호스트 OS 에서 프로세스로 실행)
높은 이동성 ( Portability) - Public Cloud (AWS, Azure, Google …)와 기업 내 에서 Linux 운영체제라면 어디서나 운영 및 이식이 용이함
구축 기간 단축 - 컨테이너 환경은 개발, 스테이징, 운영 환경을 단순한 복사로 구축하여 작업시간을 단축하고 일관성을 제공하여 환경에 의한 문제 원인 제거
장애 대응 - 배포, 시스템 유지보수, 장애 발생시 무정지 작업이 가능
- 컨터이너 이미지 단위로 배포하고 운영하기 때문에 장애시 전환 시간을 단축
- 이미지 형태의 배포로 환경 차이에 의한 장애원인 제거
클라우드 네이티브 운영 환경 실현 스케쥴링(Scheduling), 컨트롤링(Controlling) , 자가 복구(Self Healing), 오토 스케일링(Auto Scaling), 롤링 업데이트(Rolling Update)

[출처 : http://www.opennaru.com/openshift/container/benefits-of-kubernetes/)

 

<kubernetes THE DOCUMENTARY>

 

 

 

[끝]

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[배경]

- 안전성이 의심되는 시설물(C,D등급)을 대상으로 사물인터넷 기술을 활용한 붕괴 조기 감지 및 알림 서비스를 활용하여 재난위험시설물에 대해 각종 안전사고를 미연에 방지

오래된 건축물 [출처 : http://blog.lookandwalk.com/ko/blog/mazinguide/804]

- 위험시설물의 실시간 모니터링으로 주민의 소중한 생명과 재산을 보호

- 노후건축물 안전관리를 위해 IoT(사물인터넷)기반 안전관리 예·경보서비스 고도화를 수행중

구로구 스마트 안전관리시스템 [출처: 구로구]

 

[본문]

1. 개념

 - 사물인터넷(IOT)를 활용하여 안전관리 및 예 경보서비스를 수행하는 시스템

2.  구성도

IOT 전용 인프라 [출처 : http://www.spiretech.co.kr/new/iot_infra.php#design]
스마트 안전관리 시스템 [출처: 용산구]

3.  구성도

구성요소 설명
IOT Sensor -진동, 온도, 갈라짐, 기울기 측정
LoRaWAN -LoRa 무선기술을 바탕으로 광역 네트워크 제공
Application Platform -지리정보시스템(GIS)과 폐쇄회로(CCTV) 연동
Web/App Service -kubernetes를 활용한 Container 기반 Service

4. 요소기술

요소기술 설명
MQTT - 발행-구독(Publish-Subscribe) 기반의 메시지 송수신 프로토콜
LoRaWAN 자가망 - LoRa(Physical Layer) + WAN(Mac protocol Layer)
AI - 인공지능 기반으로 안전관리 예측을 수행
kubernetes - 클러스터 기반의 Container 관리 플랫폼 

지자체 자가망과 지자체 외부망 [출처 : http://www.spiretech.co.kr/new/iot_infra.php#design]

5. 스마트 안전관리 시스템 구축 이전과 이후 비교

구분 이전 이후
목적 붕괴조기 감지 및 알람 서비스
요소 기술 전문가에 의한 검침 AI, IOT
LPWA 없음 LoRa
외부망 연동 제한 가능
Web/App Service 제한 Container 기반 Service

6. 활용

- 2022년 구로구에서 IOT 및 AI를 활용한 "시설물 안전관리 시스템"을 개발 및 운용중

[끝]

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[Thread Procotol]

Thread [출처 : https://www.threadgroup.org/What-is-Thread/Thread-Benefits]

[배경]

지그비나 지웨이브처럼 별도의 게이트웨이나 변환 장치를 필요로 하지 않기 때문에 장비 구성을 심플하기 할 필요

Zigbee protocol [출처: https://www.rfwireless-world.com/Terminology/Difference-between-Zigbee-and-Thread.html]

 

상호운용성(Interoperability)이 중요해지면서 응용 계층(Application Layer)에 상관없이 사용할 수 있는 기술 필요

애플의 HomeKit이나 OCF는 물론 최근 주목받는 Matter에서도 사용할 수 있고 유럽의 KNX에서도 사용할 수 있는 기술 필요

Zigbee 3.0과 Thread Protocol Stack [출처 :  https://www.eejournal.com/]

 

 

[본문]

1. 개념

 - 사물인터넷을 위한 IPv6 기반의 저전력 메시 네트워크 기술

Thread Protocol Stack [출처 :  https://developer.qualcomm.com/]

 

2. Thread Network Architecture

Thread Network Architechure [출처 :  https://developer.qualcomm.com/]

구분 설명
Border Router
-다른 네트워크와의 연결성을 제공
Leader
-할당된 Router ID 레지스트리 관리
-자동 장애 조치를 위해 Leader의 정보는 다른 Thread Router들에 존재함
Thread Router
-네트워크 장치에 Routing 서비스 제공
-네트워크에 연결하려는 장치에 대한 연결 및 보안 서비스 제공
-절전모드로 전환되지 않게 설계
End Device
-종단장치

 

3. 요소기술

구분 설명
IP기반 메시지
-각 Thread 장치에 고유 주소 부여
6LowPAN
-IPv6를 저전력 통신
802.15.4
-802.15.4 MAC/PHY 활용
UDP
-빠르고 효율적인 비연결형

Thread Mesh Network [출처 :  https://developer.qualcomm.com/]

 

4. 특징

구분 설명
상호운용성
-ZigBee 클러스터 라이브러리가 스레드 네트워크를 통해 실행
확장성
-Mesh 네트워크 구현 가능
저전력
-Sleepy End Node를 활용한 저전력 동작
IP기반 통신
-6LowPAN 기반의 IP기반 통신

 

5. Zigbee와 Thread 비교

- Thread : 개별 디바이스가 IP를 지원 / Zigbee는 자체주소 사용

Zigbee vs Thread [출처: https://www.rfwireless-world.com/Terminology/Difference-between-Zigbee-and-Thread.html]

6. 동향

- matter에서 Zigbee대신 Thread를 표준으로 채용함

 

7. 지원하는 장치

- Apple homePod mini

- Google Nest Hub Max

- 와이파이 공유기 Eero Pro 6

 

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[matter 표준]

matter [출처 :&nbsp; https://csa-iot.org/all-solutions/matter/]

 

[배경]

- ZigBee Alliance는 csa(connectivity standards alliance)로 이름을 바꾸고 상호운용성(Interoperability)를 강조

csa(connectivity standards alliance)

 

 

- 파편화된 플렛폼에 따른 상호운용성(Interoperability) 부족

- 클라우드 의존에 따른 인터넷 비 접속시 사용자 불편 가중

파편화된 플렛폼 및 상호운용성 부족 [출처 : https://www.slideshare.net/honest72/matter-open-source-connectivity-standard-for-smart-home-and-io-t-20210709-sponsored-by-aqara-korea]

 

 

[본문]

1. 개념

 - 사물인터넷 플랫폼 간 상호운용성 달성을 위한 개방형 스마트홈 연동 표준

matter 계층 [출처: https://brunch.co.kr/@iotstlabs/226]

 

2. 응용 계층 표준 

- IPv6를 이용하여 개별 디바이스 구분

- 저속장비의 Thread, Zigbee, BLE에서는 6LowPAN 이용

Matter Protocol Stack&nbsp;[출처: https://brunch.co.kr/@iotstlabs/226]

3. 구현 가치

특징 설명
Simplicity - Easy to purchase and use
Interoperability - Devices from multiple brands work natively together
Reliability - Consistent and responsive local connectivity
Security - Robust and streamlines for developers and users

4. 주요 특징

특징 설명
Multi-Admin - 하나의 장치를 여러 플렛폼에 등록해서 사용가능
Multi-Dwelling - 빌트인 시스템과 세입자 소유 제품이 연동가능
서비스 중심 - 디바이스 보다 서비스 중심으로 생태계 조성가능
D2D 로컬화 - Thread / zigbee를 이용한 D2D 로컬 네트워크

Matter 주요기능 [출처 : https://www.slideshare.net/honest72/matter-open-source-connectivity-standard-for-smart-home-and-io-t-20210709-sponsored-by-aqara-korea]

 

5. 연결도

- matter와 Zigbee/Thread와 연결을 통해 Interoperability 구현

Matter와 Zigbee/Thread 연결도 [출처 : Aqara matter youtube]

 

6. 동향

- 22년부터 matter 지원 제품 출시 및 기존 제품 OTA 업그레이드

matter 지원 제품 [출처 :  https://csa-iot.org/all-solutions/matter/]

matter와 Thread 프로토콜 설명

 

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