Future Internet

AI 네트워킹 중간범위 — 노션 강의 노트를 옵시디언용으로 정리한 노트.

미래 인터넷이란 (Why)

증가하고 변화하는 요구

• 네트워크/디바이스/서비스/애플리케이션에 대한 사용자 제어 증가.
• 사물(TV/PC/스마트폰/센서/드론 등)의 상호 연결.
• 네트워크/디바이스/서비스의 융합(지능형 교통 시스템, 스마트 그리드, 스마트 시티, 페이스북, 유튜브 등).
• 이동성 / 보안.

현재 기술은 크게 개선될 수 있고, 또 반드시 개선되어야 한다

• 확장성과 더 높은 유연성을 위해.
• 더 나은 보안을 위해.
• 더 높은 성능과 더 많은 기능을 위해.

⇒ 기존 인터넷만으로는 부족한 이유.

• 현재 인터넷이 직면한 문제를 해결하려면, 현재 아키텍처의 기반이 되는 근본적인 가정과 설계 결정을 재고할 필요가 있다.
• 지난 30년간 인터넷은 점진적(진화적) 접근으로 매우 성공적이었으나, 이제 현재 아키텍처에서는 실험을 하기 어렵거나 불가능한 지점에 도달하고 있다. → 클린 슬레이트 접근을 탐색할 시점.

시스템 발전/변화의 두 가지 접근

구분	진화적 접근 (Evolutionary / Incremental)	혁신적 접근 (Revolutionary / Clean-slate)
방식	점진적 패치로 한 상태에서 다른 상태로 이동	새로운 핵심 원칙 기반으로 처음부터 재설계
목표	유사 기능 제공	더 나은 추상화 및/또는 성능 제공
대표 기술	소프트웨어 정의 네트워킹(SDN), 오버레이 네트워크	정보 중심 네트워킹(ICN)

진화적 접근 (Evolutionary / Incremental)

• 작동 원리: 기존 TCP/IP 구조를 유지하고 위에 기능을 “덧붙임”.
  • 예) SDN → 제어/데이터 plane 분리, Overlay → 기존 네트워크 위에 논리 네트워크.
• 왜: 기존 인프라가 전 세계 규모로 너무 크고, 완전 교체 비용이 매우 크기 때문.
• 장점: 현실적, 점진적 배포 가능.
• 단점: 근본 문제 해결 불가, 구조적 한계 유지.

혁신적 접근 (Revolutionary / Clean-slate)

• 작동 원리: 네트워크를 처음부터 다시 설계. “Host 중심 → 정보 중심”으로 전환.
  • 대표: ICN (Information-Centric Networking).
• ⇒ 요즘은 **Intent-Based Networking (의도 기반 네트워킹)**으로 넘어가는 추세.
  • 사람이 “무엇을 하고 싶은지” 의도를 표현하면, 네트워크가 알아서 설정을 만드는 구조.

주요 기술

SDN (Software Defined Networking, 소프트웨어 정의 네트워킹)

• 네트워크 **제어(control)**가 전달(forwarding) 기능으로부터 분리되며, 직접 프로그래밍 가능하다.
• 네트워크 지능은 소프트웨어 기반 컨트롤러에 중앙화된다.
• 네트워크는 자동화된 소프트웨어를 통해 관리·보안·최적화될 수 있다.
• ⇒ 네트워크를 장비가 아니라 소프트웨어로 제어.

오버레이 네트워크 (Overlay Network)

• 다른 네트워크 위에구축된 네트워크.
• 오버레이 노드들은 가상(논리적) 링크로 연결된다.
• LISP (Locator/ID Separation Protocol, 위치자/식별자 분리 프로토콜): IP 주소를 **라우팅 위치자(locator)**와 **엔드포인트 식별자(identifier)**로 분리한다.
• ⇒ 기존 물리 네트워크 위에 가상의 네트워크를 하나 더 만든다.

ICN (Information-Centric Networking, 정보 중심 네트워킹)

• 네트워크 아키텍처의 클린 슬레이트(깨끗한) 설계.
• 네트워크의 중심은 호스트가 아니라 **이름이 부여된 정보(named information)**이다.
• CCN (Content-Centric Networking, 콘텐츠 중심 네트워킹)– ICN의 구체적인 변형.

미래 인터넷 연구 목표

• 미래 인터넷은 증가하는 요구를 만족시키기 위한 인터넷 아키텍처의 클린 슬레이트 설계.
• 미래 인터넷의 관리(management) 문제또한 설계 단계에서부터 고려되어야 한다.
• 연구 목표: 새로운 네트워크 아키텍처 설계, 실험적 시설(testbed) 구축.
• ⇒ 설계 단계부터: 관리 가능성 / 모니터링 / 보안 / 자동화를 고려.

인터넷 성장의 역사 (4단계)

단계	시기	특징
1단계	1980–1991	연구·학술 중심
2단계	1992–1997	초기 공공 인터넷
3단계	1998–2005	국제 공공 인터넷
4단계	2006–?	미래 인터넷을 위한 도전

• 1단계 (연구·학술, 1980–1991): 프로토콜 논쟁(TCP/IP), NSF가 주도 (NSFNet1 “슈퍼컴퓨터 네트워크”, NSFNet2 “일반화된 인터넷”). IETF가 RFC 등 개방형 표준 생성.
• 2단계 (초기 공공, 1992–1997): FNC가 ISP의 정부 지원 인터넷 상호 연결 허용. NCSA가 팀 버너스-리의 WWW 채택. 모자이크·넷스케이프브라우저로 전체 화면 애플리케이션 환경으로 전환. 30여 개 대학 단체(UCAID) → 이후 Internet2.
• 3단계 (국제 공공, 1998–2005): 국내·국제적 임계 규모 성장. 2000년 정점 후 붕괴된 **인터넷 주식 거품(버블)**이 촉진. 광섬유 대역폭 기가비트화(xDSL, FTTH 등). 음성·데이터·비디오 통합의 기반 마련.
• 4단계 (도전, 2006–?): 인터넷이 성숙한 전 세계적 보편 네트워크가 됨. 정책 이슈로 **망 중립성(Net Neutrality)**부상 — 일부 통신사가 애플리케이션·기업별로 추가 요금을 부과하려 함. 차별이 있었다면 네트워크의 가치는 증가하지 못했을 것이며, 통신사 캠페인이 성공하면 저렴한 광대역 접근 발전이 지연될 것.

인터넷은 “연구용 → 상용화 → 글로벌 확장 → 구조적 한계” 단계로 발전했다.

현재 인터넷의 장/단점

장점

• 견고성(robustness): 초기 설계 목표. 다중 장애로부터의 복구를 강제하진 않지만, 필요로 하는 사용자에게 서비스를 제공.
• 개방성(openness): 낮은 진입 장벽, 표현의 자유, 어디서나 접근 가능.

단점

• “잘못된 것은 없지만 충분히 잘된 것도 없다.”
• 네트워크 애플리케이션의 광범위·다양한 특성이 많은 기능을 요구하지만, 현재 아키텍처는 이를 지원하지 못함.
• 예: 높은 대역폭-지연 곱(BDP) 네트워크용 TCP 변형, 무선 네트워크에서의 TCP 연구, 크로스 레이어 최적화 노력.
• ⇒ 인터넷은 잘 만든 구조지만, 지금의 요구사항에는 부족.

인터넷의 도전 과제

• 보안: 사용자·개발자·운영자 모두의 우려.
• 이동성: 모바일 애플리케이션·서비스 지원 부족.
• 신뢰성 및 가용성: ISP가 사용자 기대를 충족해야 하는 과제.
• 문제 분석: 인터넷 디버깅 도구가 제한적.
• 확장성: 예) 라우팅 시스템.
• 서비스 품질(QoS): 다양한 수준의 QoS를 어디에 어떻게 통합할지 불분명.
• 경제성: 네트워크·서비스 운영자의 지속적 수익 창출 문제.

미래 인터넷의 요구사항

• 높은 가용성을 가진 정보 전달.
• 검증 가능한 보안성을 가진 정보 전달.
• 이동성 지원.
• 상호 운용 유연성과 확장성.
• 확장 가능하고 통합된 네트워크 지원.
• 계층 간 상호작용의 명시적 지원.
• 데이터와 제어의 분산.

미래 인터넷과 인공지능

• 위 미래 인터넷 요구사항들(가용성·보안·이동성·확장성·통합·계층 간 상호작용·데이터/제어 분산)에 인공지능을 어떻게 적용할 것인가가 핵심 연구 방향.