“우주 정거장부터 최신 탱크까지”⋯‘50살’ 이더넷의 성장은 계속된다

이더넷(Ethernet)만큼 유용하고 성공적이며 궁극적으로 영향력을 미친 기술은 찾기 어렵다. 최근 50주년을 맞은 이더넷의 여정은 아직 끝나지 않았다. 
 

지난 1973년 밥 멧캐프와 데이빗 복스가 발명한 이래 이더넷은 계속 확장과 적응을 거듭해 왔다. 이젠 모든 업계의 컴퓨터 네트워킹에서 믿고 쓰는 계층 2 프로토콜이 됐다. 

썬 마이크로시스템즈(Sun Microsystems)와 아리스타 네트웍스(Arista Networks)의 공동 창업자이자 현재 아리스타 회장 겸 최고개발책임자인 안드레아스 베크톨셰임은 “이더넷의 가장 흥미로운 부분은 보편성이다. 해저와 우주를 포함해 그야말로 모든 곳에 사용됐다. 차량 내 카메라용 고속 이더넷 등 이더넷은 새로운 물리 계층과 함께 지금도 확장하고 있다. 현재 이더넷이 가장 큰 영향을 미치는 분야는 빠르게 증가하고 있는 상호 연결 AI/ML 클러스터를 포함해 대형 클라우드 데이터센터 내부다”라고 말했다.
 

광범위한 이더넷 응용 사례

유연성과 적응성은 이더넷 기술의 중요한 특징이다. 연결 기기든 컴퓨터든 상관 없이 모든 통신 네트워크에 기본적인 해답이다. 이는 거의 모든 경우에서 별도의 네트워크를 만들 필요가 없다는 의미다.

익스트림 네트웍스(Extreme Networks)의 시스템 엔지니어 미카엘 홈버그는 "코로나 사태가 발발했을 때 이더넷은 기업의 대응 방식에 중요한 부분이었다. 전 세계적인 코로나 발생으로 급작스럽게 원격 업무로 전환했던 때를 돌아보면, 이더넷의 가장 혁신적인 응용 사례는 분산된 직장 환경을 가능하게 하는 역할이었다"라고 말했다.

당시 기업이 원격 업무로 전환하면서 통신 서비스 업체들은 대역폭을 늘려야 했다. 홈버그는 “이런 수요는 기업 직원의 원격 근무와 학생의 온라인 수업 전환, 심지어 사회적 거리두기 의무화에 따라 늘어난 온라인 게이밍으로 인해 촉발됐다. 본질적으로, 인터넷에 사용되는 기본 기술인 이더넷 덕분에 사람들이 각자 집에서 편안하게 다양한 작업을 효율적으로 할 수 있었다”라고 말했다. 
 
이런 발전과 이더넷의 방대한 생태계는 국제 우주 정거장(ISS)부터 최신 F-35 전투기, 에이브람스(Abrams) 탱크, 해양 연구까지 특별한 응용 사례로 이어졌다. 이더넷 연합 회장이자 시스코의 엔지니어 피터 존스는 "이더넷은 우주정거장, 위성, 화성 임무 등 우주 탐사 분야에서 20년 이상 사용되고 있다. 이더넷을 통해 위성과 무인 탐사선 같은 차량과 장치 내부의 원격 측정장치, 통제장치, 카메라, 센서 등 임무에 필수적인 하부 시스템 간의 끊임없는 연결이 가능하다. 또한 이더넷은 지상과 우주간 양방향 통신의 핵심 부분이다”라고 말했다.

이어 "이더넷은 구형 컨트롤러 영역 네트워크(CAN) 프로토콜이나 로컬 상호연결 네트워크(LIN) 프로토콜보다 기능이 탁월했다. 덕분에 자동차와 드론을 포함한 차량 내 네트워크의 근간이 된 것은 물론, 대기 상태, 조류, 온도 등 주위 환경 모니터링이 가능한 무인항공기(UAV)와 무인 잠수정(UUV), 그리고 차세대 자율 감시 및 보안 시스템 등도 모두 이더넷에 의존한다”라고 덧붙였다.
 

이더넷의 진화는 계속된다

현재 IEEE P802.3dj 전담조직에서 차세대 이더넷 전기광학 신호 체계를 개발하고 있다. 이 조직을 이끄는 존 담브로시아에 따르면, 이더넷의 미래 가치는 이더넷 기능 향상 작업에 풀타임 투입되는 고급 인력의 규모만 봐도 알 수 있다. 담브로시아는 “이더넷의 발전 양상과 이더넷을 중심으로 업계 전체가 문제 해결에 나서는 모습은 매우 흥미롭다. 업계 전체의 이런 협업이 오랜 시간 계속되고 있으며 시간이 지날수록 더욱 강화될 것이다"라고 말했다.

이더넷에 대한 가장 큰 관심은 최고 속도가 얼마나 빨라지느냐지만, 상대적으로 속도가 느린 2.5Gbps, 5Gbps, 25Gbps 이더넷을 개발하고 개선하는 노력도 계속되고 있다. 이 영역에서 큰 시장이 만들어진 것도 이 때문이다.

델오로 그룹(Dell’Oro Group) 데이터센터 및 캠퍼스 이더넷 스위치 시장 조사 담당 VP 사메 부젤베네에 따르면, 지난 20년간 90억 개 이더넷 스위치 포트가 생산됐다. 시장 가격으로 4,500억 달러가 넘는다. 부젤베네는 “이더넷은 다양한 업계에 걸쳐 사물과 기기를 연결해 왔다. 더 중요한 것은 전 세계 사람을 연결하는 데 중추적인 역할을 수행해 왔다는 것이다"라고 말했다.

IEEE 웹 사이트를 보면, 향후 이더넷은 100 Gbps 파장 기반의 단거리 광학 상호연결, PTP 타임스탬핑 명확화, 자동차 광 멀티기가, 차세대 단쌍 시스템, 밀집 파장 분할 다중화(DWDM) 시스템을 통한 100Gbps, DWDM 시스템을 통한 400Gbps, 자동차용 10G+ 구리에 대한 연구 그룹 제안, 200 Gbps, 400 Gbps, 800 Gbps, 1.6 Tbps 이더넷 등으로 더 발전해 나갈 예정이다.

부젤베네는 “이더넷 제품군은 이더넷을 통한 전원공급(PoE), 단쌍 이더넷(SPE), 시간 민감 네트워킹(TSN) 등 혁신적으로 기술을 채용하며 빠른 속도로 계속 확장하고 있다”라고 말했다. 참고로 SPE는 한 쌍의 구리선을 통한 이더넷 전송 처리 수단에 대한 것이고, TSN은 네트워크 상에서 데이터의 정확하고 안정된 전달을 보장하는 표준이다.
 

최신 기술 진화의 기반도 이더넷

홈버그에 따르면, 가상 현실(VR)을 포함한 클라우드 서비스가 발전함에 따라 지연 관리가 무엇보다 중요해지고 있다. 홈버그는 “이 문제를 해결하려면 이더넷을 정밀 시간 프로토콜(PTP)과 함께 사용해 이더넷이 규정된 지연 목표를 가진 연결 기술로 진화해야 한다"라고 말했다.

동기화된 연산이 필수적인 대규모 분산 시스템을 지원하려면 대략 수백 나노 초의 시간 정밀성이 필요하다. 무선 통신 부문, 특히 5G 네트워크와 궁극적으로 6G 네트워크 영역에서도 필수적이다. 홈버그는 "지연 시간이 미리 규정된 이더넷 네트워크는 기업 LAN에서 특히 AI와 같은 기술의 요건을 해결하고 데이터센터에 걸쳐 GPU를 동기화하는 데 도움이 된다. 본질적으로, 이더넷의 미래는 새로 등장하는 기술 패러다임과 얽혀 그 패러다임의 기능과 진화 방식을 결정할 것이다”라고 말했다. 

AI 컴퓨팅 및 애플리케이션 발전을 위한 인프라에서도 핵심 역할을 하는 것은 역시 이더넷이다. 담브로시아는 "AI에는 저지연 연결을 지원하는 서버가 필수적이고, 고밀도 상호연결이 중요하다. 지연 시간이 문제가 되기 전에 작업을 더 빨리 처리해야 하기 때문이다. 이런 문제를 해결해야 추가적인 성능 개선을 기대할 수 있는데, 아직 이 부분에서 문제가 많다"라고 말했다.

특히 생성형 예술 작품과 같이 AI가 주도하는 새로운 서비스는 이더넷을 기본 통신 계층으로 사용하는 막대한 인프라 투자가 필요하다. 존스는 "AI와 클라우드 컴퓨팅의 확산은 이더넷의 지속적인 성장을 이끄는 중요한 요인이다. 이런 새로운 도구는 업무 환경 안팎으로 기술의 진화에 계속 성장의 동력을 제공할 것이다"라고 말했다.

심지어 무선 네트워크 확장에도 더 많은 이더넷이 필요하다. 시스코 네트워킹(Cisco Networking) SVP 그렉 도라이는 “애초에 유선이 없으면 무선도 있을 수 없다. 모든 무선 액세스 포인트에는 유선 인프라가 필요하다. 클라우드, AI, 기타 미래 기술을 구동하는 방대한 규모의 데이터센터는 모두 전선과 광섬유로 함께 연결돼 있으며 이는 결국 이더넷 스위치로 귀결된다”라고 말했다.

이더넷 전력 소비를 줄이는 것도 이더넷 발전의 중요한 이정표가 될 전망이다. 예를 들어 트래픽이 적을 때 링크를 비활성화 하는 에너지 효율형 이더넷(EEE) 같은 것은, 네트워크 트래픽이 비대칭적이거나 간헐적으로 통신이 이뤄지는 자동차 내부 등 전력 소비를 최소화해야 하는 환경에서 유용한다. 조지 짐머만은 “에너지 효율은 이더넷의 모든 분야에서 중요하며, 이더넷의 여러 발전 과정과도 긴밀하게 연관돼 있다. IT 분야에서의 이더넷의 보편성에 필적할 정도는 아니지만, 산업 제어 시스템과 기타 운영 기술이 포함되는 경우가 늘어나고 있다"라고 말했다.

이런 이더넷의 보편성 때문에 방대한 수의 IT 전문가가 이더넷에 대한 교육을 받고 있다. 이런 점은 현재 독점 프로토콜을 사용하는 분야에서 매력적이다. 독점 프로토콜에 익숙한 전문가는 상대적으로 적기 때문에 기업은 이런 전문가에 의존하는 대신 훨씬 더 큰 인력 풀과 수십년에 걸쳐 발전된 이더넷을 선택해 많은 이점을 누릴 수 있다. 짐머만은 “이더넷이 엔지니어링 세계의 구축 기반이 된 것도 이 때문이다"라고 말했다.

이런 여러 가지 정황을 보면, 앞으로도 이더넷 기술은 계속해서 발전하고 여러 용도로 확장할 것이다. 도라이는 “어떤 미래를 맞이하든 밥 멧캐프가 발명한 이더넷은 계속해서 모든 것을 연결할 것이다. 심지어 밥 본인이 알아보지 못할 형태가 될 수도 있다. 예를 들면 이더넷 60주년이 되면 내가 하고 싶은 말을 하도록 훈련된 내 아바타가 이더넷을 통해 이동해 모습을 드러낼 지도 모른다"라고 말했다.
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