네트워크 기능 가상화

가상 네트워크 기능(VNF)은 네트워크 기능 가상화(NFV) 아키텍처의 핵심 구성 요소로, 기존의 전용 하드웨어 어플라이언스에서 수행되던 네트워크 기능을 소프트웨어 형태로 구현한 것을 의미한다. 이 소프트웨어는 가상 머신(VM)이나 컨테이너와 같은 가상화 환경에서 실행된다. VNF는 네트워크 서비스의 기본적인 구성 블록 역할을 하며, 여러 VNF를 서비스 체인으로 연결하여 복잡한 네트워크 서비스를 구성할 수 있다.

VNF의 범주에는 다양한 네트워크 요소가 포함된다. 대표적인 예로는 라우터, 방화벽, 로드 밸런서, 와이드 에어리어 네트워크(WAN) 가속기, 세션 경계 컨트롤러(SBC), 진화된 패킷 코어(EPC) 등이 있다. 이러한 기능들은 모두 독립적인 소프트웨어 인스턴스로 패키징되어, 필요에 따라 NFV 인프라스트럭처(NFVI) 상에 배포되고 관리된다.

VNF의 구현은 일반적으로 다음 세 가지 주요 요소로 구성된다.

VNF는 전통적인 물리적 네트워크 기능(PNF)에 비해 상당한 유연성을 제공한다. 서비스 제공자는 표준 서버 상에서 VNF 인스턴스를 신속하게 생성, 확장, 축소 또는 종료할 수 있어, 트래픽 수요 변화에 탄력적으로 대응할 수 있다. 또한, 하드웨어에 종속되지 않기 때문에 서비스 업데이트나 새로운 기능 도입이 소프트웨어 업그레이드만으로 가능해져 혁신 속도가 가속화된다.

NFV 인프라스트럭처(NFVI)는 가상 네트워크 기능(VNF)이 실행되는 물리적 및 가상 리소스의 전체 집합을 의미한다. NFVI는 클라우드 컴퓨팅 데이터 센터의 개념을 차용하여, 네트워크 서비스를 위한 범용 하드웨어 기반의 가상화 플랫폼을 제공한다. 이는 전통적인 통신 네트워크가 의존하던 전용 어플라이언스(하드웨어)에서 소프트웨어 중심의 유연한 아키텍처로의 전환을 가능하게 하는 물리적 토대이다.

NFVI는 크게 컴퓨팅, 스토리지, 네트워킹의 세 가지 하위 영역으로 구성된다. 컴퓨팅 하드웨어는 범용 서버(x86 아키텍처 기반)를 포함하며, 스토리지 하드웨어는 다양한 저장 장치를 의미한다. 네트워킹 하드웨어는 스위치, 라우터 등 물리적 네트워크를 구성하는 장비들이다. 이 모든 물리적 리소스는 가상화 계층(예: 하이퍼바이저 또는 컨테이너 런타임)에 의해 추상화되고 풀(Pool)로 관리되어, 필요에 따라 VNF에 할당된다.

NFVI의 구성 요소는 다음과 같이 구분하여 설명할 수 있다.

NFVI의 설계 목표는 높은 가용성, 탄력적 확장성, 그리고 다중 테넌트(Multi-tenancy) 지원이다. 이를 통해 서비스 제공자는 하나의 공통 물리적 인프라 위에 여러 고객을 위한 독립적인 가상 네트워크 인스턴스를 효율적으로 운영할 수 있다. NFVI의 성능과 안정성은 전체 NFV 시스템의 핵심 요소로, 지연 시간, 처리량, 장애 복구 능력 등이 중요한 평가 기준이 된다.

NFV 관리 및 오케스트레이션(NFV Management and Orchestration, MANO)은 가상 네트워크 기능(VNF)과 이를 지원하는 NFV 인프라스트럭처(NFVI)의 수명 주기를 관리하고, 네트워크 서비스를 자동으로 구성 및 조정하는 프레임워크이다. 이는 ETSI가 정의한 NFV 아키텍처의 핵심 관리 계층으로, 물리적 네트워크 장비의 수동 구성에서 벗어나 소프트웨어 기반 네트워크 서비스의 자동화된 배포와 운영을 가능하게 한다.

MANO 프레임워크는 주로 세 가지 기능적 블록으로 구성된다. NFV 오케스트레이터(NFVO)는 네트워크 서비스 수준의 오케스트레이션을 담당한다. 이는 VNF 포워딩 그래프를 포함한 네트워크 서비스의 수명 주기(인스턴스화, 확장, 종료 등)를 관리하고, NFVI 자원에 대한 전역적 관리를 수행한다. VNF 매니저(VNFM)는 하나 이상의 특정 VNF 인스턴스의 수명 주기(시작, 중지, 업데이트, 확장/축소 등)를 관리한다. NFVI 매니저는 가상화 계층과 컴퓨트, 스토리지, 네트워크 자원을 포함한 NFVI의 관리와 운영을 담당하며, 일반적으로 하이퍼바이저 또는 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼(예: Kubernetes)과 상호작용한다.

이 세 요소는 상호 연동되어 작동한다. 예를 들어, 새로운 서비스를 배포할 때 NFVO는 서비스 템플릿을 분석하여 필요한 VNF와 네트워크 연결을 결정한 후, VNFM에게 특정 VNF의 인스턴스 생성을 지시한다. VNFM은 차례로 NFVI 매니저에게 가상 머신 또는 컨테이너와 같은 가상화 자원의 할당을 요청한다. 이러한 자동화된 워크플로우는 서비스 배포 시간을 기존 수일에서 수분 단위로 단축시키는 데 기여한다[2].

MANO의 구현은 상용 솔루션과 오픈 소스 프로젝트를 통해 이루어진다. 주요 통신사들은 주로 상용 MANO 플랫폼을 도입하는 반면, Open Source MANO(OSM)나 Open Network Automation Platform(ONAP)과 같은 오픈 소스 프로젝트는 업계 표준 구현과 생태계 확장에 중요한 역할을 한다.

네트워크 기능 가상화는 전통적인 전용 하드웨어 어플라이언스에 종속된 네트워크 서비스를 소프트웨어로 분리함으로써 뛰어난 유연성을 제공한다. 이는 서비스 제공자가 특정 벤더의 장비나 복잡한 물리적 설치 과정 없이도 새로운 네트워크 기능을 신속하게 배포하고 변경할 수 있게 한다. 예를 들어, 가상화된 CPE 서비스를 도입할 때 고객 사이트에 새 장비를 배송하고 설치하는 대신, 중앙 데이터 센터에서 소프트웨어 인스턴스를 활성화하는 것만으로 서비스를 즉시 제공할 수 있다. 이러한 소프트웨어 중심의 접근 방식은 서비스 체인을 동적으로 재구성하고, 시장 요구나 트래픽 패턴 변화에 빠르게 대응할 수 있는 기반을 마련한다.

확장성 측면에서 NFV는 수직적 및 수평적 확장을 모두 용이하게 한다. 수직적 확장은 단일 가상 머신에 더 많은 컴퓨팅 자원(CPU, 메모리)을 할당하여 가상 네트워크 기능의 성능을 높이는 것을 의미한다. 더 중요한 것은 수평적 확장으로, 트래픽 증가에 대응하기 위해 동일한 VNF의 추가 인스턴스를 자동으로 생성하고 배포하는 오케스트레이션이 가능해진다. 이는 클라우드 컴퓨팅의 탄력적 확장 원리를 네트워크 영역에 적용한 것이다.

이러한 유연성과 확장성은 결국 서비스 제공자의 운영 효율성을 극대화하고, 신규 서비스 출시 시간을 단축하며, 자원 활용도를 최적화하는 데 기여한다. 이는 네트워크를 더욱 민첩하고 비즈니스 주도적인 인프라로 변모시키는 핵심 동력이다.

네트워크 기능 가상화의 도입은 자본 지출과 운영 지출 모두에서 비용 절감 효과를 가져온다. 기존에는 각 네트워크 기능마다 전용 하드웨어 어플라이언스를 구매, 설치, 유지보수해야 했으나, NFV는 상용 서버와 스토리지를 기반으로 한 표준화된 NFV 인프라스트럭처 위에서 소프트웨어 형태의 가상 네트워크 기능을 실행한다. 이로 인해 장비 구매 비용이 절감되고, 공간과 전력 소비도 줄어든다.

운영 측면에서는 자원의 효율적인 통합과 자동화된 관리가 비용 효율성을 높인다. 여러 VNF가 동일한 물리적 자원을 공유하며, 수요에 따라 자원을 동적으로 할당하거나 회수할 수 있어 자원 활용도가 극대화된다. 또한, 새로운 서비스의 배포나 기존 서비스의 확장이 소프트웨어 업데이트를 통해 이루어지므로, 물리적 장비의 교체나 현장 작업에 따른 시간과 비용을 크게 절약할 수 있다.

비용 구조의 변화는 다음과 같이 요약할 수 있다.

장기적으로는 서비스 사슬이 단순화되고, 벤더 종속성이 줄어들어 더 경쟁적인 가격 환경이 조성된다는 점도 비용 효율성 제고에 기여한다.

서비스 배포 가속화는 네트워크 기능 가상화의 핵심 장점 중 하나이다. 기존의 물리적 어플라이언스 기반 네트워크에서는 신규 서비스 도입을 위해 하드웨어 선정, 구매, 배송, 설치, 구성 및 테스트에 수주에서 수개월에 이르는 긴 시간이 소요되었다. 이는 시장 요구에 신속하게 대응하는 데 큰 걸림돌이 되었다.

NFV는 이러한 프로세스를 획기적으로 단축시킨다. 네트워크 기능이 소프트웨어 형태(가상 네트워크 기능)로 패키징되므로, 필요한 서비스를 NFV 관리 및 오케스트레이션 플랫폼을 통해 몇 분 내에 자동으로 배포하고 구성할 수 있다. 운영자는 중앙 관리 콘솔에서 템플릿을 선택하고 배포 명령을 내리는 것만으로 전 세계 여러 데이터 센터에 서비스를 즉시 론칭할 수 있다.

이러한 가속화는 서비스 체인링에도 큰 이점을 제공한다. 예를 들어, 가상화된 방화벽, 침입 탐지 시스템, 로드 밸런서 등 여러 VNF를 조합하여 복잡한 서비스 체인을 구성할 때, 각 기능의 물리적 배치와 연결에 신경 쓸 필요 없이 소프트웨어 정책만으로 유연하고 빠르게 구축할 수 있다. 이는 신규 서비스의 시장 출시 시간을 대폭 앞당기고, 실험적 서비스나 지역별, 계절별 수요 변동에 따른 신속한 서비스 확장 및 축소를 가능하게 한다.

유럽 전기 통신 표준 협회(ETSI)는 네트워크 기능 가상화의 표준화를 주도하는 핵심 기구이다. ETSI는 2012년에 주요 통신 서비스 제공업체를 중심으로 NFV 산업 규격 그룹(ISG)을 설립하여 NFV의 참조 아키텍처, 요구사항, 용어 정의 등을 체계적으로 표준화하는 작업을 시작했다[3]. 이 그룹의 주요 목표는 다중 벤더 환경에서의 상호 운용성을 보장하고, 시장의 파편화를 방지하며, NFV 기술의 광범위한 채택을 촉진하는 것이다.

ETSI NFV ISG가 제시한 참조 아키텍처는 NFV 시스템의 기본적인 구성 요소와 이들 간의 인터페이스를 정의한다. 이 아키텍처는 크게 세 가지 주요 영역으로 구분된다.

• 가상 네트워크 기능(VNF): 실제 네트워크 서비스를 제공하는 소프트웨어 인스턴스

• NFV 인프라스트럭처(NFVI): VNF가 실행되는 가상화 리소스(컴퓨팅, 스토리지, 네트워킹)의 집합

• NFV 관리 및 오케스트레이션(MANO): NFVI와 VNF의 수명 주기 관리를 담당하는 프레임워크

ETSI는 이 아키텍처를 기반으로 한 일련의 표준 문서(ETSI GS NFV 시리즈)를 지속적으로 발행하고 개정하며, 기술의 발전을 반영하고 있다. 이러한 표준화 작업은 네트워크 운영자에게 벤더 종속성을 줄이고, 유연한 서비스 구성과 운영 효율성을 달성할 수 있는 기반을 제공한다.

ETSI NFV 표준화 기구에서 정의한 NFV 참조 아키텍처는 가상 네트워크 기능, NFV 인프라스트럭처, NFV 관리 및 오케스트레이션이라는 세 가지 핵심 구성 요소로 이루어져 있다. 이들은 논리적으로 분리되어 있으며, 표준화된 인터페이스를 통해 상호작용한다.

각 구성 요소의 주요 역할은 다음과 같다.

이 아키텍처에서 NFV 오케스트레이터는 전체 네트워크 서비스의 수명 주기(온보딩, 인스턴스화, 확장, 종료 등)를 관리한다. VNF 매니저는 특정 VNF 인스턴스의 수명 주기를 책임지며, 가상화 인프라스트럭처 매니저는 NFVI 내의 컴퓨팅, 스토리지, 네트워크 자원을 제어하고 모니터링한다. 이러한 분리된 구조는 서비스 제공자에게 벤더 종속성을 줄이고, 다중 벤더 환경에서의 상호운용성을 보장하는 데 기여한다.

NFV 구현의 핵심은 가상화 기술을 통해 네트워크 기능을 물리적 하드웨어에서 분리하는 것이다. 이는 주로 하이퍼바이저 기반의 가상 머신(VM)과 컨테이너 기술을 통해 이루어진다. 하이퍼바이저는 단일 물리 서버 상에 여러 개의 독립적인 가상 머신을 생성하고 실행할 수 있게 하는 소프트웨어 계층이다. 각 VM은 자체 운영 체제, CPU, 메모리, 네트워크 인터페이스를 갖추어, 전통적인 네트워크 어플라이언스를 소프트웨어 형태로 패키징한 가상 네트워크 기능(VNF)을 실행하는 데 널리 사용된다. 이 방식은 강력한 격리성을 제공하여 다양한 VNF를 안정적으로 동시에 운영할 수 있게 한다.

최근에는 컨테이너 기술이 NFV 환경에서 중요한 대안으로 부상하고 있다. 컨테이너는 하이퍼바이저와 달리 게스트 운영 체제를 필요로 하지 않으며, 호스트 운영 체제의 커널을 공유하면서 애플리케이션과 그 실행에 필요한 모든 라이브러리 및 종속성을 패키지로 묶는다. 이로 인해 컨테이너는 일반적으로 VM에 비해 더 가볍고 빠르게 시작되며, 시스템 자원을 더 효율적으로 사용한다. 도커(Docker)와 쿠버네티스(Kubernetes)는 컨테이너의 생성, 배포, 관리를 위한 대표적인 플랫폼이다.

두 기술의 주요 특징을 비교하면 다음과 같다.

NFV 환경에서는 애플리케이션의 요구사항에 따라 두 기술을 선택적으로 혼용하기도 한다. 예를 들어, 고성능이 요구되는 코어 네트워크 기능은 VM에서, 신속한 배포와 확장이 중요한 엣지 서비스는 컨테이너에서 실행하는 하이브리드 접근 방식이 점차 확산되고 있다.

소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)은 네트워크 기능 가상화(NFV)와 함께 현대 네트워크 혁신의 핵심 축을 이룬다. 두 기술은 상호 보완적인 관계에 있으며, 종종 결합되어 더욱 유연하고 자동화된 네트워크 인프라를 구축하는 데 활용된다. NFV는 네트워크 기능을 소프트웨어로 가상화하여 물리적 어플라이언스에서 분리하는 데 초점을 맞춘다면, SDN은 네트워크의 제어 평면(Control Plane)과 데이터 평면(Data Plane)을 분리하여 중앙 집중식으로 네트워크 트래픽을 프로그래밍 가능하게 관리하는 데 초점을 맞춘다.

NFV와 SDN의 연동은 네트워크 서비스의 종단 간 자동화와 효율성을 극대화한다. NFV가 제공하는 가상화된 네트워크 기능(VNF) 인스턴스들 사이의 트래픽 흐름은 SDN 컨트롤러에 의해 동적으로 제어되고 최적화될 수 있다. 예를 들어, 새로운 가상화된 방화벽(vFirewall) 서비스가 NFV 환경에 배포되면, SDN 컨트롤러는 네트워크 정책에 따라 해당 트래픽이 반드시 vFirewall을 통과하도록 스위치의 흐름 테이블(Flow Table)을 자동으로 재구성한다. 이는 서비스 체이닝(Service Chaining)을 효율적으로 구현하는 데 필수적이다.

표준화 기구인 ETSI는 NFV 아키텍처 내에서 SDN의 역할을 명시하고 있다. NFV 관리 및 오케스트레이션(NFV-MANO) 프레임워크는 SDN 컨트롤러와 상호작용하여 가상 네트워크의 연결성을 관리할 수 있다. 일반적인 연동 방식은 다음과 같다.

이러한 연동을 통해 네트워크 운영자는 물리적 및 가상 자원을 통합적으로 제어할 수 있으며, 서비스 배포 시간을 단축하고 네트워크 자원의 활용도를 높일 수 있다. 결과적으로 NFV와 SDN의 결합은 클라우드 컴퓨팅 환경에 적합한 탄력적이고 소프트웨어 중심의 네트워크 인프라를 실현하는 데 기여한다.

가상화된 CPE는 기존의 물리적 고객 구내 장비를 소프트웨어 형태로 가상화하여 중앙 데이터 센터나 네트워크 에지에 배포하는 네트워크 기능 가상화의 대표적인 적용 사례이다. 전통적인 CPE는 각 고객 사이트에 별도의 하드웨어 박스를 설치하여 라우팅, 방화벽, VPN 터널링 등의 기능을 제공했다. vCPE는 이러한 기능들을 가상 네트워크 기능으로 구현하여, 고객 사이트에는 단순한 저비용의 접속 장치만 두고, 주요 네트워크 기능은 클라우드 환경에서 유연하게 제공한다.

vCPE의 주요 구성 요소는 고객 구내에 설치되는 경량화된 물리적 장치와, 네트워크 사업자의 인프라에 배포되는 소프트웨어 기반의 VNF들이다. 고객 구내 장치는 기본적인 연결 기능만 담당하며, 라우팅, 방화벽, 와이드 에어리어 네트워크 가속, 침입 탐지 시스템과 같은 고급 서비스는 원격지의 표준 서버에서 실행된다. 이를 통해 서비스 사업자는 새로운 기능을 빠르게 롤아웃하거나 업그레이드할 수 있으며, 고객은 복잡한 장비 관리에서 벗어날 수 있다.

vCPE 도입의 이점은 다음과 같이 정리할 수 있다.

그러나 vCPE 구현에는 몇 가지 과제도 존재한다. 고객 사이트와 중앙 VNF 간의 통신에 발생할 수 있는 지연 시간을 최소화해야 하며, 특히 실시간성이 중요한 서비스에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 중앙 집중식 아키텍처는 새로운 보안 위협에 노출될 수 있어, 가상화 플랫폼과 VNF 간의 보안 격리 및 안전한 관리 채널 구축이 필수적이다. 이러한 과제에도 불구하고, vCPE는 기업망 서비스의 혁신과 SD-WAN 같은 새로운 서비스의 기반 인프라로 핵심적인 역할을 하고 있다.

기존의 물리적 방화벽 어플라이언스를 소프트웨어 형태로 구현한 가상화된 방화벽은 NFV의 대표적인 보안 적용 사례이다. 이는 가상 네트워크 기능으로 패키징되어, 필요에 따라 NFV 인프라스트럭처 상의 가상 머신이나 컨테이너에 탄력적으로 배포되고 관리된다. 네트워크 트래픽의 동적 변화에 맞춰 방화벽 인스턴스의 수를 자동으로 확장하거나 축소할 수 있어, 트래픽 폭주 시에도 보안 서비스 수준을 유지하는 데 유리하다.

가상화된 방화벽은 특히 다중 테넌트 환경과 클라우드 서비스에서 강점을 발휘한다. 각 고객이나 부서별로 독립적인 보안 정책을 가진 가상 방화벽 인스턴스를 신속하게 프로비저닝할 수 있다. 이는 물리적 장비를 추가로 설치하고 케이블을 연결하는 전통적인 방식에 비해 서비스 제공 시간을 크게 단축시킨다. 또한, 서비스 체이닝 기술과 결합하면, 방화벽을 포함한 다양한 보안 VNF(예: 침입 탐지 시스템, 웹 애플리케이션 방화벽)를 유연하게 연결하여 맞춤형 보안 서비스 파이프라인을 구성할 수 있다.

NFV 기반 보안은 새로운 위협에 대응하는 속도와 유연성을 높인다. 새로운 보안 기능이나 정책 업데이트가 필요할 경우, 전체 물리적 인프라를 교체하지 않고도 소프트웨어 이미지를 업데이트하거나 새로운 VNF를 배포하여 대응할 수 있다. 그러나 가상화 환경 특유의 공유 인프라와 동적 특성은 새로운 보안 과제를 야기하기도 한다[4]. 따라서 가상화된 보안 서비스 자체의 보안과 더불어, NFVI 전반의 보안 강화가 필수적으로 동반되어야 한다.

모바일 코어 네트워크 가상화는 LTE 및 5G와 같은 모바일 네트워크의 핵심 구성 요소를 네트워크 기능 가상화 플랫폼 상에서 소프트웨어로 구현하는 것을 의미한다. 전통적인 모바일 코어 네트워크는 MME, S-GW, P-GW, HSS 등과 같은 전용 하드웨어 어플라이언스로 구성되었으나, NFV를 통해 이러한 기능들이 범용 서버 상에서 동작하는 가상 네트워크 기능 인스턴스로 대체된다. 이는 이동통신 사업자가 네트워크를 더욱 유연하고 효율적으로 구축 및 운영할 수 있는 기반을 제공한다.

모바일 코어 네트워크 가상화의 주요 이점은 탄력적인 확장성과 서비스 배포의 신속성에 있다. 예를 들어, 특정 지역에서 트래픽이 급증할 경우, NFV 관리 및 오케스트레이션 시스템을 통해 필요한 VNF 인스턴스를 자동으로 추가하여 용량을 확장할 수 있다. 반대로 트래픽이 적은 시간대에는 불필요한 인스턴스를 종료하여 자원을 절약할 수 있다. 또한, 새로운 서비스나 기능을 도입할 때에도 하드웨어 교체가 아닌 소프트웨어 업데이트 또는 새로운 VNF 배포를 통해 빠르게 적용할 수 있어 시장 대응 속도가 크게 향상된다.

구현 방식은 종종 클라우드 네이티브 원칙과 소프트웨어 정의 네트워킹과 결합된다. 5G 코어 네트워크는 서비스 기반 아키텍처를 채택하여 각 네트워크 기능이 독립적인 마이크로서비스로 구성되고, 컨테이너 기술을 기반으로 배포되는 경우가 많다. 이는 가상 머신 기반 가상화보다 더 가볍고 빠른 확장을 가능하게 한다. SDN은 가상화된 코어 네트워크 내의 유연한 트래픽 제어와 전달을 담당하여, 데이터 평면과 제어 평면의 분리를 실현한다.

이러한 전환은 네트워크 운영 비용을 절감하고, 다중 접속 엣지 컴퓨팅 및 네트워크 슬라이싱 같은 5G의 핵심 서비스를 구현하는 데 필수적인 토대가 된다.

네트워크 기능 가상화는 전용 하드웨어에서 소프트웨어 기반의 가상 기능으로 전환함으로써 여러 이점을 제공하지만, 성능과 지연 시간은 여전히 중요한 도입 과제로 남아 있다. 전통적인 네트워크 어플라이언스는 특정 기능에 최적화된 ASIC이나 FPGA를 사용하여 매우 높은 처리량과 낮은 지연을 보장한다. 반면, VNF는 범용 서버의 CPU와 가상화 계층 위에서 실행되기 때문에, 패킷 처리 과정에서 추가적인 소프트웨어 오버헤드가 발생하고, 하이퍼바이저를 통한 가상 머신 간 자원 경합이 성능 변동성을 유발할 수 있다.

특히 데이터 센터 내 이스트-웨스트 트래픽이 많거나, 실시간 통신이 요구되는 서비스(예: VoLTE, 온라인 게임)에서는 마이크로초 단위의 지연 증가도 서비스 품질에 큰 영향을 미친다. 이러한 문제를 완화하기 위해 SR-IOV, DPDK와 같은 가속화 기술이 활용된다. SR-IOV는 가상 머신이 하이퍼바이저를 거치지 않고 네트워크 인터페이스 카드에 직접 접근할 수 있도록 하여 지연을 줄이고, DPDK는 사용자 공간에서 네트워크 패킷을 효율적으로 처리하기 위한 라이브러리 세트로, 처리 속도를 크게 향상시킨다.

성능 요구사항에 따라 VNF 배포 전략도 달라진다. 높은 처리량이 필요한 가상화된 방화벽이나 가상 라우터는 전용 CPU 코어, 대용량 메모리, 그리고 물리적 네트워크 인터페이스에 가까운 위치에 배치되는 것이 일반적이다. 또한, 서비스 기능 체이닝에서 여러 VNF를 통과할 때 누적되는 지연을 최소화하기 위해, NFV 오케스트레이터는 서비스 체인의 구성과 VNF 배치를 지능적으로 최적화해야 한다.

결론적으로, NFV의 성능과 지연 시간 문제는 기술의 발전과 함께 지속적으로 개선되고 있으나, 여전히 애플리케이션의 요구사항을 정확히 분석하고, 적절한 가상화 플랫폼과 최적화 기술을 선택하는 것이 성공적인 도입의 핵심이다.

네트워크 기능 가상화 환경에서의 보안 문제는 전통적인 물리적 네트워크와는 다른 차원의 위협을 수반한다. 가상화 계층의 도입으로 공격 표면이 확대되고, 멀티테넌시 환경에서의 테넌트 간 격리 실패, 하이퍼바이저 또는 컨테이너 플랫폼 자체의 취약점이 주요 위협 요소로 작용한다. 특히 NFV 인프라스트럭처 내에서 가상 네트워크 기능 인스턴스 간의 트래픽은 물리적 네트워크를 거치지 않고 가상 스위치를 통해 직접 전달될 수 있어, 기존의 물리적 보안 장비로는 가시성과 제어가 어려워진다.

보안 위협은 크게 인프라, 관리 영역, 서비스 체인 측면에서 발생한다. 인프라 수준에서는 하이퍼바이저 탈취, 가상 머신 탈출 공격, 리소스 과도 사용을 통한 서비스 거부 공격 등이 가능하다. 관리 및 오케스트레이션 영역인 NFV MANO는 전체 라이프사이클을 제어하는 핵심 요소로, 이에 대한 불법적인 접근이나 조작은 전체 서비스에 치명적인 영향을 미친다. 또한, 여러 VNF로 구성된 서비스 체인에서 특정 VNF가 손상되면 체인 내 다른 구성 요소로 공격이 확산될 위험이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 보안 조치는 전통적인 경계 중심 방어에서 제로 트러스트 네트워크 모델로 전환해야 한다. 구체적으로 마이크로 세분화를 통해 VNF 간 통신을 세밀하게 제어하고, 가상화 환경에 특화된 가상화 보안 솔루션을 도입하며, 보안 정책의 자동화된 배포와 관리를 오케스트레이션 플랫폼에 통합하는 것이 필수적이다. 또한, VNF 이미지의 무결성 검증, 안전한 부팅 프로세스, 지속적인 취약점 관리 체계를 구축해야 한다.

기존의 전용 하드웨어 기반 네트워크 장비는 각 장비별로 독립적인 관리 인터페이스와 운영 체계를 가졌다. 반면, 네트워크 기능 가상화 환경에서는 수백 개의 가상 네트워크 기능 인스턴스가 동일한 상용 오프더셸 서버 풀 위에서 동시에 운영된다. 이는 물리적 장치의 수는 줄어들지만, 관리해야 할 소프트웨어 객체의 수는 기하급수적으로 증가함을 의미한다. 따라서 통합된 운영, 관리, 정비 체계의 부재는 전체 시스템의 효율성을 크게 저하시키는 주요 요인이 된다.

복잡성은 주로 다중 벤더 환경과 라이프사이클 관리에서 발생한다. 서로 다른 벤더의 VNF는 각기 다른 관리 모델, 모니터링 프로토콜, 업그레이드 방식을 사용할 수 있다. 또한, 하나의 서비스 체인이 여러 벤더의 VNF로 구성될 경우, 장애 발생 시 문제의 근본 원인을 신속하게 격리하고 해결하는 것이 어려워진다. VNF의 라이프사이클(인스턴스화, 구성, 확장, 업데이트, 종료)을 자동으로 관리하는 오케스트레이션의 복잡성도 중요한 과제이다.

이러한 운영 복잡성을 해결하기 위해 업계는 표준화된 관리 프레임워크와 자동화 도구의 도입을 추진한다. ETSI NFV MANO 아키텍처는 관리와 오케스트레이션 기능을 표준화하려는 시도의 핵심이다. 또한, DevOps 문화와 CI/CD 파이프라인을 NFV 환경에 적용하여 구성 변경과 서비스 배포를 자동화하는 방안이 모색된다. 효과적인 관리를 위해서는 모든 가상 및 물리적 리소스에 대한 실시간 가시성을 제공하는 통합 모니터링 플랫폼이 필수적이다.