Ethernet vs. InfiniBand vs. RDMA vs. RoCE – 고속 네트워크 기술 비교 분석

Ethernet vs. InfiniBand vs. RDMA vs. RoCE – 고속 네트워크 기술 비교 분석

데이터센터, 클라우드, AI/HPC(고성능 컴퓨팅) 환경에서는 초고속 네트워크가 필수다.
일반적인 Ethernet(이더넷) 외에도 InfiniBand, RDMA, RoCE 같은 고속 전송 기술이 사용되며, 이를 이해하면 고속 네트워크를 설계하는 데 큰 도움이 된다.

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1. 네트워크 프로토콜 개요

일반적으로 사용되는 네트워크 기술에는 다음과 같은 것들이 있다.

기술명	설명	주요 특징
Ethernet (이더넷)	가장 널리 쓰이는 네트워크 표준	네트워크 속도 1~400Gbps, 높은 호환성
InfiniBand (IB)	HPC(고성능 컴퓨팅) 및 데이터센터용 초저지연 네트워크	낮은 지연시간(Latency), 200~400Gbps 지원
RDMA (Remote Direct Memory Access)	서버 간 메모리를 직접 전송하는 기술	CPU 개입 없이 고속 데이터 전송 가능
RoCE (RDMA over Converged Ethernet)	RDMA 기능을 Ethernet에서 사용하도록 한 기술	Ethernet과 RDMA의 장점을 결합
Fibre Channel (FC)	SAN(스토리지 네트워크) 전용 프로토콜	고속 데이터 전송 (16~128Gbps), 주로 스토리지 연결용

각 기술은 사용 목적과 성능에 따라 차이가 있다.

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2. Ethernet (이더넷) – 가장 널리 쓰이는 네트워크 기술

**Ethernet(이더넷)**은 가장 보편적인 네트워크 기술로, 일반 PC부터 데이터센터까지 널리 사용된다.

✅ 주요 특징

• 속도: 1GbE / 10GbE / 25GbE / 40GbE / 100GbE / 200GbE / 400GbE
• 매체: UTP (RJ45), 광케이블 (SFP+, QSFP) 등 다양한 인터페이스 지원
• 장점: 가격이 저렴하고, 광범위한 호환성 제공
• 단점: 높은 레이턴시 (Latency, 지연시간) → HPC/AI용으로는 부족할 수 있음

이더넷은 기본적으로 패킷 스위칭(Packet Switching) 방식을 사용하여 데이터를 전송한다.
즉, 데이터를 여러 개의 패킷으로 쪼개서 보내며, 전송 중 네트워크 장비(스위치, 라우터)를 거치면서 지연이 발생할 수 있다.

✅ 용도: 일반적인 네트워크 환경 (PC, 데이터센터, 서버, 기업 네트워크)

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3. InfiniBand (IB) – 초고속/초저지연 네트워크

**InfiniBand (IB)**는 초고속, 초저지연 네트워크 프로토콜로, 데이터센터와 슈퍼컴퓨터(HPC)에 사용된다.

✅ 주요 특징

• 속도:
  • FDR (56Gbps)
  • EDR (100Gbps)
  • HDR (200Gbps)
  • NDR (400Gbps)
• 인터페이스: QSFP 기반의 광케이블 사용
• 장점: 레이턴시(지연시간)가 매우 낮고, 대역폭이 높음
• 단점:
  • 기존 이더넷과 호환되지 않음
  • 별도의 InfiniBand 스위치 필요
  • 일반적인 네트워크보다는 고가

✅ InfiniBand의 핵심 기능

• 전송 속도가 매우 빠름 (최대 400Gbps, 이더넷보다 빠름)
• 레이턴시(지연시간) 극단적으로 낮음 (1~2 마이크로초 수준)
• HPC, AI, 머신러닝 환경에서 사용됨
• RDMA(메모리 직접 액세스) 기능을 지원하여 CPU 개입 없이 데이터를 빠르게 전송

✅ 용도: HPC, AI, 머신러닝, 대규모 데이터센터, 금융 거래 시스템 등

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4. RDMA (Remote Direct Memory Access) – CPU 없이 메모리 직접 전송

**RDMA (원격 직접 메모리 액세스)**는 네트워크를 통해 데이터를 전송할 때 CPU 개입 없이 직접 메모리에 액세스하여 데이터를 전송하는 기술이다.

✅ RDMA의 장점

• CPU 사용량을 줄임 → 네트워크 성능 향상
• 레이턴시가 낮음 (InfiniBand에서 필수적으로 사용됨)
• RoCE와 iWARP 같은 이더넷 기반 RDMA 기술도 존재

RDMA는 고성능 네트워크 환경에서 매우 중요한 역할을 하며, InfiniBand뿐만 아니라 Ethernet 기반 네트워크에서도 적용 가능하다.

✅ 용도: 스토리지 서버, HPC, AI/딥러닝, 금융 서버 등

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5. RoCE (RDMA over Converged Ethernet) – RDMA + Ethernet

**RoCE (로키, RDMA over Converged Ethernet)**는 이더넷에서 RDMA를 사용할 수 있도록 만든 기술이다.

✅ RoCE의 장점

• RDMA의 장점을 유지하면서도 Ethernet 네트워크에서 사용 가능
• InfiniBand 없이도 고속 데이터 전송이 가능
• 스토리지 네트워크 (NVMe over Fabrics) 등에 활용됨

✅ RoCE vs. InfiniBand 차이점

 

구분	RoCE (이더넷 기반)	InfiniBand (전용 네트워크)
속도	최대 400Gbps	최대 400Gbps
지연시간	InfiniBand보다는 높음	초저지연
스위치 필요 여부	일반 이더넷 스위치 사용 가능	InfiniBand 전용 스위치 필요
주요 사용처	데이터센터, 스토리지	HPC, AI, 머신러닝

✅ RoCE는 이더넷 환경에서 RDMA를 사용해야 할 때 유용한 솔루션

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6. Fibre Channel (FC) – 스토리지 전용 네트워크

**Fibre Channel (FC)**는 **SAN(스토리지 네트워크)**에서 사용되는 전용 네트워크 프로토콜이다.
이더넷과 별도로 동작하며, 매우 높은 안정성과 성능을 제공한다.

✅ Fibre Channel의 특징

• 고속 전송: 16Gbps, 32Gbps, 64Gbps, 128Gbps 등
• 전용 스토리지 네트워크에 최적화됨
• 일반 이더넷과 다르게 동작하며, FC 전용 스위치 필요
• 스토리지 서버 (SAN)과 연결할 때 주로 사용

✅ 용도: SAN(Storage Area Network), 기업용 데이터센터

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7. 결론 – 어떤 네트워크 기술을 선택해야 할까?

 

사용 목적	추천 네트워크
일반적인 네트워크 환경	Ethernet (1/10/40/100GbE)
HPC(고성능 컴퓨팅), AI, 머신러닝	InfiniBand (56~400Gbps)
스토리지 네트워크 (NVMe over Fabrics)	RoCE (100GbE 이상)
금융, 초저지연 네트워크	InfiniBand / RoCE
기업용 SAN(Storage Area Network)	Fibre Channel (FC)

✅ 일반적인 서버 및 데이터센터 → Ethernet / RoCE
✅ 고성능 컴퓨팅 (HPC, AI) → InfiniBand
✅ 스토리지 네트워크 (SAN) → Fibre Channel

이제 네트워크 선택 시 목적에 맞는 최적의 기술을 적용할 수 있을 것이다.