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# Networking 개요

> **마지막 업데이트**: 2026년 2월 22일

## 개요

Kubernetes 네트워킹은 컨테이너화된 애플리케이션 간의 통신을 가능하게 하는 핵심 인프라 계층입니다. 이 섹션에서는 Kubernetes 네트워킹의 기본 개념부터 고급 CNI(Container Network Interface) 솔루션, 그리고 AWS EKS 환경에서의 네트워킹 패턴까지 다룹니다.

## Kubernetes 네트워킹 모델

Kubernetes는 다음과 같은 네트워킹 요구사항을 기반으로 설계되었습니다:

1. **모든 Pod는 NAT 없이 다른 모든 Pod와 통신할 수 있어야 함**
2. **모든 노드는 NAT 없이 모든 Pod와 통신할 수 있어야 함**
3. **Pod가 자신을 보는 IP와 다른 Pod가 그 Pod를 보는 IP가 동일해야 함**

```mermaid
graph TB
    subgraph "Kubernetes 네트워킹 계층"
        L1[Pod 네트워킹<br/>Pod-to-Pod 통신]
        L2[Service 네트워킹<br/>서비스 디스커버리 & 로드밸런싱]
        L3[Ingress 네트워킹<br/>외부 트래픽 라우팅]
        L4[Network Policy<br/>네트워크 보안]
    end

    L1 --> L2
    L2 --> L3
    L3 --> L4

    style L1 fill:#e1f5fe
    style L2 fill:#b3e5fc
    style L3 fill:#81d4fa
    style L4 fill:#4fc3f7
```

### Pod 네트워킹

Pod 네트워킹은 Kubernetes 네트워킹의 가장 기본적인 계층입니다. 각 Pod는 고유한 IP 주소를 가지며, 클러스터 내의 다른 모든 Pod와 직접 통신할 수 있습니다.

```mermaid
graph LR
    subgraph "Node 1"
        P1[Pod A<br/>10.244.1.10]
        P2[Pod B<br/>10.244.1.11]
    end

    subgraph "Node 2"
        P3[Pod C<br/>10.244.2.10]
        P4[Pod D<br/>10.244.2.11]
    end

    P1 <--> P3
    P2 <--> P4
    P1 <--> P2
    P3 <--> P4

    style P1 fill:#c8e6c9
    style P2 fill:#c8e6c9
    style P3 fill:#fff9c4
    style P4 fill:#fff9c4
```

#### Pod 네트워킹 구현 방식

| 방식               | 설명                    | 예시 CNI                                             |
| ---------------- | --------------------- | -------------------------------------------------- |
| **Overlay 네트워크** | 기존 네트워크 위에 가상 네트워크 구성 | Flannel (VXLAN), Calico (IPIP), Weave Net          |
| **언더레이 네트워크**    | 물리 네트워크에 직접 라우팅       | AWS VPC CNI, Calico (BGP), Cilium (Native Routing) |
| **하이브리드**        | 환경에 따라 오버레이/언더레이 선택   | Cilium, Calico                                     |

### Service 네트워킹

Service는 Pod 집합에 대한 안정적인 네트워크 엔드포인트를 제공합니다.

```mermaid
graph TB
    subgraph "Service Types"
        CT[ClusterIP<br/>클러스터 내부 전용]
        NP[NodePort<br/>노드 포트로 외부 노출]
        LB[LoadBalancer<br/>외부 로드밸런서 연동]
        EI[ExternalName<br/>외부 DNS 매핑]
    end

    Client[클라이언트] --> CT
    External[외부 트래픽] --> NP
    External --> LB
    App[애플리케이션] --> EI

    style CT fill:#e8eaf6
    style NP fill:#c5cae9
    style LB fill:#9fa8da
    style EI fill:#7986cb
```

#### Service 유형별 특징

```yaml
# ClusterIP Service 예시
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  namespace: default
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
---
# NodePort Service 예시
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-nodeport-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
      nodePort: 30080  # 30000-32767 범위
---
# LoadBalancer Service 예시
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-loadbalancer-service
  annotations:
    service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-type: "nlb"
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 443
      targetPort: 8443
```

### Ingress 네트워킹

Ingress는 HTTP/HTTPS 트래픽을 클러스터 내부 Service로 라우팅하는 규칙을 정의합니다.

```mermaid
graph LR
    Internet[인터넷] --> IC[Ingress Controller]

    subgraph "클러스터"
        IC --> S1[Service A]
        IC --> S2[Service B]
        IC --> S3[Service C]

        S1 --> P1[Pod A1]
        S1 --> P2[Pod A2]
        S2 --> P3[Pod B1]
        S3 --> P4[Pod C1]
    end

    style IC fill:#ffcc80
    style S1 fill:#a5d6a7
    style S2 fill:#a5d6a7
    style S3 fill:#a5d6a7
```

```yaml
# Ingress 예시
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "alb"
    alb.ingress.kubernetes.io/scheme: "internet-facing"
spec:
  rules:
    - host: api.example.com
      http:
        paths:
          - path: /v1
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: api-v1
                port:
                  number: 80
          - path: /v2
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: api-v2
                port:
                  number: 80
    - host: web.example.com
      http:
        paths:
          - path: /
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: web-frontend
                port:
                  number: 80
```

## CNI (Container Network Interface)

CNI는 컨테이너 네트워크 연결을 위한 표준 인터페이스입니다. Kubernetes는 CNI 플러그인을 통해 Pod 네트워킹을 구현합니다.

### CNI 동작 방식

```mermaid
sequenceDiagram
    participant Kubelet
    participant CNI Plugin
    participant Network

    Kubelet->>CNI Plugin: ADD 호출 (컨테이너 생성 시)
    CNI Plugin->>Network: 네트워크 인터페이스 생성
    CNI Plugin->>Network: IP 주소 할당
    CNI Plugin->>Network: 라우팅 규칙 설정
    CNI Plugin-->>Kubelet: IP 주소 반환

    Note over Kubelet,Network: Pod 실행 중...

    Kubelet->>CNI Plugin: DEL 호출 (컨테이너 삭제 시)
    CNI Plugin->>Network: 네트워크 리소스 정리
    CNI Plugin-->>Kubelet: 완료
```

### CNI 플러그인 구성 요소

```mermaid
graph TB
    subgraph "CNI 플러그인 아키텍처"
        Agent[CNI Agent/Daemon<br/>각 노드에서 실행]
        Binary[CNI Binary<br/>/opt/cni/bin/]
        Config[CNI Config<br/>/etc/cni/net.d/]
        IPAM[IPAM Plugin<br/>IP 주소 관리]
    end

    Kubelet[Kubelet] --> Binary
    Binary --> Config
    Binary --> IPAM
    Agent --> Binary

    style Agent fill:#bbdefb
    style Binary fill:#90caf9
    style Config fill:#64b5f6
    style IPAM fill:#42a5f5
```

## CNI 비교 매트릭스

### 주요 CNI 솔루션 비교

| 기능                 | Cilium            | Calico            | Flannel       | AWS VPC CNI  | Weave Net |
| ------------------ | ----------------- | ----------------- | ------------- | ------------ | --------- |
| **기반 기술**          | eBPF              | iptables/eBPF     | VXLAN/host-gw | AWS ENI      | VXLAN     |
| **Network Policy** | ✅ 고급 (L3-L7)      | ✅ 고급 (L3-L4)      | ❌             | ✅ 기본 (L3-L4) | ✅ 기본      |
| **암호화**            | ✅ WireGuard/IPsec | ✅ WireGuard/IPsec | ❌             | ❌            | ✅ 내장      |
| **Service Mesh**   | ✅ 내장              | ❌                 | ❌             | ❌            | ❌         |
| **Observability**  | ✅ Hubble          | ⚠️ 제한적            | ❌             | ❌            | ❌         |
| **BGP 지원**         | ✅                 | ✅                 | ❌             | ❌            | ❌         |
| **멀티클러스터**         | ✅ ClusterMesh     | ✅ Federation      | ❌             | ❌            | ✅         |
| **Windows 지원**     | ⚠️ 베타             | ✅                 | ✅             | ✅            | ✅         |
| **성능**             | ⭐⭐⭐⭐⭐             | ⭐⭐⭐⭐              | ⭐⭐⭐           | ⭐⭐⭐⭐⭐        | ⭐⭐⭐       |
| **복잡도**            | 중간-높음             | 중간                | 낮음            | 낮음           | 낮음        |
| **커뮤니티**           | 활발                | 매우 활발             | 활발            | AWS 지원       | 보통        |

### 상세 기능 비교

#### 네트워킹 모드

| CNI             | Overlay       | Native Routing | BGP | Direct Routing |
| --------------- | ------------- | -------------- | --- | -------------- |
| **Cilium**      | VXLAN, Geneve | ✅              | ✅   | ✅              |
| **Calico**      | VXLAN, IPIP   | ✅              | ✅   | ✅              |
| **Flannel**     | VXLAN         | host-gw        | ❌   | ❌              |
| **AWS VPC CNI** | ❌             | VPC Native     | ❌   | ✅              |
| **Weave Net**   | VXLAN         | ❌              | ❌   | ❌              |

#### Network Policy 기능

| 기능                   | Cilium | Calico | AWS VPC CNI |
| -------------------- | ------ | ------ | ----------- |
| **Ingress Policy**   | ✅      | ✅      | ✅           |
| **Egress Policy**    | ✅      | ✅      | ✅           |
| **L7 Policy (HTTP)** | ✅      | ❌      | ❌           |
| **DNS-based Policy** | ✅      | ✅      | ❌           |
| **FQDN Policy**      | ✅      | ✅      | ❌           |
| **Host Policy**      | ✅      | ✅      | ❌           |
| **Global Policy**    | ✅      | ✅      | ❌           |
| **Policy Tiers**     | ✅      | ✅      | ❌           |

#### 성능 벤치마크 (상대적 비교)

```mermaid
graph LR
    subgraph "처리량 (Throughput)"
        C1[Cilium eBPF: 100%]
        C2[AWS VPC CNI: 98%]
        C3[Calico eBPF: 95%]
        C4[Calico iptables: 85%]
        C5[Flannel: 80%]
        C6[Weave: 75%]
    end

    style C1 fill:#4caf50
    style C2 fill:#66bb6a
    style C3 fill:#81c784
    style C4 fill:#a5d6a7
    style C5 fill:#c8e6c9
    style C6 fill:#e8f5e9
```

## CNI 선택 가이드

### 의사결정 플로우차트

```mermaid
graph TD
    Start[CNI 선택 시작] --> Q1{AWS EKS<br/>사용 중?}

    Q1 -->|Yes| Q2{고급 Network<br/>Policy 필요?}
    Q1 -->|No| Q3{환경 복잡도?}

    Q2 -->|Yes| Q4{L7 Policy<br/>필요?}
    Q2 -->|No| VPCCNI[AWS VPC CNI<br/>권장]

    Q4 -->|Yes| CILIUM[Cilium + VPC CNI<br/>권장]
    Q4 -->|No| CALICO_EKS[Calico + VPC CNI<br/>권장]

    Q3 -->|단순| Q5{멀티클라우드?}
    Q3 -->|복잡| Q6{BGP 필요?}

    Q5 -->|Yes| CALICO[Calico 권장]
    Q5 -->|No| FLANNEL[Flannel 권장]

    Q6 -->|Yes| Q7{Service Mesh<br/>내장 필요?}
    Q6 -->|No| CALICO

    Q7 -->|Yes| CILIUM2[Cilium 권장]
    Q7 -->|No| CALICO2[Calico 권장]

    style CILIUM fill:#4fc3f7
    style CILIUM2 fill:#4fc3f7
    style CALICO fill:#81c784
    style CALICO_EKS fill:#81c784
    style CALICO2 fill:#81c784
    style VPCCNI fill:#ffb74d
    style FLANNEL fill:#ce93d8
```

### 사용 사례별 권장 CNI

#### 1. AWS EKS 프로덕션 환경

**권장: AWS VPC CNI + Calico (Network Policy)**

```yaml
# eksctl 클러스터 구성 예시
apiVersion: eksctl.io/v1alpha5
kind: ClusterConfig
metadata:
  name: production-cluster
  region: ap-northeast-2
vpc:
  cidr: "10.0.0.0/16"
addons:
  - name: vpc-cni
    version: latest
    configurationValues: |
      enableNetworkPolicy: "true"
  - name: coredns
  - name: kube-proxy
```

#### 2. 고급 보안 요구사항

**권장: Cilium**

* L7 Network Policy 지원
* DNS 기반 정책
* 프로세스/파일 수준 보안 정책
* 암호화된 통신 (WireGuard)

#### 3. 온프레미스/베어메탈 환경

**권장: Calico (BGP 모드)**

* 기존 네트워크 인프라와 통합
* ToR 스위치와 BGP 피어링
* 높은 성능 (오버레이 없음)

#### 4. 개발/테스트 환경

**권장: Flannel**

* 간단한 설치 및 구성
* 낮은 리소스 사용량
* 충분한 기본 기능

#### 5. Service Mesh 통합 환경

**권장: Cilium (Sidecar-less Service Mesh)**

* Istio/Envoy 대체 가능
* mTLS, 트래픽 관리
* 낮은 오버헤드

## EKS 네트워킹 기본 사항

### EKS 기본 네트워킹 아키텍처

```mermaid
graph TB
    subgraph "AWS Cloud"
        subgraph "VPC"
            subgraph "가용영역 A"
                PubA[퍼블릭 서브넷]
                PrivA[프라이빗 서브넷]
            end
            subgraph "가용영역 B"
                PubB[퍼블릭 서브넷]
                PrivB[프라이빗 서브넷]
            end

            IGW[Internet Gateway]
            NAT[NAT Gateway]

            subgraph "EKS 클러스터"
                CP[Control Plane<br/>AWS 관리]

                subgraph "노드 그룹"
                    N1[Worker Node 1]
                    N2[Worker Node 2]
                end
            end
        end

        ALB[Application<br/>Load Balancer]
        NLB[Network<br/>Load Balancer]
    end

    Internet[인터넷] --> IGW
    IGW --> ALB
    ALB --> N1
    ALB --> N2
    Internet --> NLB
    NLB --> N1

    style CP fill:#ff9800
    style N1 fill:#4caf50
    style N2 fill:#4caf50
    style ALB fill:#2196f3
    style NLB fill:#9c27b0
```

### VPC CNI 동작 방식

AWS VPC CNI는 각 Pod에 VPC의 실제 IP 주소를 할당합니다.

```mermaid
graph TB
    subgraph "EC2 Instance (Worker Node)"
        ENI1[Primary ENI<br/>eth0]
        ENI2[Secondary ENI<br/>eth1]
        ENI3[Secondary ENI<br/>eth2]

        subgraph "Pods"
            P1[Pod 1<br/>Secondary IP]
            P2[Pod 2<br/>Secondary IP]
            P3[Pod 3<br/>Secondary IP]
            P4[Pod 4<br/>Secondary IP]
        end
    end

    ENI1 --> P1
    ENI1 --> P2
    ENI2 --> P3
    ENI2 --> P4

    style ENI1 fill:#bbdefb
    style ENI2 fill:#bbdefb
    style ENI3 fill:#bbdefb
```

#### ENI 및 IP 제한

| 인스턴스 유형    | 최대 ENI | ENI당 IPv4 | 최대 Pod (권장) |
| ---------- | ------ | --------- | ----------- |
| t3.medium  | 3      | 6         | 17          |
| t3.large   | 3      | 12        | 35          |
| m5.large   | 3      | 10        | 29          |
| m5.xlarge  | 4      | 15        | 58          |
| m5.2xlarge | 4      | 15        | 58          |
| c5.4xlarge | 8      | 30        | 234         |

### EKS 네트워킹 고려사항

#### IP 주소 관리

```yaml
# VPC CNI 구성 - IP 프리픽스 위임
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: amazon-vpc-cni
  namespace: kube-system
data:
  enable-prefix-delegation: "true"
  warm-prefix-target: "1"
  minimum-ip-target: "5"
  warm-ip-target: "2"
```

#### 사용자 정의 네트워킹

```yaml
# ENIConfig를 사용한 사용자 정의 서브넷
apiVersion: crd.k8s.amazonaws.com/v1alpha1
kind: ENIConfig
metadata:
  name: ap-northeast-2a
spec:
  securityGroups:
    - sg-0123456789abcdef0
  subnet: subnet-0123456789abcdef0
---
apiVersion: crd.k8s.amazonaws.com/v1alpha1
kind: ENIConfig
metadata:
  name: ap-northeast-2b
spec:
  securityGroups:
    - sg-0123456789abcdef0
  subnet: subnet-fedcba9876543210f
```

## 네트워킹 하위 페이지

이 섹션에서는 다음 주제들을 상세히 다룹니다:

### [VPC CNI](/kubernetes/networking/01-vpc-cni.md)

EKS 기본 CNI. 각 Pod에 VPC IP를 할당하여 네이티브 VPC 네트워킹 제공.

### [Cilium 딥다이브](/kubernetes/networking/cilium.md)

eBPF 기반의 고성능 CNI 솔루션. L7 Network Policy, Service Mesh, 관측성(Hubble) 등 고급 기능 제공.

### [Calico 딥다이브](/kubernetes/networking/calico.md)

가장 널리 사용되는 CNI 중 하나. 강력한 Network Policy, BGP 지원, 엔터프라이즈 기능. 소개, 아키텍처, 네트워킹 모드, BGP 심화, Network Policy, eBPF, 고급 주제, EKS 통합, 운영 가이드를 다룹니다.

### [VPC Lattice](/kubernetes/networking/02-vpc-lattice.md)

AWS의 관리형 애플리케이션 네트워킹 서비스. 크로스 VPC, 크로스 계정 서비스 간 통신.

### [AWS Load Balancer Controller](/kubernetes/networking/03-aws-lb-controller.md)

Kubernetes Service와 Ingress를 AWS ELB(ALB/NLB)와 통합.

### [Gateway API](/kubernetes/networking/04-gateway-api.md)

차세대 Kubernetes 인그레스 API. 표준화된 리소스 모델과 역할 기반 구성.

## 네트워크 트러블슈팅

### 일반적인 문제와 해결 방법

#### Pod 간 통신 실패

```bash
# 1. Pod IP 확인
kubectl get pods -o wide

# 2. 네트워크 연결 테스트
kubectl exec -it <pod-name> -- ping <target-pod-ip>

# 3. DNS 해석 테스트
kubectl exec -it <pod-name> -- nslookup <service-name>

# 4. CNI 로그 확인
kubectl logs -n kube-system -l k8s-app=aws-node
kubectl logs -n kube-system -l k8s-app=cilium
```

#### Service 접근 불가

```bash
# 1. Service 상태 확인
kubectl get svc <service-name> -o yaml

# 2. Endpoints 확인
kubectl get endpoints <service-name>

# 3. kube-proxy 로그 확인
kubectl logs -n kube-system -l k8s-app=kube-proxy
```

#### Network Policy 디버깅

```bash
# Cilium의 경우
kubectl exec -n kube-system -it <cilium-pod> -- cilium policy get
kubectl exec -n kube-system -it <cilium-pod> -- cilium endpoint list

# Calico의 경우
kubectl get networkpolicy -A
kubectl get globalnetworkpolicy
calicoctl get policy -o yaml
```

### 네트워크 성능 테스트

```yaml
# iperf3를 사용한 네트워크 성능 테스트
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: iperf-server
  labels:
    app: iperf-server
spec:
  containers:
  - name: iperf
    image: networkstatic/iperf3
    command: ["iperf3", "-s"]
    ports:
    - containerPort: 5201
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: iperf-client
spec:
  containers:
  - name: iperf
    image: networkstatic/iperf3
    command: ["sleep", "infinity"]
```

```bash
# 테스트 실행
kubectl exec -it iperf-client -- iperf3 -c <iperf-server-ip> -t 30
```

## 모범 사례

### 1. IP 주소 계획

* CIDR 블록을 충분히 크게 설계
* Pod 네트워크와 Service 네트워크 분리
* 향후 확장을 고려한 서브넷 설계

### 2. Network Policy 적용

* 기본 거부 정책 적용 (Zero Trust)
* 필요한 트래픽만 명시적으로 허용
* 네임스페이스 간 격리

```yaml
# 기본 거부 정책 예시
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: default-deny-all
  namespace: production
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
    - Ingress
    - Egress
```

### 3. 성능 최적화

* 적절한 CNI 선택 (워크로드에 맞는)
* MTU 최적화
* 커널 파라미터 튜닝

### 4. 보안 강화

* 암호화된 통신 (WireGuard, IPsec)
* mTLS 적용
* 정기적인 보안 감사

### 5. 관측성 확보

* 네트워크 메트릭 수집
* 플로우 로그 활성화
* 분산 추적 구현

## 다음 단계

1. [VPC CNI](/kubernetes/networking/01-vpc-cni.md) - EKS 기본 CNI
2. [Cilium 딥다이브](/kubernetes/networking/cilium.md) - eBPF 기반 네트워킹
3. [Calico 딥다이브](/kubernetes/networking/calico.md) - 엔터프라이즈 CNI
4. [VPC Lattice](/kubernetes/networking/02-vpc-lattice.md) - AWS 관리형 네트워킹
5. [AWS Load Balancer Controller](/kubernetes/networking/03-aws-lb-controller.md) - ELB 통합
6. [Gateway API](/kubernetes/networking/04-gateway-api.md) - 차세대 인그레스

***

## 참고 자료

* [Kubernetes 네트워킹 모델](https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/networking/)
* [CNI 명세](https://github.com/containernetworking/cni/blob/master/SPEC.md)
* [AWS VPC CNI 문서](https://docs.aws.amazon.com/eks/latest/userguide/pod-networking.html)
* [Network Policy 가이드](https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/network-policies/)