멀티 클러스터 Kubernetes 네트워킹: CNI 플러그인 및 제로 트러스트 설정

 

멀티 클러스터 Kubernetes 네트워킹: CNI 플러그인 및 제로 트러스트 설정

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1. 멀티 클러스터 Kubernetes 네트워킹의 필요성

단일 Kubernetes 클러스터로는 다음과 같은 한계가 존재합니다.

• 리전, 가용영역(Availability Zone) 분산 불가
• 대규모 트래픽 수용 어려움
• 리소스 충돌 및 네임스페이스 경합
• 데이터 주권 문제(지역별 데이터 거버넌스)

따라서 기업들은 멀티 클러스터 아키텍처를 도입하여, 고가용성, 복원력, 규제 준수를 동시에 달성하려고 합니다.
그러나 클러스터 간 통신, 인증, 접근 제어 문제를 해결하기 위해서는 고급 네트워킹 기술과 제로 트러스트 보안 모델이 필수입니다.

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2. Kubernetes 네트워킹 기본 이해

Kubernetes 네트워킹은 기본적으로 다음을 보장합니다.

• 모든 Pod는 다른 Pod와 IP로 통신할 수 있어야 한다
• 노드는 Pod와 직접 통신할 수 있어야 한다
• IP 주소 충돌 없이 고유한 네트워크 할당

이를 가능하게 하는 핵심 기술이 바로 CNI(Container Network Interface) 플러그인입니다.

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3. 멀티 클러스터 네트워킹 과제

멀티 클러스터 환경에서는 추가적인 과제가 발생합니다.

• 서로 다른 네트워크 CIDR 대역
• 클러스터 간 이름 해석(Name Resolution)
• 클러스터 간 인증 및 암호화 통신
• 장애 감지 및 빠른 복구

이 문제를 해결하기 위해 다양한 CNI 플러그인과 보안 모델이 등장했습니다.

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4. 주요 CNI 플러그인 비교

멀티 클러스터를 지원하는 대표적인 CNI 플러그인은 다음과 같습니다.

4.1 Calico

• BGP(Border Gateway Protocol) 기반 IP 라우팅
• 네트워크 정책(NetworkPolicy) 정교하게 지원
• 멀티 클러스터 연동: Calico Enterprise

장점

• 퍼포먼스 뛰어남
• 보안 정책 세밀 설정 가능

단점

• 초기 설정 복잡
• BGP 라우터 필요

4.2 Cilium

• eBPF 기반 고성능 네트워킹
• L7 레벨까지 제어 가능한 네트워크 정책
• ClusterMesh로 멀티 클러스터 통합 지원

장점

• 커널 우회, 초고속 처리
• 멀티 클러스터 네임스페이스 공유

단점

• 커널 버전 의존성 존재
• 초반 러닝커브 있음

4.3 Submariner

• 별도 터널링(VXLAN/IPSec)로 클러스터 간 연결
• ClusterSet 기반 클러스터 그룹핑
• ServiceDiscovery 통합 지원

장점

• 네트워크 대역 중복 허용
• 오버레이 방식으로 환경 간섭 적음

단점

• 추가 터널 오버헤드
• 복잡한 문제 디버깅 난이도

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5. 제로 트러스트 네트워킹 개념

**제로 트러스트(Zero Trust)**란 내부·외부 구분 없이 모든 접근을 검증하고 최소 권한을 부여하는 보안 모델입니다.

멀티 클러스터 Kubernetes 환경에서는 다음을 요구합니다.

• 모든 통신 암호화(mTLS 필수)
• 서비스 단위 인증 및 권한 부여
• 트래픽 흐름 세분화된 정책 적용

기본적으로 "신뢰하지 않고, 검증한다(Trust No One, Verify Everything)" 원칙을 따릅니다.

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6. Kubernetes 멀티 클러스터 제로 트러스트 설정 방법

6.1 mTLS 기반 암호화

모든 Pod 간 트래픽을 Mutual TLS(mTLS) 로 암호화해야 합니다. 이를 위해 Istio, Linkerd 같은 서비스 메시(Service Mesh)를 사용합니다.

Istio 예시

• 클러스터 A, 클러스터 B 모두 Istio 설치
• PeerAuthentication 리소스 생성
• mTLS 강제 적용(mode: STRICT)

apiVersion: security.istio.io/v1beta1
kind: PeerAuthentication
metadata:
  name: default
  namespace: istio-system
spec:
  mtls:
    mode: STRICT

6.2 서비스 간 인증 및 권한 부여

AuthorizationPolicy 리소스를 통해 서비스 간 허용/차단 규칙을 설정합니다.

apiVersion: security.istio.io/v1beta1
kind: AuthorizationPolicy
metadata:
  name: allow-only-frontend
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: backend
  rules:
  - from:
    - source:
        principals: ["cluster.local/ns/frontend/sa/frontend-serviceaccount"]

6.3 클러스터 간 서비스 검색

멀티 클러스터 환경에서는 클러스터 A에서 클러스터 B의 서비스를 검색할 수 있어야 합니다. 이를 위해:

• Istio Multi-Primary 모드 설정
• ServiceEntry 리소스를 통한 외부 서비스 등록
• DNS 자동 동기화(DNS Capture 활성화)

6.4 네트워크 정책(NetworkPolicy) 강화

Pod 레벨에서 수신 및 송신 트래픽을 엄격히 제어합니다.

NetworkPolicy 예시

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: restrict-to-frontend
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: backend
  ingress:
  - from:
    - podSelector:
        matchLabels:
          app: frontend

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7. 실전 구축 사례

7.1 구성도

[클러스터 A]                 [클러스터 B]
+-----------------+           +-----------------+
| Frontend Pod    | <-------> | Frontend Pod    |
| Backend Pod     | <-------> | Backend Pod     |
+-----------------+           +-----------------+

- Cilium ClusterMesh 연결
- Istio mTLS 및 인증 적용
- Cross-cluster DNS 활성화

7.2 핵심 설정

• Cilium 설치 시 clustermesh-apiserver 활성화
• Istio 설치 시 meshID, trustDomain 일치
• ExternalDNS를 통해 멀티 클러스터 레코드 관리

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8. 멀티 클러스터 CNI와 제로 트러스트 통합 전략

항목 Calico Cilium Submariner

기본 네트워킹	BGP 라우팅	eBPF	Overlay 터널링
멀티 클러스터 지원	제한적	강력	강력
제로 트러스트 통합	Istio 필요	Istio/Linkerd 필요	별도 필요
성능	우수	매우 우수	보통
설치 난이도	중간	높음	높음

추천 조합

• 고성능/정밀 제어: Cilium + Istio
• 단순 연결/오버레이 필요: Submariner + Linkerd

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9. 구축 시 유의사항

• 클러스터 간 CIDR 충돌 주의
• CA(Certificate Authority) 신뢰 체계 일치
• 업그레이드 주기 동기화
• 통합 모니터링 구축(Prometheus, Grafana 등)

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10. 결론

멀티 클러스터 Kubernetes 환경에서 성공적으로 네트워킹을 구성하려면,
CNI 플러그인 선정, 제로 트러스트 모델 적용, 서비스 메시 통합이 필수적입니다.

특히, 단순한 연결성(connectivity)만을 고려할 것이 아니라,
보안(Security), 복원력(Resilience), 운영 효율성(Operability) 까지 함께 고려해야 합니다.

"멀티 클러스터 + 제로 트러스트"는 현대 클라우드 네이티브 인프라의 표준 아키텍처가 되어가고 있습니다.

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