Cilium

개요

Cilium은 고성능, 가시성, 보안을 제공하는 eBPF 기반의 Kubernetes 네트워크 및 보안 플랫폼입니다. 기존 iptables 기반 CNI(Container Network Interface)의 성능 한계와 복잡성을 해소하며, 클라우드 네이티브 환경에서 네트워크 레벨의 정책 제어, 통신 추적, 마이크로세그멘테이션을 손쉽게 구현할 수 있도록 설계되었습니다.

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1. 개념 및 정의

Cilium은 Linux 커널 기술인 eBPF(extended Berkeley Packet Filter)를 기반으로 하여 컨테이너 간의 통신을 제어, 가시화, 보호하는 네트워크 및 보안 인프라입니다.

주요 목적

• 쿠버네티스 네트워크 성능 최적화
• 마이크로서비스 간 통신 흐름 가시화 및 보안 강화
• 인프라 수준의 Zero Trust 기반 보안 구현

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2. 특징

항목	설명	기존 대비 차별점
eBPF 기반	커널 공간에서 고성능 패킷 처리	iptables 대비 수배 빠른 처리 성능
API 기반 네트워크 정책	L7, HTTP 레벨까지 제어 가능	전통적인 L3/L4 정책 이상의 통제력
분산 추적과 관찰성	Hubble로 실시간 흐름 분석 가능	별도 APM 없이 네트워크 흐름 가시화
사이드카리스(Service Mesh)	Cilium + Envoy로 메시 기능 제공	Istio 사이드카 오버헤드 제거 가능

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3. 구성 요소

구성 요소	역할	예시
Cilium Agent	각 노드에 설치되는 네트워크/보안 엔진	패킷 필터, 정책 적용, 라우팅 관리
eBPF 프로그램	커널 공간에서 실행되는 정책/필터 로직	트래픽 라우팅, DNS 제어, NAT 대체 등
Hubble	네트워크 흐름 가시화 및 이벤트 추적 도구	클러스터 내 Pod 간 통신 추적 가능
Cilium CLI/API	정책 적용 및 상태 확인 인터페이스	cilium status, cilium policy trace 등
Cilium Service Mesh	사이드카 없는 메시 제어 기능	트래픽 관리, 보안, 인증 처리 가능

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4. 기술 요소

기술 요소	설명	적용 사례
eBPF Hook	네트워크 흐름에 연결되는 eBPF 지점	TC, XDP, Socket Hooks 등 활용
Identity 기반 정책	Pod 레이블 기반 동적 정책 부여	특정 Role간 통신만 허용
L7 정책 지원	HTTP, gRPC 수준의 요청 필터링	URL, Header 조건 기반 정책 제어
DNS-aware 정책	도메인 기반 네트워크 접근 제어	*.internal.company.com 허용 등
Network Observability	흐름 시각화, 지연 추적, 실패 탐지	Hubble UI 및 CLI 제공

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5. 장점 및 이점

항목	기대 효과	조직적 가치
고성능 네트워크	커널 공간 처리로 낮은 지연	대규모 트래픽 환경에 적합
네트워크 보안 강화	L3~L7 통합 정책 적용 가능	Zero Trust 구조 설계 가능
관찰성 향상	실시간 통신 흐름 확인 및 디버깅	장애 대응 시간 단축
운영 자동화	레이블, 도메인 기반 동적 정책	DevSecOps 연계 가능

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6. 활용 사례 및 고려사항

사례	적용 방식	고려사항
금융 클러스터 보안강화	민감 서비스간 통신만 허용	데이터 분리 정책과 병행 적용 필요
하이브리드 클러스터 통합	온프레미스 + 클라우드 통신 흐름 추적	멀티클러스터 구성 시 Hubble Relay 설정 필요
사이드카리스 메시 도입	Envoy 통합 및 mTLS 인증 구성	기존 메시와의 정책 충돌 주의 필요

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7. 결론

Cilium은 단순한 CNI 플러그인을 넘어서 eBPF 기반 차세대 네트워크 보안 플랫폼으로 진화하고 있으며, 가시성과 보안이 핵심인 클라우드 네이티브 운영 환경에서 높은 확장성과 실전성을 보장합니다. 특히 Hubble과 함께 활용하면 인프라 수준에서 통신 신뢰성을 정량화할 수 있어, DevSecOps와 Zero Trust 아키텍처 구현의 강력한 기반이 됩니다.