본 논문은 클라이언트에게 콘텐츠를 서비스하는 스트리밍 서버 등에서 정보 중심 네트워크와 연동하기 위하여 가상 파일 시스템을 이용하는 방법을 설명한다. 특히 콘텐츠의 식별자를 포함하는 파일 오퍼레이션을 통하여 콘텐츠 서버와 정보 중심 네트워킹 노드와 연동함으로써 콘텐츠 서비스 프로토콜과 정보 중심 네트워킹 프로토콜간의 독립성을 유지할 수 있다.
본 고에서는, 미래 인터넷 (Future Internet) 연구에 있어서, 가장 많은 관심과 가능성 예측에 기반한 실제적인 투자를 이끌어 내고 있는 두 개의 주요 핵심 기술 분야인 콘텐츠 중심 네트워킹 (Content-Centric Networking: CCN)과 소프트웨어 정의 네트워킹 기술 (Software-Defined Networking: SDN)의 접목에 대해서, 그 배경과 당위성 그리고 관련 연구 동향을 살펴 본다.
본고에서는 최근 미래 인터넷의 주요 핵심 기술로 주목 받고 있는 콘텐츠 중심 네트워킹 기술에 대해서, 이러한 기술연구가 시작되게 된 배경과 관련 연구, 산업체 및 표준 현황에 대해 살펴본다. 특히 여러 후보 기술들 중, 그 개념의 완성도 및 실현 가능성에 있어서 가장 앞서 있는 CCN (Content-Centric Networking)을 중심으로 콘텐츠 중심 네트워킹의 동작원리를 설명하고, 관련 주요 사용 예 (Use Case)와 향후 전망에 대해 짚어본다.
초고속 인터넷, 다양한 통신 기기, 신규 인터넷 애플리케이션 등의 확산으로 인터넷 상의 콘텐츠 트래픽 규모가 급격하게 증가하고 있다. 비디오와 같은 대용량 멀티미디어 콘텐츠 트래픽이 전체 트래픽에서 차지하는 비중은 날로 증가하여, 2014년에는 전체 인터넷 트래픽 중 90% 이상을 차지할 것이라고 예측되기도 한다. 따라서 트래픽의 대부분을 차지하는 콘텐츠 중심으로 네트워크 아키텍처를 혁신할 필요성이 대두되고 있다. 본 논문은 최근 급증하는 콘텐츠 서비스의 송수신 특성에 적합한 네트워크 아키텍처에 대한 학계와 산업체의 연구동향과 콘텐츠 네트워킹 관련 기술의 국제 표준화 동향을 고찰하고, 향후 실제 적용을 위한 이슈를 분석한다.
미래 인터넷 기술 중 하나인 콘텐츠 중심 네트워킹(CCN)은 네트워크 성능 향상을 위하여 네트워크 노드들이 수신된 콘텐츠를 임시 저장하고, 해당 콘텐츠에 대한 요청을 수신하면 임시 저장된 콘텐츠를 이용하여 네트워크 노드가 이를 직접 처리한다. 또한, CCN은 IP 주소와 같은 호스트 Identity 대신 계층화된 콘텐츠 이름을 이용하여 패킷을 전송하고, 요청자 프라이버시 보호를 위하여 요청 메시지는 요청자 정보를 포함하지 않기 때문에 콘텐츠 제공자와 네트워크 노드들은 실제 요청자를 식별할 수 없다. 수신된 콘텐츠를 요청자에게 전송하기 위하여 네트워크 노드는 PIT(Pending Interest Table)에 요청 메시지와 해당 요청 메시지의 유입경로 정보를 기록하고, 콘텐츠를 수신하면 기록된 PIT 정보를 이용하여 해당 콘텐츠를 요청자에게 전송한다. 만약 PIT 저장 공간이 고갈되면, 콘텐츠 요청 메시지와 수신된 콘텐츠를 정상적으로 처리할 수 없다. 그러므로 안전한 CCN 구현을 위해서는 PIT 저장 공간 고갈을 목적으로 하는 공격의 탐지와 대응이 필요하다. 본 논문에서는 PIT 저장 공간에 대한 공격 탐지 및 대응을 위하여 공격 메시지 유입 경로에 따른 공격탐지/제어 방안을 제안하고, 공격 제어를 위한 메시지 구조를 함께 제안한다. 또한, 제안된 방식을 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 평가 한다.
본 논문에서는 스포츠 경기장에서 응원 그룹 서비스를 제공하기 위한 사용자가 밀집된 그룹 통신을 위한 효율적인 CCN 멀티캐스트 라우팅 및 캐싱 기법을 사용한 스포츠 모바일 서비스 플랫폼과 모바일 응원 어플리케이션을 개발하였다. 응원 그룹 운영을 위해 CCN 코어 라우터는 경기 시작 전에 서비스 서버로부터 콘텐츠 이름, 데이터, 콘텐츠의 라이프타임이 포함된 경기 관련 콘텐츠를 전달받아, 경기가 시작되면 서비스한고, 경기가 끝나면 라이프타임 후에 삭제할 수 있도록 설계하였다.
콘텐츠 제공자 주변 네트워크에서 발생하는 병목 현상으로 인한 네트워크 비효율성을 개선하기 위하여, 콘텐츠/정보 중심 네트워킹 기술은 콘텐츠 전송에 참여한 네트워크 노드들이 해당 콘텐츠를 임시 저장한 후, 해당 콘텐츠에 대한 요청 메시지를 다시 수신하면 앞서 저장된 콘텐츠를 요청자에게 전송한 후, 요청 메시지를 콘텐츠 제공자에게 전달하지 않고 콘텐츠 전송 프로세스를 종료한다. 그러나 이러한 콘텐츠 전송 방식은 수신자가 실제 콘텐츠 제공자를 확인할 수 없기 때문에 수신된 콘텐츠를 이용하기 전에 반드시 콘텐츠를 인증해야만 한다. 그러나 이와 같은 콘텐츠 인증 프로세스는 서비스 운영 지연을 발생시키는 원인 중 하나가 되고 있다. 본 논문에서는 콘텐츠 인증에 따른 문제점을 살펴보고, 효율적인 콘텐츠 인증을 위한 개선된 운영 방안을 제안하고 그 성능을 평가한다.
정보 중심 네트워킹 (Information Centric Networking)은 콘텐츠 전송 방식을 바꾸고 있다. IP 및 호스트 기반 네트워킹에서 콘텐츠 기반 네트워킹 시나리오로의 전환이 날로 증가하고 있고 ICN의 다른 프레임워크에 대한 많은 연구가 수행되었다. 캐싱은 ICN의 중요한 부분이며 많은 연구자들은 데이터 캐싱을 위한 다양한 방법을 제안했다. 네트워크 장치와 같은 중간 장치에 데이터를 캐싱하고 사용자 장치를 경우에 따라 사용하면 콘텐츠 제작자의 역할뿐 아니라 콘텐츠 보안 문제가 큰 관심사가 된다. 현재 CCN (Content Centric Networking) 모델을 기반으로 하는 수정된 ICN의 새로운 아키텍처가 이 연구에서 제시되었다. 이 아키텍처는 주로 실시간으로 콘텐츠 제공에 콘텐츠 제작자를 참여시키는데 중점을 둔다. 제안된 새 아키텍처는 CCN 아키텍처에 대한 보다 나은 보안 측면을 제공하고 보안 외에도 TCP / IP 기반 아키텍처를 대체하기 위해 CCN 아키텍처의 적용 가능성 문제를 고려하고 있다. 제안된 새 아키텍처의 효율성은 기존의 아키텍처와 매우 유사한 수준의 효율성을 보여주고 컨텐트 전달에 대한 응답 시간을 기반으로 이전 CCN 아키텍처와 비교하였다. 이 논문에서 현재 아키텍처에 비해 제안된 새로운 아키텍처의 다양한 이점을 제시한다.
네트워크 성능 향상을 위하여 콘텐츠 중심 네트워킹(CCN)은 콘텐츠 전송 경로 상에 있는 네트워크 중간 노드들이 중계하는 콘텐츠를 임시로 저장하고, 중간 노드가 임시 저장된 콘텐츠에 대한 요청 메시지 (Interest)를 수신하면, 해당 노드는 Interest를 콘텐츠 제공자에게 전송하지 않고, 임시 저장된 콘텐츠를 응답 메시지 (Data)로 콘텐츠 요청자에게 전송한다. 중간 노드에 의한 Interest 처리 방식은 효율적인 콘텐츠 전송을 가능케 할 뿐만 아니라 콘텐츠 제공자에게 집중되는 Interest를 분산 처리되게 함으로써 콘텐츠 제공자 또는 그 주변 네트워크 노드에서 발생하는 네트워크 병목현상을 효과적으로 해결할 수 있다. 이를 위하여 CCN 노드는 수신된 Data를 임시 저장하는 Content Store와 Data를 요청자에게 전송하기 위해 Interest 유입 경로를 저장/관리하는 Pending Interest Table (PIT)와 같은 자원을 추가적으로 운영한다. 그러나 공격 목표 노드에 대량의 Fake Interest을 전송하여 특정 노드의 PIT 자원을 고갈시켜 네트워킹을 방해하는 서비스 거부 공격에 대한 가능성이 제기 되었다. 본 논문에서는 앞서 제기된 Fake Interest를 이용한 PIT 공격 및 대응 방안을 살펴보고, Fake Data를 이용한 새로운 공격 방법 및 대응 방안을 제안한다. 또한, 제안된 방식을 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 평가 한다.
최근에 기존 IP기반과는 다른, 정보 중심 네트워킹이 부각되고 있으며 그 중의 하나인 Content-Centric Networking(CCN)은 Van Jacobson에 의해 처음 제안되어 대표적인 정보 중심 네트워킹 패러다임으로 활발히 연구되고 있다. CCN은 콘텐츠 자체에 대한 접근과 전달에 목표를 두고 라우터에서 콘텐츠의 배분이 가능토록 하여 IP 방식보다 좀 더 빠르게 콘텐츠가 전달되도록 하는 장점을 가지고 있다. 하지만, CCN은 정보요청자 기준의 통신(pull-based)으로 사전 요청패킷의 전송없이 정보를 분배하는 것이 제한된다. 또한, PIT(Pending Interest Table)의 사용으로 DDoS 공격 등을 받을 시 PIT 메모리 오버로드의 문제점이 있다. 이에 본 논문은 CCN에서 요청패킷 없이 정보를 전달하는 push-based 기법과 PIT 오버로드 상황에서 데이터 전달이 가능하도록 Interest Group Pushing Table(IGPT)을 활용한 정보전송 방법을 제안한다. 제안하는 기법은 데이터 전송의 신속성 및 보안성 향상 측면에서 기존의 기법보다 동일 시간동안 많은 양의 콘텐츠 전송이 가능하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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