본 논문에서는 IP 네트워크 환경에서 이동 사용자에게 멀티캐스트 전송을 보다 효율적으로 지원하기 위해 새로운 프로토콜 EMP(Enhanced Multicast Protocol)을 제안한다. 제안한 EMP는 이동 사용자의 이동성을 지역적으로 관리[5]하므로써 원격가입 방식에서 발생하는 빈번한 멀티캐스트 트리 갱신의 비용을 줄이고 가입/탈퇴로 인해 발생되는 시그널링 지연과 패킷 손실을 완화하였다. 또한 EMP는 양방향 방식에서 발생하는 비효율적인 삼각라우팅(Triangle routing)과 터널링 집중(Tunneling convergence) 현상[4]이 발생하지 않는다. 만약 패킷 손실이 발생하면 RFA(Root of FA)를 통해 회복하므로 회복 절차에 대한 오버헤드가 감소되었다. 따라서 제안된 EMP는 좁은 지역보다는 넓은 지역에서 효율성이 높기 때문에 광범위한 지역에서 사용될 수 있다.
본 사용자들이 언제 어디서든 다양한 컨텐츠를 생성하고 공유함에 따라, IP 주소 기반의 인터넷 전송 기술을 대체하기 위한 컨텐츠 이름을 식별자로 사용하는 컨텐츠 중심 네트워킹과 같은 새로운 네트워킹 기술들이 주목받고 있다. 그러나, 현재 CCN 기술은 사용자 이동성, 특히 이동 컨텐츠 소스의 이동성에 대해 거의 고려하지 않고 있다. 따라서, 이동 컨텐츠 소스의 이동으로 인해 컨텐츠 전달 서비스의 단절, 서비스 지연 증가와 같은 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 터널링 기반 이동성 방안이 제안되었으나, 이동이 발생할 때마다 위치 정보 업데이트 과정이 요구된다. 따라서, 많은 제어 오버헤드가 발생하고, 핸드오프 동안 높은 패킷 손실롤 인해 재전송에 따른 서비스 지연과 전체 네트워크의 성능 저하를 문제를 야기한다. 이에, 본 논문에서는 CCN향 계층적 이동성 관리 방안을 제시하여 제어 메시지의 발생을 제한하여 핸드오프 지연을 감소시켰다. 성능 분석을 통해 제안 방안이 제어 오버헤드 감소에 따른 네트워크 확장성을 제공함으로 확인하였다.
H.323은 이동 단말에 핸드오프(Handoff)를 지원하기 위해 Mobile IP와 H.323 다자간 회의(Multi-point conference) 시그널링을 사용할 것을 제안하고 있다. 하지만 다자간 회의 시그널링은 단말이 복잡한 시그널링을 수행해야 하고 이에 따른 핸드오프 시간이 길어진다는 단점이 있다. 본 논문에서는 H.323 리라우팅(Third party initiated Pause and Rerouting)이 이용된 핸드오프 시그널링을 제안한다. H.323 리라우팅 시그널링은 H.323 단말(Endpoint)이 기본적인 스택만으로 미디어 채널을 재설정하기 때문에 H.323 제품 간의 연동(Inter-Operability)을 쉽게 할 뿐 아니라 빠른 핸드오프를 제공한다. H.323 GK는 H.323 리라우팅 시그널링을 이용하기 위해 패스트커넥트(Fast Connect) 호를 포함한 모든 호에 대해서 터널링을 사용하여 H.245 제어 채널을 유도한다. 제안된 핸드오프 시그널링을 평가하기 위해 H.323 리라우팅이 이용된 호전환(Call Transfer)과 다자간 회의 시그널링을 연동과 시그널링 시간 측면에서 비교하였다. 성능을 평가한 결과 리라우팅이 사용된 호전환은 5개의 제품 중 4개의 제품과 연동이 되었으며 시그널링 시간은 평균 1.4초 빨랐다.
최근 들어, 인터넷 사용자의 폭발적인 증가로 인하여 차별화된 웹 서비스를 제공해주는 웹 응용프로그램들의 개발이 활발해지고 있다. 이에 따라 웹 서버내의 품질향상을 보장해주는 웹 QoS 기술은 전자상거래나 웹 호스팅 같은 부분에서 점점 더 중요한 문제로 대두되고 있다. 그러나 대부분의 웹 서버들은 FIFO 방식의 최선 서비스만을 제공하고 있으며, 정보의 중요도나 정보를 제공받는 사용자의 중요도에 따라 차별화된 품질보장을 제공하지 못한다. 본 논문에서는 클러스터링 웹 서버 환경에서 차별화 서비스를 위한 3단계 동적 부하분산 기법을 제안한다. 먼저, 커널 수준 접근 방식에서는 커널 상에 실시간 스케줄링 프로세스를 두어 웹 서버에서 수행중인 스케줄링 프로세스와 연동시키고, 커널 내부에서도 웹 서버에서 할당된 사용자 요청 우선순위를 유지하도록 한다. 둘째, 웹 서비스의 신뢰성과 반응속도를 개선하기 위하여 IP수준의 가장법과 터널링 기술을 이용하여 웹 서버의 부하를 분산을 수행한다. 셋째, 동적 부하분산을 제공하기 위해 SNMP중에 시스템 부하관련 MIB-II 정보를 검출하여 부하 분산에 반영한다.
본 논문에서는 MPLS VPN의 개념을 도입하고 이를 바탕으로 MPLS 망에서 VPN 서비스를 제공하는 방안을 제시하였다. 또한 MPLS VPN의 제어 요소와 동작절차를 설계하고, MPLS VPN과 종래의 VPN 구현 방식에 대하여 성능을 평가해 보았다. MPLS 기반 VPN은 VPN ID 부여 및 터널링이 없는 가상공간의 할당으로 IP VPN의 문제점들을 해결하고 효율적인 서비스 제공이 가능하다. 즉, MPLS VPN은 하나의 물리적 회선에서 고객별로 완벽한 트래픽 분리가 가능한 MPLS 기술과 공중망을 이용함으로써, 높은 신뢰성과 보안수준을 보장할 수 있다. 특히 고객의 입장에서는 장비도입 비용이나 관리비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다. 반면에, MPLS 망에 기반을 두면 MPLS의 장점을 그대로 수용하여 효과적인 VPN 서비스를 제공할 수 있으나 동일한 ISP(Internet Service Provider)의 네트워크 내부에서만 구현이 가능하고, 자체적인 암호화 성능이 미약하므로 인터넷과 같은 공중망 경유 시 보안에 다소 취약하다는 단점이 있다.
최근 네트워크 가상화 기능 및 망에 대한 프로그래밍의 용이성을 제공해 줄 수 있는 기반 기술로 오픈플로우 기술이 주목 받고 있다. 국내에서는 캠퍼스 실험실 수준의 로컬 망에서 오픈플로우 기술의 적용 및 Layer 3을 경유한 캠퍼스 망 간의 연동이 이뤄지고 있지만 IP 계층에서의 네트워크 지연 등으로 인한 성능 저하가 문제되고 있다. 본 논문에서는 로컬 망 수준이 아닌 국가과학기술연구망 기반의 광역 규모 오픈플로우 망을 순수 Layer 2상에서 설계 및 구축하고 종단간 Round-trip Time 측정, TCP/UDP 성능 테스트를 통해 오픈플로우 망과 오픈플로우 적용 전 일반 망의 성능을 비교 분석한다. 분석 결과, 광역 규모의 오픈플로우 망은 일반 망과 비교할 때, UDP 스트림에 대한 초반 패킷 손실 문제를 제외하고 대등한 수준의 성능을 보였다. 또한, 초반 UDP 패킷 손실로 인한 성능 저하 현상은 컨트롤러 상에 반복 유입되는 동일한 "Packet_in" 이벤트에 대한 예외 처리를 구현함으로써 개선시킬 수 있었다.
IPv6는 기존 IPv4의 문제점인 주소 고갈 문제를 근본적으로 해결하기 위해 IETF(Internet Engineering Task Force)에서 제안한 프로토콜이다. 그러나 IPv4를 한 순간에 IPv6로 대체하는 것이 불가능하기 때문에 IPv4와 IPv6간의 호환 및 연동을 위해 듀얼스택(dual stack), 터널링(tunneling), 프로토콜 변환(protocol translation) 등 많은 IPv4-to-IPv6 transition 메커니즘들이 고려되고 있다. 이러한 프로토콜 진화 방안들은 각 방식에 따라 최소한 한 개 이상의 많은 공인 IPv4 주소를 필요로 하며 IPv4 주소가 부족한 현재 상황에서 IPv6 네트워크와의 연동에 않은 어려움이 따르게 된다. 본 논문에서는 공인 IPv4 주소 부족 문제와 네트워크 보안의 필요성에 의해, IPv4 사설 네트워크에서 공인 IPv4주소로 이루어진 네트워크(인터넷)와 IPv6 네트워크의 연동을 위해 단지 하나의 공인 IP 주소를 이용하여 네트워크간의 연동을 지원하는 통합 연동기를 설계한다.
사용자들이 언제 어디서든 콘텐츠를 생성하고 공유함에 따라 CCN이라고 하는 새로운 네트워킹 구조가 등장하게 되었다. CCN은 IP 주소가 아닌 콘텐츠 이름 자체를 패킷 식별자로 사용하는 방식을 취하고 있다. 그러나, 현재 CCN 프로토콜은 콘텐츠 소스의 이동성을 지원하는데 문제를 갖고 있으며, 이로 인해 패킷 전달시 긴 전송 지연과 긴 서비스 단절 문제를 나타낸다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해, 계층적 이동성 관리 방안이 제시되었으나, 이 또한 interest 패킷의 손실과 긴 핸드오프 지연이라는 문제를 갖고 있다. 따라서 본 논문에서는 하이브리드 형태의 이동성 관리 방안을 제시하며, 성능 분석으로 제안 방안이 감소된 제어 오버헤드의 손실율을 가짐을 확인할 수 있었다.
IP 기반의 이동 통신망에서는 사용자들에게 연속적인 이동성을 제공하기 위해서 여러 이동성 에이젼트가 사용된다. 대규모 모바일 IP 시스템의 경우 이러한 에이젼트의 확장성과 규모성이 중요한 문제가 될 수 있다. 모바일 Ipv6에서의 시그널링 부하와 핸드오프 지연 시간을 줄이기 위해서 제안된 계층적 모바일 Ipv6에서는 MAP이라고 하는 지역 홈 에이젼트를 사용하여 위치 등록을 지역적으로 처리 가능하도록 한다. 하지만 한 지역 내에서의 움직임이 많은 경우 이러한 MAP이 성능상의 병목 지점이 될 수 있다. 이는 MAP이 시그널링 트래픽 뿐만이 아니라 이동 단말기에게 전달되는 데이터 트래픽에 대한 터널링 기능도 담당하기 때문이다. 따라서 보다 안정적인 서비스를 위해서는 이러한 MAP에서 서비스 받는 단말기의 수를 제한할 필요가 있다. 본 논문에서는 기존의 무선망 자원 할당에서 사용되던 수락 제어 기법과 SMR (Session-to-Mobility Ratio)에 기반한 교체 기법을 이용하여 MAP의 부하를 효과적으로 제어할 수 있는 적응형 부하 제어 기법을 제안한다. 성능 분석을 위해서 제안한 기법을 마르코브 체인을 통해 모델링하여 핸드오프 이동 단말기 봉쇄 확률과 새 이동 단말기 봉쇄 확률을 분석하였다. 그 결과 제안한 기법은 두 봉쇄 확률을 아주 낮은 수준으로 낮출 수 있다는 것을 알 수 있었다.
네트워크 가상화는 물리 네트워크를 추상화하여 다수의 가상 네트워크 형태로 사용자에게 제공하는 기술로써 자원 활용률을 높이고 서비스를 유연하게 제공할 수 있다는 장점이 있다. SDN 구조에서는 네트워크 하이퍼바이저가 주소 가상화, 토폴로지 가상화, 정책 가상화를 통해 네트워크를 가상화 하는 역할을 수행한다. 이 중 주소 가상화는 가상 네트워크 사용자(Tenant) 별로 독립적인 주소 공간을 제공하는 기술을 의미한다. 기존 연구에서는 물리 주소 공간을 분할하여 각 가상 네트워크에 할당하고, 물리 주소와 가상 주소를 일대일로 맵핑하는 방식을 사용하였다. 하지만 이러한 방식은 물리 주소의 집적이 불가능하여 플로우 엔트리를 많이 필요로 한다는 단점이 있다. SDN 네트워크의 스위치는 플로우 테이블 구성을 위해 TCAM(Ternary Contents Addressable Memory)를 사용하는데, 이는 비용 및 확장성의 면에서 한계를 가지므로 플로우 엔트리 수를 절약하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 가상 주소의 주소공간과 물리 네트워크 내에서의 전송을 위한 주소 공간을 분리하고, 터널링 기법을 통해 패킷의 전송을 수행하는 LISP(Locator/ID Separation Protocol) 기반 주소 가상화 방식을 제안한다. 마지막으로, 이를 실제 프로토타입 형태로 구현하여 더 나은 확장성을 제공함을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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