• KNOM Review
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• 제23권2호
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• pp.1-10
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• 2020

5G 네트워크의 핵심 기술 중 하나인 네트워크 기능 가상화 (NFV, Network Function Virtualization)는 유연하고 민첩한 네트워크 구축 및 운용을 가능하게 만드는 장점이 있다. 하지만, 한편으로는 수 많은 가상 자원을 생성하기 때문에 네트워크 관리를 복잡하게 만드는 원인이 된다. 일반적으로, NFV 환경에서는 가상 네트워크 기능(VNF, Virtual Network Function)들로 구성된 서비스 펑션 체이닝 (SFC, Service Function Chaining)을 통해 일련의 네트워크 기능들을 트래픽에 적용한다. 따라서 서비스 요구사항을 만족시킬 수 있도록 동적으로 SFC에 알맞은 양의 컴퓨팅 자원 또는 인스턴스를 할당하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 SFC에서 적절한 수의 VNF 인스턴스를 운용하기 위해 강화학습 알고리즘의 하나인 Deep Q-Networks (DQN)을 이용한 Auto-scaling 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 SFC로 유입되는 트래픽의 증감에 따라 SFC를 구성하는 다계층 (Multi-tier) 구조에서 스케일링(Scaling)이 필요한 계층을 선택하고, 스케일링을 통해 효과적으로 VNF 인스턴스들 개수를 조절한다.

• 정보처리학회 논문지
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• 제13권2호
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• pp.48-59
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• 2024

하드웨어 자체적으로 가상화를 지원하는 기능들이 추가됨에 따라 다양한 작업 유형을 가진 사용자 어플리케이션들이 가상화 시스템에서 효율적으로 운용되고 있다. 가상화 지원 기능 중 SR-IOV는 PCI 장치에 대한 직접 접근을 통해 하이퍼바이저 또는 운영체제 개입을 최소화하여 시스템 성능을 높이는 기술로 베어-메탈 시스템 대비 비교적 긴 I/O 경로 및 사용자 영역과 커널 영역에 대한 빈번한 컨텍스트 스위칭 등 가상화 계층의 추가로 낮은 네트워크 성능을 가진 가상화 시스템에서 네트워크 I/O 가속화를 실현하게 해준다. 이러한 성능적 이점을 이용하기 위해 가상머신 또는 컨테이너와 같은 인스턴스에 SR-IOV를 접목할 시 최적의 네트워크 I/O 성능을 도출할 수 있는 네트워크 자원 관리 정책이 활발히 연구되고 있다. 본 논문은 I/O 가속화를 실현하는 SR-IOV의 네트워크 성능을 1) 네트워크 지연 시간, 2) 네트워크 처리량, 3) 네트워크 공정성, 4) 성능간섭, 5) 다중 네트워크와 같은 측면으로 세밀한 성능 평가 및 분석을 Virtio와 비교하여 진행한다. 본 논문의 기여점은 다음과 같다. 첫째, 가상화 시스템에서 Virtio와 SR-IOV의 네트워크 I/O 과정을 명확히 설명했으며, 둘째, Virtio와 SR-IOV의 네트워크 성능을 다양한 성능 메트릭을 기반으로 분석하였다. 셋째, 가상머신 밀집도가 높은 환경에서 SR-IOV 네트워크에 대한 시스템 오버헤드 및 이에 대한 최적화 가능성을 실험으로 확인하였다. 본 논문의 실험 결과 및 분석들은 스마트 팩토리, 커넥티드-카, 딥러닝 추론 모델, 크라우드 소싱과 같은 네트워크 집약적인 서비스들을 운용하는 가상화 시스템에 대한 네트워크 자원 관리 정책에 활용될 것으로 기대된다.

• 정보과학회 논문지
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• 제44권7호
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• pp.719-725
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• 2017

약 네트워크의 관리 비용을 줄이고 성능을 향상시키기 위해 ETSI(European Telecommunication Standards Institute)는 클라우드 데이터 센터에서 네트워크 기능(Network Function)을 소프트웨어 형태로 구현할 수 있는 네트워크 기능 가상화(Network Function Virtualization) 개념을 도입했다. 네트워크 기능 가상화 구조 내에서 네트워크 기능을 물리적 노드(예: 범용 서버)에 네트워크 기능을 호스팅하여 실제 리소스를 공유할 수 있다. 네트워크 기능 가상화를 지원하는 네트워크 서비스 제공 업체의 경우, 효율적인 자원 할당 방법을 통해 운영비용(OPEX) 및 자본 비용(CAPEX)를 줄일 수 있다. 이에 본 논문에서는 최적화 방법을 통해 Network Service Chain Embedding 문제를 분석하고 Markov Approximation 프레임워크 기반 최적의 솔루션을 제안한다. 제안사항에 대한 시뮬레이션 결과는 평균 CPU 사용률이 73%, 링크 사용률이 최대 53% 증가함을 보여준다.

• KNOM Review
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• 제23권1호
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• pp.34-42
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• 2020

NFV (Network Function Virtualization) 환경에서는 소프트웨어로 구현된 가상 네트워크 기능 (VNF: Virtualized Network Function)을 범용 서버에 설치하는 것으로 네트워크 기능을 제공한다. 네트워크 관리자는 VNF를 네트워크 토폴로지 상 적절한 위치의 서버에 배치하고 상황에 따라 동적으로 관리함으로써, 다양한 네트워크 상황에 대해 신속하고 유연하게 대응할 수 있다. 하지만 여러 네트워크 조건 (서비스 비용 및 품질) 등을 고려하는 것은 매우 복잡하고 어려운 문제이며, 특히 결정된 배치를 실제 NFV 환경에 적용하는 데는 처리 시간이 소요되기 때문에, 최적의 VNF 배치를 위해서는 필요한 자원량을 예측하여 VNF 배치를 결정하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 MEC (Multi-access Edge Computing) 토폴로지에서 서비스 요청을 무작위로 생성하여 ILP (Integer Linear Programming) 모델을 통해 시뮬레이션한 결과를 학습데이터로 사용하는 기계학습 모델을 도출한다. 도출된 예측 모델은 5분 이후의 미래 시점에 대해 ILP 솔루션 결과 대비 90% 이상의 정확도를 보였다.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제21권8호
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• pp.111-118
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• 2021

Banking systems are sensitive to data privacy since users' data, if not well protected, may be used to perform fake transactions. Blockchains, public and private, are frequently used in such systems thanks to their efficiency and high security. Public blockchains fail to fully protect users' data, despite their power in the accuracy of the transactions. The private blockchain is better used to protect the privacy of the sensitive data. They are not open and they apply authorization to login into the blockchain. However, they have a lower security compared to public blockchain. We propose in this paper a hybrid public-private architecture that profits from network virtualization. The main novelty of this proposal is the use of network virtualization that helps to reduce the complexity and efficiency of the computations. Simulations have been conducted to evaluate the performance of the proposed solution. Findings prove the efficiency of the scheme in reducing complexity and enhancing data privacy by guarantee high security. The contribution conducted by this proposal is that the results are verified by the centralized controller that ensures a correct validation of the resulted blockchains. In addition, computation complexity is to be reduced by profiting from the cooperation performed by the virtual agents.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권8호
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• pp.3701-3727
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• 2016

Recently Service Function Chaining (SFC) is promising to innovate the network service mode in modern networks. However, a feasible implementation of SFC is still difficult due to the need to achieve functional equivalence with traditional modes without sacrificing performance or increasing network complexity. In this paper, we present a configurable network service chaining (CNSC) mechanism to provide services for network traffics in a flexible and optimal way. Firstly, we formulate the problem of network service chaining and design an effective service chain construction framework based on integrating software-defined networking (SDN) with network functions virtualization (NFV). Then, we model the service path computation problem as an integer liner optimization problem and propose an algorithm named SPCM to cooperatively combine service function instances with a network utility maximum policy. In the procedure of SPCM, we achieve the service node mapping by defining a service capacity matrix for substrate nodes, and work out the optimal link mapping policies with segment routing. Finally, the simulation results indicate that the average request acceptance ratio and resources utilization ratio can reach above 85% and 75% by our SPCM algorithm, respectively. Upon the prototype system, it is demonstrated that CNSC outperforms other approaches and can provide flexible and scalable network services.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권12호
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• pp.1914-1924
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• 2016

본 논문은 5G 모바일 네트워크에서 가상화 기반의 이동통신 코어망인 Virtualized Evolved Packet Core(vEPC) 환경을 고려하여, 가입자의 종류 및 트래픽 식별에 따라 동적으로 End-to-end 서비스를 제공하기 위한 기술인 Service Function Chaining(SFC)을 적용하기 위한 구조 및 메시지 절차를 제안한다. SFC 기술은 네트워크 기능들을 물리적인 연결에 상관없이 선택적으로 제공하기 위한 기술로써, 가상화 기반 네트워크 기술인 Network Function Virtualization(NFV)기반의 네트워크 환경에서 서비스 제공을 위한 주요 기술로 예상된다. 특히, 5G 모바일 코어 네트워크는 분산 코어 형태로 구축될 것으로 예상되기 때문에 본 논문에서는 이를 고려하여 계층적 SFC(hSFC: Hierarchical SFC) 구조를 적용하였다. 본 논문에서는 제안하는 구조 및 구조 내에서의 SFC를 이용한 경로 설정 메시지 절차를 정의하고 오픈소스 기반의 테스트베드 설계를 통해 이를 구현하고자 하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.142-146
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• 2014

최근의 스마트 폰과 이동통신 망의 발전으로 인하여 모바일 컴퓨팅 환경이 더 이상 보조적인 수단이 아니게 되었다. 그리고 데이터 센터의 활성화로 인하여 클라우드 컴퓨팅, 빅 데이터, SDN(Software Defined Network), 그리고 NFV(Network Function Virtualization)과 같은 새로운 서비스 기술들이 나타나고 있다. 이러한 컴퓨팅 환경의 변화와 새로운 서비스 기술들의 도래로 인하여 다양한 요구를 수용할 수 있는 전송 계층 프로토콜이 필요로 하게 되었다. 또한 전송 프로토콜은 추가적인 기술 변화에도 대응할 수 있는 확장 가능한 기능이 요구된다. 본 논문에서는 전송 프로토콜이 확장 가능한 기능을 가지기 위해 기존의 전송 계층을 세 개의 계층으로 나누는 구조를 제안하고, 하위 계층에 해당하는 ETP(Extensible Transport Protocol)를 설계하였다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제13권2호
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• pp.236-255
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• 2017

The rapid growth of smart devices demands an enhanced throughput for network connection sustainability during mobility. However, traditional wireless network architecture suffers from mobility management issues. In order to resolve the traditional mobility management issues, we propose a novel architecture for future wireless access network based on software-defined network (SDN) by using the advantage of network function virtualization (NFV). In this paper, network selection approach (NSA) has been introduced for mobility management that comprises of acquiring the information of the underlying networking devices through the OpenFlow controller, percepts the current network behavior and later the selection of an appropriate action or network. Furthermore, mobility-related scenarios and use cases to analyze the implementation aspects of the proposed architecture are provided. The simulation results confirm that the proposed scenarios have obtained a seamless mobility with enhanced throughput at minimum packet loss as compared to the existing IEEE 802.11 wireless network.

• 전자통신동향분석
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• 제39권1호
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• pp.36-47
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• 2024

Virtualization technology supports the execution of software unrelated to the hardware environment through the decoupling of software and hardware. Additionally, it enables network slicing, allowing one physical device to be divided and used by a function or service by supporting sharing with isolation. Virtualization enables flexible platform use, allowing a variety of services to be launched without changes or additions to the hardware platform. We describe virtualization technology trends in satellite/mobile communication systems. Basic concepts and technical definitions are included, and the current status of research and development by domestic and foreign organizations, including the Electronics and Telecommunications Research Institute, is analyzed. Finally, future prospects and implications are discussed.