Snoop 프로토콜은 무선 네트워크에서 패킷 손실시 지역 재전송 기법을 이용하여 네트워크 성능을 향상 시키지만 공격자에 의해 위조된 ACK 패킷 공격에는 어떠한 대응도 하지 못하는 보안상의 취약점을 갖고 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 버퍼를 추가한 Snoop을 제안한다. 제안된 Snoop은 위조된 ACK 패킷 공격에 의해 기존 Snoop 버퍼에 패킷이 저장되어있지 않더라도 추가 버퍼(extra buffer)에 저장된 패킷을 이용하여 지역 재전송이 이루어지게 한다. NS-2를 이용한 시뮬레이션 결과, 제안된 Snoop을 통해 위조된 ACK 패킷 공격을 대응할 수 있게 되어 더욱 안전한 Snoop 프로토콜을 구축할 수 있었다.
Snoop 프로토콜은 유무선이 혼재된 망에서 무선 링크에서 발생하는 TCP 패킷 손실을 효과적으로 보상하여 TCP 처리율(throughput)을 향상시킬 수 있는 효율적인 프로토콜이다. 하지만, 무선 링크에서 연집한(burst) 패킷 손실이 발생하는 경우에는 지역 재전송을 효과적으로 수행하지 못하여 효율이 떨어진다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이러한 Snoop 프로토콜의 단점을 개선한 Enhanced Snoop(E-Snoop) 프로토콜을 제안한다. E-Snoop 프로토콜은 Snoop 프로토콜과 같이 중복 ACK 패킷 수신과 지역 재전송 타이머 만료에 의해 무선 링크에서의 패킷 손실을 인지할 수 있을 뿐만 아니라, new ACK 패킷 수신을 통해서도 패킷 손실을 인식할 수 있도록 설계되었다. 따라서, 무선 링크상의 연속한 패킷 손실을 빨리 인지하고 신속한 지역 재전송을 수행함으로써 TCP 처리율을 향상시킬 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 E-Snoop 프로토콜은 기존의 Snoop 프로토콜보다 TCP 처리율을 더 효율적으로 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었고, 특히 패킷 손실율이 높은 무선 링크에서 더 높은 성능 향상을 얻을 수 있었다.
Snoop 프로토콜은 유무선이 통합된 망에서 효율적으로 TCP 전송률을 향상시킬 수 있는 프로토콜이지만 연속적인 패킷 손실이 발생하는 무선 링크에서 사용되는 경우 지역 재전송을 비효율적으로 수행하는 문제점이 있다. AT-Snoop 프로토콜은 Snoop 프로토콜을 기반으로 하면서 Adaptive Timer를 사용하여 이러한 Snoop 프로토콜의 단점을 개선한 프로토콜이다. 본 논문에서는 AT-Snoop 프로토콜의 TCP 전송률 성능을 무선 링크 환경을 변화시키면서 분석하구 각 무선 링크 환경에서 향상된 TCP 전송률을 얻기 위한 AT-Snoop 프로토콜의 파라미터 값들을 도출하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 AT-Snoop 프로토콜의 두 파라미터인 지역 재전송 임계값과 지역 재전송 시간값이 무선 링크에서의 페이딩의 변화 속도와 밀접한 관계가 있음을 확인할 수 있었다. 지역 재전송 임계값은 무선 링크의 평균 WSRTT(Wireless Smoothed Round Trip Time)보다, 지역 재전송 시간은 무선 링크의 평균 불량 기간보다 각각 약간 크게 설정하는 것이 AT-Snoop 프로토콜을 사용할 때 높은 TCP 전송률을 얻을 수 있었다.
Journal of information and communication convergence engineering
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제2권4호
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pp.214-218
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2004
In this paper, we have analyzed TCP performance over wireless correlated fading links with and without Snoop protocol. For a given value of the packet error rate, TCP performance without Snoop protocol is degraded as the fading is getting fast (i.e. the user moves fast). When Snoop protocol is introduced in the base station, TCP performance is enhanced in most wireless environments. Especially the performance enhancement derived from using Snoop protocol is large in fast fading channel. This is because packet errors become random and sporadic in fast fading channel and these random packet errors (mostly single packet errors) can be compensated efficiently by Snoop protocol's local packet retransmissions. But Snoop protocol can't give a large performance improvement in slow fading environments where long bursts of packet errors occur. Concerning to packet error rate, Snoop protocol results in the highest performance enhancement in the channel with mid-high values of packet error rate. This means Snoop protocol cannot fully fulfill its ability under too low or too high packet error rate environments.
TCP는 무선링크에서 무선망의 특징으로 인한 패킷 손실을 혼잡으로 인식하여 성능저하를 일으킨다. 이를 개선하기 위해 제안된 다양한 무선 TCP 방법 중에서 SNOOP은 무선구간에서 지역적 재전송을 통해 FH에서의 빠른 재전송이나 혼잡제어를 방지함으로써 TCP의 성능을 향상시킨다. 하지만 SNOOP은 무선구간에서 연집오류를 처리하는데 있어서 개선해야 할 부분이 있다. 본 논문에서는 Freeze-TCP의 ZWA 메시지를 이용해서 FH에서 타임아웃이나 혼잡제어 발생을 막고 무선구간에서 손실된 패킷을 재전송하는 시간을 보호하면서 지 역적 연집오류 재전송을 위한 방법으로 SACK-SNOOP을 제안한다. SACK-SNOOP는 기존의 SACK을 개선하여 오류환경에 따라 ACK에 포함될 오류 패킷의 시퀸스 번호의 개수를 줄임으로써 ACK의 생성과 전송, 해석에 따른 처리시간을 향상시켜 무선구간의 지역적 연집오류의 재전송을 위한 충분한 시간을 확보할 수 있다. 또한 재전송시의 오류에 대비해 FH의 지연시간을 연장함으로써 능동적으로 재전송 오류에 대처한다. 제안 방법은 실험을 통해 연집오류에 의한 패킷손실에서 기존의 방법보다 효율성이 향상됨을 검증하였다.
유선망과는 달리 무선망은 폐이딩(fading), 잡음, 간섭 등에 의해 상대적으로 높은 에러율을 보인다. 이러한 무선망에서 TCP를 적용할 경우, 무선망에서의 비트 에러에 의한 패킷 손실도 혼잡으로 간주하여 송신 윈도우를 줄임으로써 비효율적인 특성을 보인다. 이러한 무선 환경에서 기존TCP의 성능을 향상시키기 위해 1-TCP, M-TCP, snoop등 다양한 기법들이 연구되고 있는데, 그 중에서 snoop은 양단간의 의미를 유지하면서도 효율적인 기법으로 널리 알려져 있다 그러나, Snoop은 무선망에서 많은 패킷이 손실되는 경우에는 비효율적인데, 본 논문에서는 snoop을 개선하여 에러율이 높은 무선망 환경에서 효과적인 성능을 발휘하는 fast Snoop 기법을 제안한다 제안된 알고리즘을 시뮬레이션을 통해 기존의 Snoop과 비교하여 성능 개선 효과를 확인 하였다.
Snoop 프로토콜은 유 무선 혼합망에서 무선 링크에서 발생하는 TCP 패킷 손실을 효과적으로 보상하여 TCP 전송률을 향상시킬 수 있는 효율적인 프로토콜이다. 하지만, 무선 링크에서 연집한 패킷 손실이 발생하는 경우에는 지역 재전송을 효과적으로 수행하지 못하여 전송 효율이 떨어진다는 문제점이 있다. 이러한 Snoop 프로토콜의 문제점을 개선하기위해 무선 구간에서 TCP-SACK의 장점을 활용한 SACK-Aware-Snoop, SNACK 메커니즘 등이 제안되었다. SACK-Aware-Snoop, SNACK 메커니즘은 연집한 패킷손실 환경에서도 Snoop 프로토콜보다 높은 전송률을 보장하지만 전송 계층의 ACK 패킷을 기반으로 재전송을 수행한다는 점은 ACK 패킷의 손실에 심각한 전송 성능 저하를 가져오며, 무선 구간에서 SACK 옵션의 사용은 무선망의 대역폭과 이동 단말의 한정된 에너지 자원을 불필요하게 낭비하는 문제를 초래하게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위해 Cross-layer 기법을 적용한 지역 재전송 기법인 C-Snoop(Cross-layer Snoop) 프로토콜을 제안한다. C-Snoop 프로토콜은 현재 유 무선 혼합망에서 가장 널리 사용되는 IEEE 802.11 MAC 프로토콜 기반의 지역 재전송 메커니즘으로서, MAC 계층의 ACK 패킷과 새로이 제안된 지역 재전송 타이머에 의해 효율적인 지역 재전송을 수행한다. ns-2 시뮬레이터를 이용한 실험을 통해 C-Snoop의 지역 재전송 기법은 무선 구간의 연집적인 패킷 손실에 대해 효율적인 보상을 수행하며, 이동 단말의 에너지 효율성을 향상시키는 것을 확인할 수 있었다.
As the TCP is the protocol designed for the wired network that packet loss probability is very low, because TCP transmitter takes it for granted that the packet loss by the wireless network characteristics is occurred by the network congestion and lowers the transmitter's transmission rate, the performance is degraded. The Snoop Protocol was designed for the wired network by putting the Snoop agent module on the BS(Base Station) that connect the wire network to the wireless network to complement the TCP problem. The Snoop agent cash the packets being transferred to the wireless terminal and recover the loss by resending locally for the error occurred in the wireless link. The Snoop agent blocks the unnecessary congestion control by preventing the dupack (duplicate acknowledgement)for the retransmitted packet from sending to the sender and hiding the loss in the wireless link from the sender. We evaluated the performance in the wired/wireless network and in various TCP versions using the TCP designed for the wired network and the Snoop designed for the wireless network and evaluated the performance of the wired/wireless hybrid network in the wireless link environment that the continuous packet loss occur.
HMIPv6는 MAP(Mobility Anchor Point)라고 불리는 프로토콜 요소를 도입하여 로컬 핸드오버 시 MN(Mobile Node)에 대한 전송 지연과 외부 네트워크로의 시그널링 로드를 줄이는데 그 의미를 가지고 있다. 하지만 로컬지역의 핸드오버가 아닌 메크로 핸드오버의 경우 기존의 MIPv6의 핸드오버를 그대로 이용하고 있기 때문에 패킷손실과 전송 지연에 대한 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 계층적인 구조에서 매크로 핸드오버 발생 시 CN와 MN 사이의 거리, NAR(New Access Router)와 MN 사이의 거리를 계산하여 기준값을 생성하고 그에 맞는 버퍼링 핸드오버를 선택하는 메커니즘을 제안한다. 또한 그러한 핸드오버에 알맞은 무선망에서의 성능개선을 위해 F-SNOOP을 도입한다. 무선망은 패스로스, 페이딩, 잡음, 간섭 등의 이유로 높은 에러율의 특성을 갖고 있어 혼잡과 무관하게 많은 패킷 손실이 발생하고 있다. TCP는 이를 혼잡으로 여겨 혼잡제어를 하여 패킷 전송율이 낮아지는데 F-SNOOP은 SNOOP 프로토콜을 기반으로 핸드오프 시 혼잡제어지연 기법인 Freeze-TCP의 ZWA(Zero Window Advertisement) 메시지를 이용하여 무선망의 TCP의 성능을 향상시킨다.
TCP works well in wired networks where packet losses mainly occur due to congestion in data traffic. In wireless networks TCP does not differentiate packet losses from transmission errors or from congestion, which could lead to degrade the network performance. Several methods have been proposed to improve TCP performance over wireless links. Among them the Snoop module working at the base station is the popular method. In this paper, it is shown that the performance of Snoop largely depends upon the transmission link errors and the amount of data traffic. Also, our research shows that the local retransmission timeout value of Snoop can affect throughput. From the simulation results we suggest how to effectively use the Snoop algorithm considering data traffic and transmission link errors. It is expected that the proposed adaptive method will contribute to improving the network performance reducing the burden of the processes for data traffic.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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