KR100384934B1 - Ｓｂｍ 네트워크에서 투패스 ｒｓｖｐ를 이용한 자원예약제어방법 - Google Patents

Abstract

1.청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 IEEE 802 스타일 네트워크에서 투패스 RSVP를 기반한 자원예약 제어방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

본 발명은, 투패스 RSVP를 이용하여 킬러예약문제를 효율적으로 해결하는 방안과 IEEE 802 네트워크에서 SBM을 이용한 RSVP 지원방안의 잇점을 채용하는 방법을 제공하고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명의 자원예약 제어방법은 원패스 RSVP가 내포하는 킬러예약문제를 선점 대역폭을 제1 패스에서 설정하여 비 QoS 트래픽 문제를 용이하게 처리하고, 제2 패스에서는 가상으로 선점된 대역폭을 예약대역폭으로 변환하는 과정으로 이루어진다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 IEEE 802 스타일 네트워크에서 실시간 애플리케이션을 지원하기 위한 라우팅 방안으로 이용됨.

Description

ＳＢＭ 네트워크에서 투패스 ＲＳＶＰ를 이용한 자원예약 제어방법{METHOD OF CONTROLLING A RESOURCE RESERVATION USING TWO-PASS RSVP OVER SBM NETWORK}

본 발명은 네트워크에서 투 패스 RSVP(two pass resource reservationprotocol)를 이용한 자원 예약 제어방법에 관한 것으로, 특히 IEEE 802 스타일 네트워크에서 투패스 RSVP(two-pass resource reservation protocol)를 기반으로 하여 DSBM에서 선점 대역폭(Pre-Engaged Bandwidth)을 지원함으로써 서비스 품질(QoS)을 효율적으로 유지할 수 있는 자원예약 제어방법에 관한 것이다.

종래에는, 인터넷을 이용한 모든 데이터 트래픽은 라우팅의 기본철학인 "최선의 노력(best-effort)" 서비스로 동등하게 취급되어 왔다. "최선의 노력"은 일반적으로 허가통제와 자원예약이 없는 네트워크 스위치단에서 FIFO 서비스를 사용하여 구현된다. 이러한 서비스는 원격지 로그인, 파일송수신, 전자메일과 같은 애플리케이션 프로그램에는 적합하지만, 고정된 대역폭과 일정한 지연범위 등을 요구하는 원격비디오, 멀티미디어 컨퍼런싱, 시각표상(visualization)등과 같은 실시간 애플리케이션 프로그램에 대해서는 효율적이지 못하다.

최근에는, 이러한 실시간 애플리케이션에 대한 서비스 품질(QoS)을 효율적으로 제공하기 위한 방안의 하나로 IETF(Internet Engineering Task Force)에서 새로운 프로토콜로서 RSVP(resource reservation protocol)가 제안되었다.

도1은 종래의 원패스 RSVP (one-path RSVP) 메시지 전송흐름을 나타낸다. RFC 2205의 RSVP(버젼 1)에 의하면, 송신 호스트가 수신 호스트에게 경로(PATH)메시지와 예약(RESV)메시지를 통하여 애플리케이션 패킷 플로우에서 요구되는 서비스 품질을 설정하게 된다. 우선, 송신 호스트는 수신 호스트에 예약가능여부를 통지하는 경로메시지를 전송하며(110), 수신 호스트는 예약요구메시지를 통하여 이를 예약 대역폭으로 변환시킨다(140a,140b,140c). 따라서, 고정된 대역폭을 확보함으로써 애플리케이션에 대한 효율적인 서비스 품질방법을 제공할 수 있다.

하지만, 이러한 원패스 RSVP는 크게 2가지 측면에 문제가 있다.

첫 번째로, "서비스 거부(Deny of Service)"라 하는 킬러 예약 문제(Killer Reservation Problem: KRP)이다. 킬러 예약 문제란 여러 개의 수신 호스트 대역폭이 한곳에서 합쳐질 때에 어느 한쪽을 일방적으로 희생시키는 문제를 말한다. 즉, 도1과 같이, 상기 원패스 RSVP에서는 미리 확정적으로 예약된 것이 아니므로 중간에 있는 라우터에서 갑자기 많은 사용자들의 예약 신청이 들어오면 그 라우터는 충분한 대역폭을 지원해 주지 못하여 오버플로우(overflow)가 발생하고, 결국 예약을 할 수 없게 된다.

두 번째 문제로, 상기 원패스 RSVP는 그 지원 계층이 제한되어 있다는 문제가 있다. 즉, 상기 RSVP는 확장성의 문제 및 IP 네트워크만을 고려 대상으로 하였기에 실제적으로 전송이 일어나는 물리계층(L1), 링크계층(L2)과 네트워크 계층(L3)에서의 대역폭이 보장되지 않으며, 프로세싱에서도 상당한 노력이 소모되는 것이다. 특히, IEEE 802 네트워크에서 대역폭 보장방법으로 채택되는 우선순위 큐잉(Priority Queue)같은 방법과는 호환되지 않고, IEEE 802 네트워크의 서비스품질(QoS)은 애플리케이션계층의 서비스 품질을 지원하지 못한다.

첫번째 문제인 원패스 RSVP의 킬러문제를 해결하기 위한 방안으로, ICC 2000(vol. 2, P718-722, Design of a two-pass RSVP setup Mechanism for Integrated Services, 저자; Tsan-Ling Sheu, Guan-Ying Pao)에서 선점 대역폭과 예약대역폭을 사용하는 투패스 RSVP(two-pass RSVP)가 제안되고 있다. 투패스 RSVP는 원패스 RSVP의 킬러문제에 대한 해결책으로서 선점 대역폭 예약요구 메시지(Pre-Engaged Bandwidth Reservation Message: 이하 PEBR 메시지라 함)와 PEBR 액크(Ack) 메시지를 이용하여 초기 킬러문제를 해결하면서 동시에 초기 수신-송신간에 발생되는 비QoS(non-QoS)를 수용할 수 있다.

도2는 투패스 RSVP의 메시지 전송흐름을 나타낸다. 도2를 참조하면, 원패스 RSVP와 동일하게, RFC 2205의 RSVP(버젼 1)에 의하면 송신 호스트가 수신 호스트에게 경로(PATH) 메시지와 예약(RESV) 메시지를 통하여 일 애플리케이션 패킷 플로우에서 요구되는 서비스 품질을 설정한다.

상기 투패스 RSVP에서는, PATH 메시지를 통하여 송신 호스트에서 수신 호스트까지 서비스 품질 요구를 전송하고(210), 이어 수신 호스트에서는 실제 예약경로가 이루어지기 전에 송신 호스트에 PEBR 메시지를 전송한다(220a,220b,220c). 상기 송신 호스트는 이 PEBR 메시지에 대한 액크(Ack) 메시지를 수신 호스트에게 다시 전송하며(230), 수신 호스트는 RESV 메시지를 통하여 상기 설정된 선점-대역폭을 예약-대역폭으로 변환시킨다(240). 이러한 방식으로 킬러 예약의 발생을 근원적으로 방지할 뿐만 아니라, 비 QoS 트래픽에 대해서도 효과적인 전송방법을 제공할 수 있다.

한편, RSVP의 두번째 문제인 지원계층의 제한성을 해결하기 위한 방안으로, IETF RFC(RFC 2814, 2000년 5월, 저자: R. Yavatkar외 다수)에서는 RSVP와 IEEE 802 스타일 네트워크에서의 QoS를 서로 지원해주는 서브넷 대역폭 관리자(Subnetwork Bandwidth Manager: 이하, SBM이라 함)을 이용하여 원패스 RSVP를 한 IEEE 802 스타일 네트워크 세그먼트에서 수용하는 방안이 제안되었다.

도3은 SBM을 이용하여 IEEE 802 네트워크에 적용된 원패스 RSVP의 메시지 전송을 나타낸다.

DSBM(Desingnated Subnet Bandwidth Manager)과 DSBM 클라이언트를 통하여 PATH 메시지와 RESV 메시지를 전달하고, 우선순위 예측계수인 트래픽 클래스(Traffic CLASS: 이하, TCLASS라 함)를 이용하여 user_priority를 설정하는 방법을 사용하고 있다. 상기 TCLASS는 우선순위에 관한 정보를 포함하는, SBM에서 사용하는 객체를 말한다. 여기서, DSBM이란 SBM 중에서 선출된 SBM으로 트래픽 클래스에 대한 모든 관리를 담당한다(상기 논문 참조 바람).

도3을 참조하면, DSBM 클라이언트는 자신이 속한 LAN 세그먼트에서 “ALLSBMAddress”를 관찰하면서 DSBM을 찾는다. PATH 메시지를 전달할 경우, 초기 PATH에 설정된 RSVP 주소보다는 “DSBMLogicalAddress”를 사용하여 보낸다(310). PATH 메시지를 받은 DSBM은 경로상태를 설정하고, PATH 메시지를 받았던 DSAB의 L2/L3 주소를 저장하여 자신의 값으로 바꾼다. 이어, 그 PATH 메시지를 다음 세그먼트로 전달한다(310). PATH 메시지가 수신 호스트에게 전달된 후에는 종래의 RSVP처럼 RESV 메시지를 PATH 메시지가 온 경로를 따라 다시 송신 호스트에게 전달한다(340a,340b). 이 과정에서 DSBM은 자원을 최종적으로 예약대역으로 할당하고 다시 다음 세그먼트의 전달하며, TCLASS를 이용하여 user_priority를 설정한다.

하지만, 이 방법 또한 종래의 RSVP가 가지고 있는 여러 문제점, 특히, 킬러문제를 여전히 갖고 있다. 물론, 앞서 설명한 바와 같이 킬러문제를 해결하기 위한 투패스 RSVP가 제안된 바 있으나, IETF의 SBM에는 적합한 구조가 아니므로 적용 상에 문제가 있어 왔다.

따라서, 당 기술분야에서는 IEEE 802 네트워크에서도 어플리케이션에 서비스 품질을 향상시킬 수 있는 투패스 RSVP를 적용함으로써 상기 두 해결책의 장점을 적절히 구현한 새로운 서비스 품질 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 IEEE 802 네트워크에서 투패스 RSVP에 사용되는 선점 대역폭과 예약 대역폭을 TCLASS를 이용하여 적절한 user_priority를 설정함으로써 DSBM에 사용된 원패스 RSVP의 킬러문제를 해결한 서비스 품질 관리방법을 제공하는데 있다.

도1은 종래의 RSVP 메시지 전송과정을 도시한다.

도2는 종래의 투패스 RSVP 메시지 전송과정을 도시한다.

도3은 종래의 IEEE 802 스타일 네트워크에서의 DSBM을 거치는 RSVP 메시지 전송과정을 도시한다.

도4는 본 발명에 따른 two-pass RSVP를 지원하는 DSBM에서 지원하는 과정을 도시한다.

도5는 본 발명에 따른 PEBR 메시지를 이용한 패킷 스케줄러의 작동을 설명하기 위한 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10: 수신호스트 20,40: 라우터

30: DSBM 50: 송신호스트

본 발명은, IEEE 802 스타일 네트워크에서 서브넷 대역폭 관리자(Subnet Bandwidth Manager)를 기반한 세그먼트를 통해 수신 호스트와 송신 호스트 사이의 자원 예약 제어방법에 있어서, 상기 송신 호스트에 의해 전송되는 트래픽스펙(traffic spec)를 포함한 경로(PATH) 메시지를 상기 세그먼트에서 선출된 서브넷 대역폭 관리자(DSBM)로 전달하는 단계와, 상기 DSBM은 상기 경로메시지의 트래픽 스펙에 각 경로상태를 설정하고 상기 경로 메시지에 우선순위를 예측하기 위한 트래픽 클래스 객체인 TCLASS를 포함하고 있는지 여부를 판단하여 상기 TCLASS가 포함되지 않았다면, TCLASS의 우선순위값을 소정의 값으로 설정하고 저장하는 후에 상기 수신 호스트로 전달하는 단계와, 상기 트래픽 스펙의 경로상태 정보에 따라, 상기 수신 호스트에 의해 선점 대역폭 예약 요구(PEBR) 메시지를 상기 송신 호스트로 전달되고, 상기 TCLASS의 우선순위값을 이용하여 상한 플로우스펙을 결정하고 그 결정된 상한 플로우 스펙을 RSVP 모듈에 전달함으로써 선점 예약 대역폭을 미리 할당받는 단계와, 상기 트래픽 스펙의 경로상태 정보에 따라, 상기 송신 호스트에 의해 상기 수신 호스트로 상기 선점대역폭 요구에 대한 통지(Ack) 메시지를 전달하는 단계와, 상기 수신 호스트는 예약(RESV) 메시지를 상기 송신 호스트에 전달하여 최종적으로 자원 대역폭을 예약하는 단계를 이루어진다. 상기 TCLASS가 없는 경우에 우선순위값으로 설정되는 값을 가장 낮은 우선순위값인 0으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일실시형태에서는, 상기 경로메시지를 상기 세그먼트에서 선출된 서브넷 대역폭 관리자(DSBM)로 전달하는 단계를 상기 송신 호스트에 의해 트래픽 스펙을 포함한 경로 메시지를 상기 LAN 세그먼트의 DSBM 클라이언트에 전달하는 단계;및 상기 DSBM 클라이언트는 자신이 속한 세그먼트에서 SBM을 선출하여 그 DSBM으로 상기 경로메시지를 전달하는 단계로 구현할 수 있다.

나아가, 상기 DSBM 클라이언트 또는 DSBM은 상기 경로메시지에 자신의 IP 어드레스를 저장하고 상기 저장된 정보를 이용하여 이미 전달된 경로메시지를 받은 경우에 이를 폐기함으로써 루우프 백(loop back)을 효과적으로 방지할 수 있다.

우선, 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해, 본 발명을 설명하는데 사용되는 용어를 정의하도록 한다. TCLASS는 스위치 네트워크에서 유사한 서비스가 주어진 데이터 플로우의 집합으로, 특히 우선순위값을 예측하는 트래픽 클래스 객체를 말한다. 서브넷 대역폭 관리자(SBM)이란 L2 또는 L3에 존재하고(대부분 L2에 존재함) L2 세그먼트 상에 자원을 관리할 수 있는 프로토콜 엔티티를 말하며, 하나의 세그먼트에 하나 이상의 SBM이 존재하는데 그 중에서 그 세그먼트에서 자원을 관리하기 위해 선출된 SBM을 DSBM(Designated SBM, 이하 DSBM이라 함)이라 한다. 또한, DSBM 클라이언트란 자원예약을 요구하는 트래픽을 전달하는 라우터나 호스트와 같은 L3 엔티티를 말한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다.

도4는 DSBM에서 투패스 RSVP를 수용하는 자원예약 제어방법을 나타낸다. 본 발명에 따른 자원예약 제어방법에서는 종래의 원패스 RSVP의 경로 메시지와 예약 메시지 외에 선점 대역폭 예약(PEBR)메시지와 PEBR 액크 메시지(401,402,403)를 처리하는 과정을 포함하며, 이는 DSBM에 의해 수행된다.

도4를 참조하면, 송신 호스트는 경로메시지를 대역폭의 상한 및 하한, 지연시간(delay), 지터(jitter) 등을 표시하는 트래픽 스펙(traffic specification: Tspec)과 함께 어느 세그먼트를 통해 수신 호스트에게 전송한다(410).

우선, 상기 경로메시지는 RSVP에 기반한 라우터, 즉 DSBM 클라이언트로 전송되고, 상기 DSBM 클라이언트는 자기가 속한 세그먼트에서 선출된 DSBM으로 전송하고, 상기 DSBM에서는 상기 트래픽 스펙의 정보에 경로상태(path state)를 설정하고, 그 경로상태는 이전 경로메시지를 전송한 송신 호스트의 주소를 저장한다(410). 이와 같은 과정을 통해서 경로메시지는 수신호스트로 전달된다.

이어, 상기 수신 호스트는 PEBR 메시지를 상기 트래픽 스펙의 경로상태 정보에 따라 상기 송신호스트로 전달하고(420a,420b,420c,420d), 상기 송신호스트는 PEBR에 대한 액크메시지를 다시 수신호스트로 전달한다(430). 또한, 상기 SBM 네트워크에서는 경로메시지와 예약메시지에 TCLASS라는 우선순위값 예측을 위한 객체를 추가적으로 포함한다. TCLASS가 없는 경우에는 DSBM에서 PEBR의 대역폭 예측은 우선순위값 0을 사용할 수 있으며, 상기 PEBR의 예측함수에 TCLASS를 활용하여 선점 대역폭값을 설정한다. TCLASS를 활용하는 방안은 도5에서 상세히 설명하도록 한다.

상기 수신호스트는 예약(RESV) 메시지를 송신 호스트에게 전송함(440a,440b,440c, 440d)으로써 자원을 최종적으로 예약할 수 있다. 이 예약 메시지에는 통합 서비스(integrated service)에서 요구하는 각종 서비스 형태를 표시한 리퀘스트 스펙(request specification: Rspec)과, 패킷의 특징을 나타내는 필터 스펙(filter specification) 등의 객체를 포함하며, 물론, 앞서 설명한 바와 같이 추가적으로 TCLASS도 포함하고 있다.

도5는 DSBM 및 DSBM 클라이언트에서 PEBR 메시지에 따라 패킷 스케줄러(packet scheduler)라는 RSVP 모듈에서 상한 플로우스펙(Upper-bound flowspec)을 정의하는 과정을 나타낸다.

도5를 참조하면, 우선, 경로 메시지 또는 예약 메시지에 TCLASS 정보가 포함되어 있는지를 판단한다(단계510). 이어, 경로 메시지나 예약 메시지에 TCLASS가 있는 경우, 우선순위값(예, 3비트로 이루어짐)을 활용하여 상한 플로우스펙을 정의하며(단계520), TCLASS가 없는 경우, TCLASS의 우선순위 값을 RFC 2815에 정의된 맵핑방법에 따라 디폴트(default) 우선순위를 0로 설정하여 저장한다(단계530). 여기에서 채용되는 맵핑방법으로는 RSVP의 다변화된 우선순위 계층을 802.1p의 8계층으로 맵핑하는 방식을 사용할 수 있다. 최종적으로는 Sender_adjustment에서 3비트 우선순위로 나뉘어진 서비스클래스(service class)에 따라 상한 플로우스펙을 정의한다.

또한, 본 발명의 다른 실시형태에서는, 상기 DSBM 클라이언트 또는 DSBM은 LAN_LOOBACK이라는 새로운 객체에 자신의 IP 어드레스를 덮어 쓰고, 그 LAN_LOOBACK객체를 이용하여 이미 전달된 경로메시지를 받은 경우에 이를 폐기함으로써 루우프 백(loop back)을 효과적으로 방지할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 자원예약 제어방법에 따르면, IEEE 802 네트워크에서 원패스 RSVP방식에 기반한 SBM이 갖는 킬러예약 문제를 투패스 RSVP를 사용함으로써 근원적으로 해결하며, PEBR의 대역폭 선할당을 DSBM의 TCLASS를 활용하여 user_priority를 설정할 수 있고, 이로써 비QoS 트래픽을 효율적으로 전송한다.

Claims (4)

1. IEEE 802 스타일 네트워크에서 서브넷 대역폭 관리자(Subnet Bandwidth Manager)를 기반한 세그먼트를 통해 수신 호스트와 송신 호스트 사이의 자원 예약 제어방법에 있어서,

   상기 송신 호스트에 의해 전송되는 트래픽 스펙(traffic spec)를 포함한 경로(PATH) 메시지를 상기 세그먼트에서 선출된 서브넷 대역폭 관리자(DSBM)로 전달하는 단계;

   상기 DSBM은 상기 경로메시지의 트래픽 스펙에 각 경로상태를 설정하고 상기 경로 메시지에 우선순위를 예측하기 위한 트래픽 클래스 객체인 TCLASS를 포함하고 있는지 여부를 판단하여 상기 TCLASS가 포함되지 않았다면, TCLASS의 우선순위값을 소정의 값으로 설정하고 저장한 후에 상기 수신 호스트로 전달하는 단계;

   상기 트래픽 스펙의 경로상태 정보에 따라, 상기 수신 호스트에 의해 선점 대역폭 예약 요구(PEBR) 메시지를 상기 송신 호스트로 전달되고, 상기 TCLASS의 우선순위값을 이용하여 상한 플로우스펙을 결정하고 그 결정된 상한 플로우 스펙을 RSVP 모듈에 전달함으로써 선점 예약 대역폭을 미리 할당받는 단계;

   상기 트래픽 스펙의 경로상태 정보에 따라, 상기 송신 호스트에 의해 상기 수신 호스트로 상기 선점대역폭 요구에 대한 통지(Ack) 메시지를 전달하는 단계; 및

   상기 수신 호스트는 예약(RESV) 메시지를 상기 송신 호스트에 전달하여 최종적으로 자원 대역폭을 예약하는 단계를 포함하는 자원 예약 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 경로메시지를 상기 세그먼트에서 선출된 서브넷 대역폭 관리자(DSBM)로 전달하는 단계는,

   상기 송신 호스트에 의해 트래픽 스펙을 포함한 경로 메시지를 상기 LAN 세그먼트의 DSBM 클라이언트에 전달하는 단계;및

   상기 DSBM 클라이언트는 자신이 속한 세그먼트에서 SBM을 선출하여 그 DSBM으로 상기 경로메시지를 전달하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 자원 예약 제어방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 DSBM 클라이언트 또는 DSBM은 상기 경로메시지에 자신의 IP 어드레스를 저장하고, 상기 저장된 정보를 이용하여 이미 전달된 경로메시지를 받은 경우에 이를 폐기함을 특징으로 하는 자원 예약 제어방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 TCLASS가 없는 경우에 우선순위값으로 설정되는 소정의 값은 가장 낮은 우선순위값인 0 임을 특징으로 하는 자원 예약 제어방법.