KR20030055693A

KR20030055693A - 인터넷에서의 네트워크의 부하를 경감하기 위한 연결설정및 해제방법

Info

Publication number: KR20030055693A
Application number: KR1020010085748A
Authority: KR
Inventors: 채희성; 한태만; 정유현
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-04
Also published as: KR100415582B1

Abstract

본 발명은 인터넷 서비스 품질(Quality of Service)을 보장하기 위하여, 자원예약 프로토콜(Resource Reservation Protocol)의 신뢰성 및 네트워크에 걸리는 부하를 최소화시키기 위한 인터넷에서의 연결설정 및 해제방법에 관한 것으로, 본 발명은, 송신 노드와 중간 노드 및 목적지 노드를 포함하는 인터넷에서 자원예약 프로토콜(RSVP)을 이용해 경로를 연결하고 해제하기 위한 방법에 있어서, 상기 송신 노드가 경로 요구 메시지를 상기 중간 노드를 통해 상기 목적지 노드로 전송하면, 상기 경로 요구 메시지를 수신한 상기 중간 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제1 단계; 자원예약이 된 후, 상기 송신 노드가 자원예약확인 메시지를 상기 중간 노드를 통해 상기 목적지 노드로 전송하면, 상기 자원예약확인 메시지를 수신한 상기 중간 노드와 상기 목적지 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제2 단계; 경로가 설정된 후, 상기 각 노드들 간에는 주기적으로 연결상태 확인 메시지를 전송하여 상대방의 연결상태를 응답받는 제3 단계; 및 상기 송신 노드가 자원 해제 메시지를 상기 중간 노드를 통해 목적지 노드로 전송하면 상기 중간 노드와 상기 목적지 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제4 단계를 포함한다.

Description

인터넷에서의 네트워크의 부하를 경감하기 위한 연결설정 및 해제방법{The connection and release method for reduction of network load of RSVP for the internet QoS}

본 발명은 인터넷 서비스 품질(Quality of Service)을 보장하기 위하여, 자원예약 프로토콜(Resource Reservation Protocol)의 신뢰성 및 네트워크에 걸리는 부하를 최소화시키기 위한 인터넷에서의 연결설정 및 해제방법에 관한 것이다.

종합정보서비스(Integrated Service) 모델에서는 베스트 에포트(BestEffort) 서비스 외에 보증(Guaranteed) 서비스와 베스트 에포트(Best Effort) 서비스보다 향상된 신뢰성을 요구하는 제어된 부하(Controlled Load) 서비스가 있다. 이러한 모델들은 기본적으로 사용자의 패킷 스트림(플로우)에 특별한 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위하여 라우터에서 자원 예약이 반드시 필요하다. 자원 예약을 위하여 자원예약 프로토콜(RSVP)를 신호 프로토콜로 사용하며, 자원예약을 위한 신호 처리 과정은 도 1과 같다.

RSVP에서 자원 예약을 위해 사용되는 기본 메시지는 트래픽 송신 노드로부터 발생되는 경로 메시지(Path, PathTear, ResvConf)와 트래픽 수신 노드로부터 생성되는 자원 예약 메시지(Resv, ResvTear, PathErr)이다. 경로 메시지의 주요 기능은 송신 노드에서 수신 노드까지 경로를 따라가면서 각 라우터에 경로 상태를 형성하고, 수신 노드에게 송신 노드가 발생하는 트래픽 특성에 대한 정보와 단대단 경로에 대한 정보를 제공하여, 수신 노드에서 적절한 자원 요청을 할 수 있도록 한다. 반면, 자원 예약 메시지는 송신 노드에서 수신 노드까지 형성된 경로 상태의 역 방향으로 전송되면서, 경유하는 라우터의 인터페이스 부분에 자원 예약 메시지를 전달하고, 자원을 예약하게 된다.

RSVP는 IP와 IP 라우팅 프로토콜, IP 멀티캐스트 프로토콜 위에서 다음과 같이 동작한다. 먼저, 송신 노드는 경로(Path) 요구메시지를 통해서 자신의 트래픽 특성을 수신 노드에게 알린다. 이때의 경로는 IP 유니 캐스트 혹은 멀티 캐스트 라우팅 프로토콜에 의해 결정된다. 경로(Path) 메시지가 지나가는 경로의 망 노드는 경로 상태(Path State)를 기록하게 된다. 경로(Path) 요구 메시지를 받은 수신노드는 송신 노드가 보내고자 하는 플로우의 특성(Flowspec)을 보고 자신이 원하는 대역폭을 결정하여 자원예약(Resv) 메시지를 통해 송신 노드에게 응답한다. 자원예약(Resv) 메시지에는 수신 노드가 원하는 서비스 요청 사항이 실리게 된다. 자원예약(Resv) 메시지는 경로(Path) 요구 메시지가 전달된 경로의 역 방향(Upstream)으로 전달된다. 수신 노드로부터 자원예약(Resv) 메시지를 수신한 최초 송신 노드는 자원 예약(Resv) 메시지에 기록된 서비스 요구사항에 따라서 현재의 망 자원으로 요구받은 서비스(자원 예약)가 가능한지를 결정한다. 이를 연결 수락 제어라 부른다. 만약, 요구를 수락한다면 망 노드는 플로우 특성(flowspec)을 링크 계층에 전달하고, 링크 계층은 주어진 플로우 특성(flowspec)에 따라 패킷 스케쥴(scheduler)과 패킷 구분(classifer)을 수행하여, 서비스 요구에 따라 패킷을 전달하게 된다. 이렇게 경로(Path) 요구 메시지와, 자원예약(Resv) 메시지에 의해 생성된 RSVP 링크는 처음 링크를 생성하기 위해 사용되었던 경로(Path) 요구 메시지와, 자원예약(Resv) 메시지를 30초 간격으로 상대 노드에 전송함으로, 데이터 전송 도중에 링크의 상태를 확인한다.

RSVP을 이용한 경로(Path) 설정 및 상태 체크의 문제점은 경로(Path) 요구 메시지를 이용하여 최초 자원 예약을 요청하는 송신 노드가 수신 노드의 상태를 전혀 파악할 수 없으며, 자원 예약이 이루어진 후 링크의 상태 체크를 위하여 경로(Path) 요구 메시지 및 자원예약(Resv) 메시지를 30초 간격으로 전송함으로 각 노드의 불필요한 작업과 네트워크에 부하가 많이 실리는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 자원 예약을 위해 사용되는 종래 RSVP 메시지에 응답(Ack) 메시지와, 연결상태 확인(Srefresh) 메시지를 추가하고, 이러한 메시지를 이용하여 연결 설정 요구 및 해제 작업등에 적용함으로써, 종래 RSVP의 신뢰성을 증가시키고, 링크의 상태 체크를 위해 사용되는 기존 RSVP의 경로(Path) 요구 메시지와, 자원예약(Resv) 메시지를 연결상태 확인(Srefresh) 메시지로 대체함으로써, 네트워크에 발생하는 불필요한 트래픽을 경감시킬 수 있는 인터넷에서의 네트워크의 부하를 경감하기 위한 연결설정 및 해제방법을 제공하는데 있다.

도1은 본 발명이 적용되는 호스트와 라우터간의 자원 예약 프로토콜 신호의 흐름을 설명하기 위한 도면.

도2는 본 발명에 따른 응답 메시지를 이용한 연결 설정 흐름도.

도3은 응답 메시지(Ack)와 연결상태 확인 메시지(Srefresh)의 구성도.

도4는 본 발명에 따른 응답 메시지(Ack)를 이용한 연결 해제 흐름도.

도5는 본 발명에 따른 연결상태 확인 메시지(Srefresh)를 이용한 상태 확인 흐름도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 송신 노드와 중간 노드 및 목적지 노드를 포함하는 인터넷에서 자원예약 프로토콜(RSVP)를 이용해 경로를 연결하고 해제하기 위한 방법에 있어서,

상기 송신 노드가 경로 요구 메시지를 상기 중간 노드를 통해 상기 목적지 노드로 전송하면, 상기 경로 요구 메시지를 수신한 상기 중간 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제1 단계;

자원예약이 된 후, 상기 송신 노드가 자원예약확인 메시지를 상기 중간 노드를 통해 상기 목적지 노드로 전송하면, 상기 자원예약확인 메시지를 수신한 상기 중간 노드와 상기 목적지 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제2 단계;

경로가 설정된 후, 상기 각 노드들 간에는 주기적으로 연결상태 확인 메시지를 전송하여 상대방의 연결상태를 응답받는 제3 단계; 및

상기 송신 노드가 자원 해제 메시지를 상기 중간 노드를 통해 목적지 노드로전송하면 상기 중간 노드와 상기 목적지 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 프로세서를 갖는 컴퓨터에서,

송신 노드가 경로 요구 메시지를 중간 노드를 통해 목적지 노드로 전송하면, 상기 경로 요구 메시지를 수신한 상기 중간 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제1 기능;

자원예약이 된 후, 상기 송신 노드가 자원예약확인 메시지를 상기 중간 노드를 통해 상기 목적지 노드로 전송하면, 상기 자원예약확인 메시지를 수신한 상기 중간 노드와 상기 목적지 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제2 기능;

경로가 설정된 후, 상기 각 노드들 간에는 주기적으로 연결상태 확인 메시지를 전송하여 상대방의 연결상태를 응답받는 제3 기능; 및

상기 송신 노드가 자원 해제 메시지를 상기 중간 노드를 통해 목적지 노드로 전송하면 상기 중간 노드와 상기 목적지 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제4 기능을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

본 발명에서는 종래 RSVP의 모든 메시지 내부에 메시지의 수신 여부를 묻는 메시지 식별자(MESSAGE_ID) 오브젝트를 추가하고, 이 오브젝트가 추가된 경로(Path) 및 기타 메시지를 수신한 노드는 응답(Ack) 메시지 내부의 메시지 식별자 응답(MESSAGE_ID_ACK)/메시지 식별자 부정응답(MESSAGE_ID_NACK) 오브젝트를 이용하여 송신측에게 자원 예약 여부를 떠나 메시지의 수신여부만을 알린다. 이렇게 함으로써, 송신노드는 일단 수신 노드의 본 메시지의 수신 여부를 응답(Ack) 메시지를 통하여 인식한다. 경로(Path) 요구 메시지 등을 통하여 설정된 링크의 상태 체크를 위한 종래의 방법은 송신 노드는 경로(Path) 요구 메시지를, 수신 노드는 자원 예약(Resv) 메시지를 이용한다. 본 발명에서는 연결상태 확인 메시지(Srefresh) 라는 새로운 메시지를 이용하여 경로(Path) 요구 메시지와, 자원예약(Resv) 메시지의 역할을 간단하게 수행한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 연결 설정을 위한 흐름도이다.

응답(Ack) 메시지의 경우 공통헤더(<Common Header>), 무결성(<INTEGRITY>), 메시지 식별자 응답(<MESSAGE_ID_ACK> )| 메시지 식별자 부정응답(<MESSAGE_ID_NACK>) 등의 오브젝트로 구성되며, 응답(Ack) 메시지를 구성하는 각각의 오브젝트에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조한다.

경로(Path) 요구 메시지에는 반드시 연결 설정에 대한 레이블 바인딩 여부를 확인하기 위한 <Generalized Label Request>오브젝트가 포함되어야 한다. 경로(Path) 요구 메시지는 <SENDER_TSPEC>, 자원예약(Resv) 메시지의 경우 <FLOWSPEC> 오브젝트에 본 연결 설정에 대한 트래픽 파라미터가 포함된다. 경로(Path) 요구 메시지 내부 <RSVP_HOP> 오브젝트의 PHOP 필드는 연결 설정 시 사용되는 인터페이스에 대한 정보가, 자원 예약(Resv) 메시지 내부의 <Generalized Label>오브젝트에는 연결설정에 사용하기 위해 목적지노드에서 할당한 채널과 서브채널 정보가 포함되어야 한다. 송신 노드는 <Suggested Label> 오브젝트를 이용하여 자신이 원하는 레이블을 선택할 수 있지만, 목적지 노드가 송신 노드가 요구한 레이블을 거부하거나, 다른 레이블과 충돌이 날 경우에는 <Suggested Label> 오브젝트는 무시될 수 있다. 양방향 연결 설정(bi-directional connection)을 위하여, 송신 노드는 연결 설정을 위한 역 방향 채널과 서브채널을 지정할 수 있는 경로(Path) 요구 메시지의 <Upstream Label> 오브젝트를 이용한다. 만일, 요구한 <Upstream Label> 값과 위에서 정의한 <Generalized Label>오브젝트의 값이 같다면, <Label Set>오브젝트를 이용하여 <Generalized Label> 대신 <Upstream Label> 오브젝트에서 정의한 값으로 사용한다. 연결 설정 요구 메시지(Path 메시지)를 수신한 목적지 노드는 자원예약(Resv) 메시지의 자원예약 확인(<RESV_CONFIRM>) 오브젝트를 정의하여 중간 노드에 메시지 수신 여부를 전송하며, 중간 노드는 송신 노드(Host)에 자원예약(Resv) 메시지를 전송한다. 이 순간부터 송신 노드로부터 목적지 노드로 전송 링크를 통하여 데이터 전송이 시작된다. 한편, 목적지 노드로부터 송신 노드로의 데이터 전송은 목적지 노드가 자원예약 확인(ResvConf) 메시지를 수신한 순간부터 데이터 전송이 가능해진다.

전술한 바와 같은 연결 설정 과정을 도 2를 참조하여 정리하면 다음과 같다.

호스트 라우터가 호프(Hop) 라우터에게 경로 요구 메시지(Path)를 전송하면, 호프 라우터는 호스트 라우터에 경로 요구에 대한 응답 메시지(Ack)를 전송한다.그리고, 호프 라우터는 라우터에 경로 요구 메시지(Path)를 전송하고, 라우터는 자원을 할당한 다음, 자원 예약 메시지(Resv)를 호프 라우터로 전송한다. 호프 라우터는 자원예약 메시지(Resv)에 대한 응답으로 응답 메시지(Ack)를 전송하고, 자원 예약 메시지를 호스트 라우터로 전달한다. 이러한 과정이 완료되면 송신 노드는 데이터 전송을 시작한다.

그런 다음, 호스트 라우터가 자원예약 확인 메시지(ResvConf)를 호프 라우터에 전송하고, 호프 라우터는 자원예약 확인 메시지에 대한 응답 메시지(Ack)를 호스트 라우터에 전송한다. 호프 라우터는 자원 예약 확인 메시지를 라우터로 전송한다. 이렇게 되면 목적지 노드에서 데이터 전송을 시작한다. 그리고, 라우터는 호프 라우터에 응답 메시지를 전송한다.

도 4는 본 발명에 따른 송신 노드에 의한 연결 해제 흐름도이다.

연결 해제 요구는 송신 및 목적지 노드 양측에서 가능하며, 그 순서는 송신 및 목적지 노드에서 동일하게 이루어진다. 송신 노드에 의한 연결 해제과정을 살펴보면, 송신 노드인 호스트 라우터와 중간 노드인 호프 라우터의 연결 해제를 위하여 자원예약(Resv) 메시지 내부의 <ERROR_SPEC>오브젝트의 에러 코드(Error Code) 필드를 (Notify: deletion in process)로 설정하여 중간 노드인 호프 라우터에 자원 해제 요구 메시지(ResvErr)를 전송한다. 자원 해제 요구 메시지(ResvErr)를 수신한 호프 라우터는 호스트 라우터에 응답 메시지(Ack)를 전송하고, 목적지 노드의 라우터에 자원 해제 요구 메시지(ResvErr)를 전달한다. 목적지 노드는 호프 라우터로 응답 메시지(Ack)를 전송하고, 연결 설정 프로시져를 중단한다. 이로써 송신 노드와 목적지 노드간 데이터 송수신이 중단된다.

목적지 노드에 의한 연결 해체 요구는 목적지 노드에서 송신 노드에게 경로 해제 메시지(PathErr)의 <ERROR_SPEC>오브젝트를 "Notify: deletion in process"로 설정하여 전송함으로써 이루어진다. 즉, 목적지 노드의 라우터는 경로해제 메시지(PathErr)의 경로상태 제거(Path_State_Removed) 필드를 정의하여 중간 노드인 호프 라우터로 전송한다. 경로해제 메시지(PathErr)를 수신한 호프 라우터는 목적지 라우터로 응답 메시지를 전송하고, 또한 송신 노드인 호스트 라우터로 경로해제 메시지(PathErr)를 전송한다. 송신 노드인 호스트 라우터는 응답 메시지를 호프 라우터로 전송하고, 또한 송신 노드는 완전하게 연결을 해제하기 위하여 중간 노드와 목적지 노드에게 PathTear 메시지를 전송하여 연결 해제 작업을 종료한다. 이러한 메시지들을 수신한 노드는 반드시 응답(Ack) 메시지를 이용하여 응답함으로써, 전체 연결 설정 및 해제 작업 시에 서로간의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

다음은 연결상태 확인 메시지(Srefresh)를 이용해, 각각의 송/수신 노드에서 인접노드와의 연결 상태 확인 및 감시하는 과정을 살펴본다.

연결상태 확인 메시지(Srefresh)는 도 3과 같이 공통헤더(<Common Header>), 무결성(<INTEGRITY>), 메시지 식별자 응답(<MESSAGE_ID_ACK>) |메시지 식별자 부정응답(<MESSAGE_ID_NACK>), 메시지 식별자(<MESSAGE_ID>), 메시지 식별자 리스트(<MESSAGE_ID_LIST>) 등의 오브젝트로 구성된다.

도 5를 참조하여, 연결상태를 확인 및 감시하는 과정을 살펴보면, 경로 설정이 이루어진 후, 상태 확인을 요청하는 노드에서 30초 주기로 연결상태 확인 메시지(Srefresh)를 전송한다. 연결상태확인 메시지(Srefresh)는 단대단 노드 사이에서 이루어짐으로, 최초 송신 노드, 중간 노드, 목적지 노드에서 독립적으로 사용 가능하다. 한편, 수신측은 송신 노드사이의 연결 상태가 완전하다면 연결상태확인 메시지(Srefresh)의 메시지 식별자 응답(<MESSAGE_ID_ACK>) 오브젝트를 정의하여 전송하고, 연결 상태가 완전하지 못하다면 메시지 식별자 부정응답(<MESSAGE_ID_NACK>) 오브젝트를 전송한다. 만일, 이러한 연결상태 감시 작업 중 노드에서 문제가 발생하면, 문제가 발생한 노드는 상대 노드에게 메시지 식별자 부정응답(<MESSAGE_ID_NACK>) 오브젝트를 포함한 연결상태확인 메시지(Srefresh)를 전송하고, 처음 설정된 경로 상태를 해제한다.

상기와 같은 본 발명은 각각의 노드가 경로요구 메시지(Path)를 인접 노드에게 전송하고 응답 메시지(Ack)를 수신함으로써, 인접 노드간의 신뢰성 보장이 가능하고, 연결상태 확인 메시지(Srefresh)를 사용하여 네트워크에 걸리는 부하를 최소화 할 수 있다.

Claims

송신 노드와 중간 노드 및 목적지 노드를 포함하는 인터넷에서 자원예약 프로토콜(RSVP)을 이용해 경로를 연결하고 해제하기 위한 방법에 있어서,

상기 송신 노드가 경로 요구 메시지를 상기 중간 노드를 통해 상기 목적지 노드로 전송하면, 상기 경로 요구 메시지를 수신한 상기 중간 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제1 단계;

자원예약이 된 후, 상기 송신 노드가 자원예약확인 메시지를 상기 중간 노드를 통해 상기 목적지 노드로 전송하면, 상기 자원예약확인 메시지를 수신한 상기 중간 노드와 상기 목적지 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제2 단계;

경로가 설정된 후, 상기 각 노드들 간에는 주기적으로 연결상태 확인 메시지를 전송하여 상대방의 연결상태를 응답받는 제3 단계; 및

상기 송신 노드가 자원 해제 메시지를 상기 중간 노드를 통해 목적지 노드로 전송하면 상기 중간 노드와 상기 목적지 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결설정 및 해제방법.
제 1 항에 있어서,

상기 응답 메시지는, 공통헤더, 무결성, 메시지 식별자 응답, 메시지 식별자 부정응답의 오브젝트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결설정 및 해제방법.
제 1 항에 있어서,

상기 연결상태 확인 메시지는, 공통헤더, 무결성, 메시지 식별자 응답, 메시지 식별자 부정응답, 메시지 식별자, 메시지 식별자 리스트의 오브젝트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결설정 및 해제방법.
프로세서를 갖는 컴퓨터에서,

송신 노드가 경로 요구 메시지를 중간 노드를 통해 목적지 노드로 전송하면, 상기 경로 요구 메시지를 수신한 상기 중간 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제1 기능;

자원예약이 된 후, 상기 송신 노드가 자원예약확인 메시지를 상기 중간 노드를 통해 상기 목적지 노드로 전송하면, 상기 자원예약확인 메시지를 수신한 상기 중간 노드와 상기 목적지 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제2 기능;

경로가 설정된 후, 상기 각 노드들 간에는 주기적으로 연결상태 확인 메시지를 전송하여 상대방의 연결상태를 응답받는 제3 기능; 및

상기 송신 노드가 자원 해제 메시지를 상기 중간 노드를 통해 목적지 노드로 전송하면 상기 중간 노드와 상기 목적지 노드는 응답 메시지를 통해 응답하는 제4 기능을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.