KR20140073156A - Network virtualization method based on virtual router - Google Patents

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윤현식
정부금
박혜숙
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한국전자통신연구원
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Abstract

The present invention relates to a network virtualization method based on a virtual router which may separate a control function by virtualization based on the virtual router on a control plane, forward each virtual router, allocate a link resource to each virtual router on a transmission plane, and provide interworking functions of associated virtual routers. To this end, the present invention provides a network virtualization method based on a virtual router which may apply an ID of the virtual router according to a generation request of the virtual router of a transmission plane on the control plane, equally set an ID of a virtual router in the same virtual network, generate a plurality of virtual routers in a scheme of allocating a network resource and a protocol resource of the virtual router whose generation is requested, and configure a virtual network based on IDs of the virtual routers.

Description

가상 라우터 기반의 네트워크 가상화 방법{NETWORK VIRTUALIZATION METHOD BASED ON VIRTUAL ROUTER}[0001] NETWORK VIRTUALIZATION METHOD BASED ON VIRTUAL ROUTER [0002]

본 발명은 제어 평면과 전송 평면이 분리된 네트워크에서 L2-L7 스위칭 기능을 통합적으로 수행하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 L3 라우팅을 위한 가상 라우터 기반의 네트워크 가상화 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an integrated L2-L7 switching function in a network in which a control plane and a transmission plane are separated, and more particularly, to a virtual router-based network virtualization method for L3 routing.

미래 인터넷의 핵심 기능들 중 하나는 하나의 물리 네트워크 위에서 여러 개의 가상 네트워크를 구축할 수 있는 네트워크 가상화 기술이다. 네트워크 가상화 기술은 네트워크 구조의 경직성을 해결할 수 있는 방안이다. 네트워크 링크와 노드를 포함하는 네트워크 내의 모든 자원들을 가상화하여하나의 물리적인 인프라 상에서 구현한다. 이에 따라 하나의 물리적인 인프라 상에서 요구 사항이 서로 다른 응용/서비스/이용자별 가상 네트워크들이 상호 독립적으로 공존할 수 있다One of the key functions of the future Internet is network virtualization technology that can build multiple virtual networks on one physical network. Network virtualization technology is a way to solve the rigidity of network structure. All resources within the network, including network links and nodes, are virtualized and implemented on a single physical infrastructure. Accordingly, application / service / user-specific virtual networks having different requirements on one physical infrastructure can coexist independently of each other

네트워크 가상화를 지원하는 미래 인터넷의 라우터, 개인용 컴퓨터(PC), 클러스터 노드와 같은 자원들을 제어하기 위해 ProtoGENI, PlanetLab과 같은 다양한 제어 프레임워크들이 개발되고 있다.Various control frameworks such as ProtoGENI and PlanetLab are being developed to control resources such as future Internet routers, personal computers (PCs), and cluster nodes supporting network virtualization.

그러나, 다양한 제어 프레임워크는 각각의 대상 자원을 한정하고 있다. 예를 들어 ProtoGENI는 Emulab 노드를 제어하고, PlanetLab은 개인용 컴퓨터를 제어한다.However, the various control frameworks define each target resource. For example, ProtoGENI controls the Emulab node, and PlanetLab controls the personal computer.

한편, 프로그래머블 라우터와 같은 프로그래머블 플랫폼, 특히 네트워크 프로세서 기반의 고속 프로그래머블 플랫폼을 관리할 수 있는 제어 프레임워크에 대해서는 아직 개발이 이루어지지 않고 있는 실정이다.On the other hand, a programmable platform such as a programmable router, especially a control framework capable of managing a high-speed programmable platform based on a network processor, has not yet been developed.

현재, 하나의 물리적인 라우터를 여러 개의 논리적인 라우터로 분리해서 사용하는 가상 라우터 기술은 제안되고 있다. 하지만 가상 네트워크를 구성하기 위해서는 각각의 가상 라우터들이 서로 연동되어야 하며, 현재 효율적으로 가상 네트워크를 구성하는 방법이 제안되고 있지 않다.
Currently, a virtual router technology that uses one physical router as multiple logical routers is proposed. However, in order to construct a virtual network, each virtual router must be interlocked with each other, and a method of constructing a virtual network efficiently at present is not proposed.

대한민국 공개특허 10-2011-0071833호에는 가상화 지원 네트워크 장치에 대한 기술이 기재되어 있다.Korean Patent Publication No. 10-2011-0071833 describes a technique for a virtualization support network device.

본 발명은 가상 라우터를 할당할 때 가상 네트워크를 구분하기 위해 MPLS 레이블 값을 이용하여 가상 라우터 ID를 할당함으로써, 가상 네트워크를 구성하는 가상 라우터들이 유기적으로 연동할 수 있는 가상 라우터 기반의 네트워크 가상화 방법을 제공한다.The present invention relates to a virtual router-based network virtualization method in which virtual routers constituting a virtual network can be linked together by allocating a virtual router ID using an MPLS label value to identify a virtual network when allocating a virtual router to provide.

또한, 본 발명은 제어 평면에서 가상 라우터 기반의 가상화에 의해 제어 기능을 분리하고, 전송 평면에서 각각의 가상 라우터에 대한 포워딩 및 링크 자원을 할당하며 관련된 가상 라우터들의 연동 기능을 제공할 수 있는 가상 라우터 기반의 네트워크 가상화 방법을 제공한다.
The present invention also provides a virtual router capable of separating control functions by virtue of virtual router-based virtualization in the control plane, allocating forwarding and link resources for each virtual router in the transmission plane, Based network virtualization.

본 발명의 일 관점에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 가상 라우터 기반의 네트워크 가상화 방법은 제어 평면과 전송 평면이 분리된 네트워크에서의 가상화 방법으로서, 상기 제어 평면에서 상기 전송 평면의 가상 라우터 생성 요청에 따라 가상 라우터의 ID를 부여하되, 동일 가상 네트워크 내 가상 라우터의 ID를 동일하게 설정하며, 상기 가상 라우터의 ID를 부여한 후 상기 생성 요청한 가상 라우터의 네트워크 자원과 프로토콜 자원을 할당하는 방법으로 다수의 가상 라우터를 생성하며, 상기 다수의 가상 라우터의 ID를 기반으로 가상 네트워크를 구성할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a virtual router-based network virtualization method according to an embodiment of the present invention is a virtualization method in a network in which a control plane and a transmission plane are separated from each other, A method of assigning an ID of a virtual router according to a virtual router ID of a virtual router in the same virtual network and assigning an ID of a virtual router in the same virtual network and assigning an ID of the virtual router, A virtual router may be created, and a virtual network may be configured based on the IDs of the plurality of virtual routers.

본 발명의 실시 예에 따른 가상 라우터 기반의 네트워크 가상화 방법에서 상기 가상 라우터의 ID는, MPLS(Multi Protocol Label Switching) 레이블을 기반으로 부여될 수 있다.In the virtual router-based network virtualization method according to the embodiment of the present invention, the ID of the virtual router may be assigned based on a Multi Protocol Label Switching (MPLS) label.

본 발명의 실시 예에 따른 가상 라우터 기반의 네트워크 가상화 방법에서 상기 네트워크 자원은, 상기 가상 라우터의 링크 개수 또는 각 링크의 대역폭 정보일 수 있다.In the virtual router-based network virtualization method according to the embodiment of the present invention, the network resource may be the number of links of the virtual router or the bandwidth information of each link.

본 발명의 실시 예에 따른 가상 라우터 기반의 네트워크 가상화 방법에서 상기 프로토콜 자원은, 상기 가상 라우터에서 수행할 라우팅 프로토콜 또는 MPLS 시그널링 프로토콜일 수 있다.
In the virtual router-based network virtualization method according to the embodiment of the present invention, the protocol resource may be a routing protocol or an MPLS signaling protocol to be performed in the virtual router.

본 발명의 실시 예에 따른 가상 네트워크 구성 방법에 따르면, 동일 가상 네트워크 상의 가상 라우터들의 ID를 동일하게 설정해줌으로써, 가상 네트워크간의 분리가 가능할 뿐만 아니라 동일 가상 네트워크 내의 가상 라우터들의 유기적인 연동이 가능한 장점이 있다.According to the method for configuring a virtual network according to the embodiment of the present invention, the IDs of the virtual routers on the same virtual network are set to the same, thereby not only separating the virtual networks but also enabling the virtual interworking of the virtual routers in the same virtual network have.

또한, 본 발명은 제어 평면과 전송 평면이 분리된 네트워크에서 MPLS 레이블 기반으로 가상 라우터를 생성함으로써, 가상 라우터에 의해 전송되는 패킷들을 MPLS 레이블에 의해 구분할 수 있는 잇점이 있다.
In addition, according to the present invention, a virtual router is created based on an MPLS label in a network in which a control plane and a transmission plane are separated from each other, so that packets transmitted by a virtual router can be distinguished by an MPLS label.

도 1은 본 발명의 실시 예에 적용되는 네트워크 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 라우터 기반의 가상 네트워크 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 가상 라우터의 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 가상 라우터에 할당되는 네트워크 자원을 구성을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 라우터 생성 과정을 도시한 흐름도.1 is a network configuration diagram applied to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram illustrating a virtual router-based virtual network configuration according to an embodiment of the present invention;
3 is a diagram illustrating a configuration of a virtual router according to an embodiment of the present invention;
4 is a diagram illustrating a configuration of network resources allocated to a virtual router according to an embodiment of the present invention;
5 is a flowchart illustrating a process of creating a virtual router according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 적용되는 네트워크 구성도이다.1 is a network configuration diagram applied to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 적용되는 네트워크는 제어 평면과 전송 평면이 분리되어 있으며, 제어 평면 기능을 담당하는 제어 서버(110), 전송 평면을 구성하면서 트래픽 전송 기능을 담당하는 전송 장치(120) 및 사용자 단말(130) 등으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a network according to an embodiment of the present invention includes a control server 110, which is separated from a control plane and a transmission plane, and is responsible for a control plane function, a transmission A device 120, a user terminal 130, and the like.

제어 서버(110)는 전송 장치(120)들로부터 구성 정보를 획득한 후 이를 기반으로 망 형상 및 구성 정보를 생성할 수 있으며, 전송 장치(120)로부터 가상 라우터의 생성 요청이 수신될 때 MPLS(Multi Protocol Label Switching, 이하, MPLS라고 함) 레이블을 이용하여 생성 요청한 가상 라우터 ID를 할당할 수 있다.The control server 110 may acquire configuration information from the transmission apparatuses 120 and then generate network configuration and configuration information based on the configuration information. When the generation request of the virtual router is received from the transmission apparatus 120, Multi Protocol Label Switching (hereinafter, referred to as MPLS) label.

또한, 제어 서버(120)는 ID가 할당된 가상 라우터에 네트워크 자원을 할당한 후 가상 라우터에 프로토콜을 설정함으로써, 가상 라우터 생성을 완료할 수 있다.In addition, the control server 120 may complete the creation of the virtual router by allocating the network resource to the virtual router to which the ID is allocated, and then setting the protocol to the virtual router.

전송 장치(120)는 생성된 가상 라우터에 대한 정보를 관리할 수 있다.The transmitting apparatus 120 can manage information about the generated virtual router.

다음에, 제어 서버(110)에 의해 생성된 가상 라우터의 구조에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.Next, the structure of the virtual router generated by the control server 110 will be described with reference to FIG.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 라우터 기반의 가상 네트워크 구성도이다.2 is a block diagram of a virtual router-based virtual network according to an embodiment of the present invention.

도 2의 가상 네트워크는 제어 서버(110)에 의해 관리되며, 제어 서버(110)는 각각의 전송 장치(120)에 대한 구성 정보를 관리할 수 있다. The virtual network of FIG. 2 is managed by the control server 110, and the control server 110 can manage the configuration information for each of the transmission devices 120. FIG.

한편, 가상 네트워크는 다수 개 존재할 수 있는데, 즉 하나의 전송 장치(120)에 하나 이상의 가상 라우터가 생성될 수 있으며, 각 가상 라우터에 의해 가상 네트워크가 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 전송 장치 a에는 가상 라우터 A, B, C, D가 생성되고, 전송 장치 b에는 가상 라우터 A, B가 생성되며, 전송 장치 c에는 가상 라우터 A, D가 생성되며, 전송 장치 d에는 가상 라우터 A, B, C가 생성될 경우 가상 네트워크 A는 전송 장치 a, b, c, d의 가상 라우터 A에 의해 구성될 수 있으며, 가상 네트워크 B는 전송 장치 a, b, d의 가상 라우터 B에 의해 구성될 수 있으며, 가상 네트워크 C는 전송 장치 a, b의 가상 라우터 C에 의해 구성될 수 있으며, 가상 네트워크 D는 전송 장치 a, c의 가상 라우터 D에 의해 구성될 수 있다.On the other hand, there may be a plurality of virtual networks, that is, one or more virtual routers may be created in one transmission device 120, and a virtual network may be configured by each virtual router. 2, virtual routers A, B, C and D are generated in the transmission apparatus a, virtual routers A and B are generated in the transmission apparatus b, and a virtual router A, D, and virtual routers A, B, and C are created in the transmission device d, the virtual network A can be configured by the virtual router A of the transmission devices a, b, c, and d, the virtual network C may be constituted by the virtual router C of the transmitting apparatuses a and b and the virtual network D may be constituted by the virtual router B of the transmitting apparatuses a and b Lt; / RTI >

전송 장치(120)가 동일한 가상 네트워크에 속하는 가상 라우터를 생성할 때 가상 라우터의 ID를 동일하게 설정할 수 있다. 즉, 가상 네트워크 A에 속하는 전송 장치(120)별 가상 라우터는 동일한 라우터 ID를 가지며, 가상 네트워크 B에 속하는 가상 라우터는 동일한 라우터 ID를 갖는다.When the transmitting apparatus 120 creates a virtual router belonging to the same virtual network, the IDs of the virtual routers can be set to the same. That is, the virtual routers belonging to the transmission apparatus 120 belonging to the virtual network A have the same router ID, and the virtual routers belonging to the virtual network B have the same router ID.

상술한 바와 같이, 동일 가상 네트워크 상의 가상 라우터들의 ID를 동일하게 설정해줌으로써, 가상 네트워크간의 분리가 가능할 뿐만 아니라 동일 가상 네트워크 내의 가상 라우터들의 유기적인 연동이 가능하다.As described above, by setting the IDs of the virtual routers on the same virtual network to the same, it is possible to isolate the virtual networks, and it is also possible to organically interlock the virtual routers in the same virtual network.

한편, 전송 장치(120)가 라우터 ID를 부여할 때 VLAN ID를 사용하는 것도 가능하지만, L2-L7이 통합적으로 전송되는 네트워크에서 L2 계층에서의 가상 네트워크와의 충돌을 피하기 위해 MPLS 레이블을 사용하여 라우터 ID를 부여할 수 있다.On the other hand, although it is possible to use the VLAN ID when the transmission apparatus 120 assigns the router ID, it is possible to use the MPLS label to avoid collision with the virtual network in the L2 layer in the network in which the L2- The router ID can be assigned.

이러한 가상 라우터의 구성은, 도 3에 도시된 바와 같이, 가상 라우터를 위한 네트워크 자원(310)과 프로토콜 엔진(320)으로 구성될 수 있다. 네트워크 자원(310)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 링크 개수를 포함하는 링크 자원(410) 및 각 링크에서의 대역폭 정보(420)를 포함하며, 프로토콜 엔진(320)은 가상 라우터에서 수행할 라우팅 프로토콜 및 MPLS 시그널링 프로토콜을 포함할 수 있다.The configuration of such a virtual router may be composed of a network resource 310 for a virtual router and a protocol engine 320, as shown in FIG. Network resource 310 includes link resources 410 including the number of links and bandwidth information 420 at each link as shown in Figure 4 and protocol engine 320 includes Routing protocols and MPLS signaling protocols.

상기의 과정에 의해 생성된 가상 라우터는 제어 서버(110)를 통해 해당 전송 장치(120)에 관련된 가상 라우터를 위한 네트워크 자원(310)을할당받으며, 네트워크 자원(310)이 할당된 경우에 가상 라우터 생성이 완료된다..The virtual router generated by the above process is allocated a network resource 310 for a virtual router related to the transmission device 120 through the control server 110. When the network resource 310 is allocated, The creation is complete.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 제어 서버(110)가 전송 장치(120)의 요청에 따라 가상 라우터를 생성하는 과정에 대해 도 5을 참조하여 설명한다.A process of generating a virtual router at the request of the transmission apparatus 120 by the control server 110 having the above-described configuration will be described with reference to FIG.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 라우터 생성 과정을 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a process of creating a virtual router according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 먼저 제어 서버(110)는 망 내 전송 장치(120)들로부터 구성 정보를 전송받은 후(단계 502), 망 형상 및 구성 정보를 구축한다(단계504).5, the control server 110 receives the configuration information from the transmission devices 120 in the network (step 502), and constructs the network configuration and configuration information (step 504).

이후, 제어 서버(110)는 전송 장치(120)로부터 가상 라우터 생성 요청을 수신하며(단계 506), MPLS 레이블 관리 모듈(미도시됨)과의 연동을 통해 생성될 가상 라우터의 ID를 할당한다(단계 508).Thereafter, the control server 110 receives a virtual router creation request from the transmission device 120 (step 506), and assigns the ID of the virtual router to be generated through interworking with the MPLS label management module (not shown) Step 508).

그런 다음, 제어 서버(110)는 해당 가상 라우터에 네트워크 자원을 할당(단계 510)하며, 이에 따라 가상 라우터의 생성을 요청한 전송 장치(120)가 네트워크 할당받은 네트워크 자원을 설정하였는지를 판단한다(단계 512).Then, the control server 110 allocates network resources to the corresponding virtual router (step 510), and determines whether the transmission apparatus 120 that has requested the generation of the virtual router sets network-allocated network resources (step 512 ).

단계 512의 판단 결과, 네트워크 자원을 설정한 경우 제어 서버(110)는 해당 가상 라우터에 프로토콜을 설정(단계 514)함으로써, 가상 라우터 생성을 완료한다.If it is determined in step 512 that the network resource is set, the control server 110 sets the protocol to the virtual router (step 514), thereby completing the virtual router creation.

한편, 단계 512의 판단 결과, 네트워크 자원을 설정하지 않은 경우 제어 서버(110)는 가상 라우터 생성 실패를 전송 장치(120)에 통보한다(단계 516).Meanwhile, if it is determined in step 512 that the network resource is not set, the control server 110 notifies the transmission apparatus 120 of the virtual router creation failure (step 516).

상기와 같이, 제어 평면과 전송 평면이 분리된 네트워크에서 MPLS 레이블 기반으로 가상 라우터를 생성함으로써, 가상 라우터에 의해 전송되는 패킷들을 MPLS 레이블에 의해 구분할 수 있다.As described above, by creating a virtual router based on the MPLS label in the network in which the control plane and the transport plane are separated, the packets transmitted by the virtual router can be distinguished by the MPLS label.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the invention should not be limited by the described embodiments but should be defined by the appended claims.

110 : 제어 서버 120 : 전송 장치
130 : 사용자 단말 310 : 네트워크 자원
320 : 프로토콜 엔진 410 : 링크 자원
420 : 대역폭 자원110: control server 120: transmission device
130: user terminal 310: network resource
320: Protocol Engine 410: Link Resources
420: Bandwidth resource

Claims (1)

제어 평면과 전송 평면이 분리된 네트워크에서의 네트워크 가상화 방법으로서,
상기 제어 평면에서 상기 전송 평면의 가상 라우터 생성 요청에 따라 가상 라우터의 ID를 부여하되, 동일 가상 네트워크 내 가상 라우터의 ID를 동일하게 설정하며,
상기 가상 라우터의 ID를 부여한 후 상기 생성 요청한 가상 라우터의 네트워크 자원과 프로토콜 자원을 할당하여 상기 가상 라우터를 다수 생성하며,
상기 생성된 다수의 가상 라우터의 ID 이용하여 가상 네트워크를 구성하는
가상 라우터 기반의 네트워크 가상화 방법.



A network virtualization method in a network in which a control plane and a transmission plane are separated,
The ID of the virtual router in the same virtual network is set equal to the ID of the virtual router in the control plane according to the virtual router creation request of the transmission plane,
Generating a plurality of virtual routers by allocating network resources and protocol resources of the virtual router requested to generate after assigning IDs of the virtual routers,
And configuring a virtual network by using the IDs of the generated virtual routers
Virtual router based network virtualization method.



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