KR100406570B1 - Routing apparatus using internet traffic flow characteristics and the method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인터넷 트래픽의 플로우 특성을 이용하여 장시간 지속되는 플로우를 판별하여 빠른 속도의 메모리인 캐쉬에 저장된 라우팅 테이블을 검색하여 고속으로 라우팅을 시켜주는 장치 및 방법에 관한 것으로, 인터넷 트래픽의 플로우 특성을 이용함으로써 라우터에서의 라우팅 경로 설정 속도를 빠르게 하여 라우터에서의 패킷 전달 속도를 증가시킨다.The present invention relates to an apparatus and method for determining a long-lasting flow by using a flow characteristic of the Internet traffic, and searching the routing table stored in the cache, which is a high-speed memory, to allow high-speed routing. This speeds up the routing path at the router and increases the packet forwarding speed at the router.
Description
본 발명은 인터넷 트래픽 플로우 특성을 이용한 라우팅 경로 설정장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인터넷의 패킷들을 전송하는 라우터의 기능에서 입력 패킷을 목적지로 전달하기 위해 필요한 이웃 노드의 정보를 획득하는 라우팅 경로 설정장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a routing path establishment apparatus and method using the Internet traffic flow characteristics, and more particularly to the routing to obtain the information of the neighbor node required to deliver the input packet to the destination in the function of a router for transmitting packets of the Internet. A route setting device and method.
종래의 인터넷 라우팅 테이블 검색 방법은 입력된 패킷의 헤더를 분석하여 목적지 주소(IPv4에서는 32 bit)의 네트워크 부분을 떼어낸 다음 라우팅 테이블에서 부합되는 것을 선택하는 것이다.Conventional Internet routing table retrieval method is to analyze the header of the input packet to separate the network portion of the destination address (32 bits in IPv4) and then select the matching in the routing table.
인터넷이 급속도로 확산되면서 인터넷의 호스트 수가 증가하고, 인터넷 망이 증가하면서 라우터에서 유지하는 라우팅 테이블이 점점 커지게 되었다. 특히 인터넷 기간망에서는 입력 패킷의 라우팅 정보를 획득하기 위해 종래의 인터넷 라우팅 테이블 검색 방법을 사용하면 라우팅 테이블을 검색하는 데 시간이 많이 걸리게 된다.The rapid spread of the Internet has led to an increase in the number of hosts on the Internet and an increase in the number of Internet networks, leading to an ever-increasing number of routing tables maintained by routers. In particular, in the Internet backbone network, when the conventional Internet routing table search method is used to obtain routing information of an input packet, it takes a long time to search the routing table.
급속도로 증가하는 인터넷 호스트를 수용하기 위해 CIDR(Classless Inter-Domain Routing)방식의 인터넷 주소를 지원하게 되면서 라우팅 테이블에서 다양한 길이의 필드를 빠르게 검색하는 것이 더욱 힘들다. 또한 인터넷 전송 속도가 빠르게 증가하면서 링크의 전송속도와 버금가는 정도의 라우팅 속도를 만족시킬 수 있는 기가(Giga) 라우터 기술이 요구되고 있다.Supporting Classless Inter-Domain Routing (CIDR) Internet addresses to accommodate the rapidly growing Internet host makes it more difficult to quickly search fields of varying lengths in the routing table. In addition, as the speed of internet transmission increases rapidly, a giga router technology is required to satisfy a routing speed comparable to that of a link.
이와 같이 빠른 라우터를 구현하기 위해서는 라우팅 테이블의 자료 구조를 빠른 검색에 용이하게 만들어야 된다.In order to implement such a fast router, the data structure of the routing table needs to be easily searched.
그러나 라우팅 테이블을 빠르게 검색하기 위한 자료구조를 효과적으로 만드는 방법은 자료구조의 동적인 구성이 힘들다는 단점이 있고, 복잡한 자료 구조를 유지하기 위해서는 라우터의 오버헤드가 커지게 된다.However, the method of effectively creating a data structure for quickly retrieving the routing table has a disadvantage in that the dynamic structure of the data structure is difficult, and the overhead of the router increases to maintain the complex data structure.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 인터넷 트래픽의 플로우 특성을 이용하여 장시간 지속되는 플로우를 판별하여 빠른 속도의 메모리인 캐쉬에 저장된 라우팅 테이블을 검색하여 고속으로 라우팅을 시켜주는 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, by using a flow characteristic of the Internet traffic to determine a long-lasting flow to search the routing table stored in the cache, which is a high speed memory to route at high speed The purpose is to provide an apparatus and method.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 라우팅 경로 설정장치의 구성도,1 is a configuration diagram of a routing path setting device according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 라우팅 경로 설정방법에 채용되는 인터넷 패킷 처리 흐름도,2 is a flowchart illustrating an internet packet processing employed in the routing path setting method of the present invention;
도 3은 본 발명의 라우팅 경로 설정방법에 채용되는 플로우 상태 관리 흐름도이다.3 is a flow state management flowchart employed in the routing path setting method of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
101 : 플로우 분류부101: flow classification unit
102 : 플로우 상태 관리부102: flow state management unit
103 : 라우팅 참조부103: routing reference
104 : 라우팅 테이블 관리부104: routing table management unit
105 : 패킷 전달부105: packet forwarding unit
106 : 캐쉬 라우팅 테이블 관리부106: cache routing table management unit
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인터넷 트래픽 플로우 특성을 이용한 라우팅 경로 설정장치는, 인터넷의 트래픽 특성을 이용하여 입력 IP 패킷들을 플로우상태별로 분류하고 각 플로우의 패킷전송률, 비트전송률, 지속시간의 상태정보를 산정하는 플로우 분류수단;상기 분류된 입력 IP패킷들을 저장하고 상기 산정된 각 플로우의 패킷전송률, 비트전송률, 지속시간의 상태 정보를 근거로 장시간 플로우를 판단하는 플로우 상태 관리수단;목적지 주소에 상기 각각의 입력 IP패킷을 전달하기 위해 이웃노드의 정보를 라우팅 테이블에서 찾는 라우팅 참조수단;상기 장시간 플로우에 대한 라우팅 테이블 개체들과 일반 플로우에 대한 라우팅 테이블 개체들을 독립적으로 관리하는 라우팅 테이블 관리수단; 및상기 라우팅 정보를 이용하여 목적지 주소인 이웃 노드에게 패킷을 전달하는 패킷 전달수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.본 발명의 실시예에 따른 인터넷 트래픽 플로우 특성을 이용한 라우팅 경로 설정방법은, P패킷이 입력되면 라우팅 테이블에 저장된 라우팅 정보를 이용하여 목적지 주소로의 라우팅 경로를 설정하는 방법에 있어서,상기 IP패킷에 대한 플로우의 상태정보가 저장되는 플로우상태 테이블을 이용하여 플로우의 상태를 주기적으로 검사하여 장시간 플로우가 검출되면 그 장기간 플로우에 대한 라우팅 정보를 상기 라우팅 테이블로부터 전달받아 캐쉬 라우팅 테이블에 저장하는 제1단계와;상기 IP패킷이 입력되면 그 IP패킷의 플로우 상태를 검사하여 상기 IP 패킷의 플로우가 장시간 플로우로 판단되면 상기 캐쉬 라우팅 테이블에 저장된 라우팅 정보를 이용하여 목적지 주소로의 라우팅 경로를 설정하고, 상기 IP 패킷의 플로우가 일반 플로우로 판단되면 상기 라우팅 테이블에 저장된 라우팅 정보를 이용하여 목적지 주소로의 라우팅 경로를 설정하는 제2단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.The routing path setting apparatus using the Internet traffic flow characteristic according to the preferred embodiment of the present invention uses the traffic characteristics of the Internet to classify the input IP packets according to the flow conditions and state information of the packet transmission rate, bit rate, and duration of each flow. Flow state management means for storing the classified input IP packets and flow state management means for determining the long-term flow based on the state information of the packet transmission rate, bit rate, duration of each of the calculated flow; Routing reference means for finding information of a neighbor node in a routing table to deliver each input IP packet; routing table management means for independently managing routing table entities for the long flow and routing table entities for a general flow; And a packet forwarding means for forwarding a packet to a neighbor node as a destination address by using the routing information. A routing path setting method using an Internet traffic flow characteristic according to an embodiment of the present invention may include: In the method for setting the routing path to the destination address using the routing information stored in the routing table if the input, The status of the flow periodically by using a flow status table that stores the status information of the flow for the IP packet A first step of receiving routing information about the long-term flow from the routing table and storing the long-term flow in the cache routing table; when the IP packet is input, inspecting the flow state of the IP packet to flow the IP packet; Is determined to be a long flow, the cache routing table A second step of setting a routing path to a destination address using stored routing information, and setting a routing path to a destination address using routing information stored in the routing table when the flow of the IP packet is determined to be a general flow; The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 인터넷 트래픽의 중요한 특징 중 하나인 장시간 지속되는 플로우 판별 기능을 라우터의 라우팅 테이블 검색에 첨가하여 라우팅 테이블의 검색 속도를 향상시킨다. 라우터에 입력되는 패킷 스트림들은 송신자 주소, 목적지 주소가 동일하고, 동일 응용서비스를 사용하는 패킷들이 일정 시간(T) 시간 내에 전송 및 관찰되어질 때 "플로우"로 판명되어 플로우 상태 테이블에 저장된다. 지속시간이 짧은 플로우는 플로우 수는 많이 차지하지만, 패킷 점유율과 비트 점유율이 긴 플로우에 비해 상대적으로 낮다. 본 발명은 이러한 특징을 이용하여 라우터에 입력되는 패킷들을 플로우 분류기에 의해서 지속시간이 긴 플로우를 판별하여 빠른 속도의 캐슁 메모리에 저장된 라우팅 테이블을 이용하고 짧은 플로우에 속한 패킷들은 일반적인 라우팅 테이블 검색 방법을 이용하도록 하였다.The present invention adds a long-lasting flow discrimination function, which is one of the important features of Internet traffic, to the routing table lookup of the router to improve the lookup speed of the routing table. Packet streams input to the router have the same sender address and destination address, and are found to be "flow" and stored in the flow state table when packets using the same application service are transmitted and observed within a certain time (T) time. Flows with short duration take up a lot of flows, but are relatively low compared to flows with long packet occupancy and bit occupancy. The present invention utilizes such a feature to determine a long duration flow of packets input to the router by using a flow classifier, using a routing table stored in a fast caching memory, and a packet belonging to a short flow uses a general routing table retrieval method. It was used.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 라우팅 경로 설정장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a routing path setting device according to an embodiment of the present invention.
참조부호 101은 인터넷의 트래픽 특성인 "플로우"를 이용하여 입력 IP 패킷들을 플로우 상태별로 분류하는 플로우 분류부이다. 참조부호 102는 상기 플로우 상태별로 분류된 입력 IP패킷들을 플로우 상태 테이블에 저장하여 플로우의 활동 감시, 각 플로우의 패킷전송률, 비트전송률, 지속 시간의 상태 정보를 기록하는 플로우 상태 관리부이다. 상기 플로우 상태 관리부(102)는 이러한 플로우 중 장시간 지속되는 플로우를 최근의 패킷전송률이 높은 상위 X%의 판별방법에 의해 선택한다. 시각 t에서의 패킷 전송률(pps(t))은 다음의 식 1과 같이 정의된다.Reference numeral 101 is a flow classification unit for classifying input IP packets by flow status using "flow" which is a traffic characteristic of the Internet. Reference numeral 102 is a flow state management unit for storing the input IP packets classified by the flow state in the flow state table to record the activity of the flow, the packet rate, bit rate, duration of each flow. The flow state management unit 102 selects a flow that lasts for a long time among these flows by a determination method of the upper X% having a high packet transmission rate. The packet transmission rate (pps (t)) at time t is defined as in Equation 1 below.
<식 1><Equation 1>
pps(t) = w*pps(t-1) + sample_pps (0 < w < 1)pps (t) = w * pps (t-1) + sample_pps (0 <w <1)
여기서, 상기 sample_pps는 이전 시간 t-1과 t시각 사이에서 측정된 각 플로우의 패킷 전송률, w는 이동 평균을 위한 가중치이다.Here, sample_pps is a packet transmission rate of each flow measured between a time t-1 and a time t, and w is a weight for a moving average.
참조부호 103은 입력 IP패킷의 헤더를 참조하여 목적지 주소에 패킷을 전달하기 위한 이웃노드의 정보를 라우팅 테이블에서 찾는 라우팅 참조부이다. 상기 라우팅 참조부(103)에서의 라우팅 참조시 가장 긴 프리픽스 매칭(longest prefix matching)에 의해 목적지 주소의 네트워크 부분에 해당되는 라우팅 테이블의 항목이 검색된다.Reference numeral 103 is a routing reference that finds information of a neighbor node in a routing table for delivering a packet to a destination address by referring to a header of an input IP packet. An entry in the routing table corresponding to the network portion of the destination address is retrieved by the longest prefix matching at the routing reference in the routing reference unit 103.
참조부호 104는 상기 플로우 상태 관리부(102)에 의해 선택된 장시간 플로우에 해당되는 라우팅 테이블 개체들을 캐쉬 라우팅 테이블 관리부(106)에게 알려주는 라우팅 테이블 관리부이다.Reference numeral 104 is a routing table manager that informs the cache routing table manager 106 of routing table entities corresponding to the long time flow selected by the flow state manager 102.
참조부호 106은 새로운 라우팅 테이블 개체들을 캐쉬 메모리에 저장하는 캐쉬 라우팅 테이블 관리부이다. 장시간 플로우에 해당되지 않는 라우팅 테이블 개체들은 상기 라우팅 테이블 관리부(104)에 의해서 해당 패킷에 대한 라우팅 정보를 얻게 된다.Reference numeral 106 is a cache routing table manager that stores new routing table entities in cache memory. Routing table entities that do not correspond to the long-term flow are obtained by the routing table management unit 104 to obtain routing information about the packet.
참조부호 105는 상기 라우팅 정보를 이용하여 목적지에 전달할 수 있는 이웃 노드에게 패킷을 전달하는 패킷 전달부이다.Reference numeral 105 is a packet transfer unit that delivers a packet to a neighboring node that can deliver to the destination using the routing information.
도 2는 본 발명의 라우팅 경로 설정방법에 채용되는 인터넷 패킷 처리 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating an internet packet processing employed in the routing path setting method of the present invention.
플로우 분류부(101)는 라우터에 패킷이 입력되면 플로우 상태 테이블 검사(단계 201)을 행하여 해당 패킷이 종래의 일반적인 플로우에 속하는 것인지 아니면 새로운 플로우인지를 판별한다.When a packet is input to the router, the flow classification unit 101 performs a flow state table check (step 201) to determine whether the packet belongs to a conventional general flow or a new flow.
그 판별결과에 따라 해당 패킷에 대한 플로우가 상기 플로우 상태 테이블에 저장되어 있지 않으면 새로운 플로우를 생성(단계 202)하고, 해당 패킷에 대한 플로우가 상기 플로우 상태 테이블에 저장되어 있으면 종래의 일반적인 플로우 상태를 유지한 상태에서(단계 203), 상기의 플로우들이 장시간 플로우에 속하는지를 검사하게 된다(단계 204).If the flow for the packet is not stored in the flow state table according to the determination result, a new flow is generated (step 202). If the flow for the packet is stored in the flow state table, a conventional general flow state is generated. In the held state (step 203), it is checked whether the flows belong to the long time flow (step 204).
장시간 플로우에 속한 패킷들은 캐쉬 라우팅 테이블 관리부(106)로부터 라우팅 정보를 획득하게 되고(단계 205), 그렇지 않은 패킷들은 라우팅 테이블 관리부(104)에 의해 메모리에 있는 라우팅 정보를 획득하게 된다(단계 206).Packets belonging to the long time flow acquire routing information from the cache routing table manager 106 (step 205), and packets not otherwise obtained routing information in memory by the routing table manager 104 (step 206). .
이후, 패킷 전달부(105)는 획득한 라우팅 정보를 이용하여 입력된 패킷을 다음 노드로 전달한다(단계 207).Thereafter, the packet forwarding unit 105 forwards the input packet to the next node using the obtained routing information (step 207).
도 3은 본 발명의 라우팅 경로 설정방법에 채용되는 플로우 상태 관리 흐름도이다.3 is a flow state management flowchart employed in the routing path setting method of the present invention.
플로우 상태 관리부(102)에서는 주기적으로 플로우의 상태를 검사하는데, 우선 플로우의 종료를 검사하게 되고(단계 301), 종료한 플로우는 플로우 상태 테이블에서 제거한다(단계 302).The flow state management unit 102 periodically checks the state of the flow. First, the end of the flow is checked (step 301), and the finished flow is removed from the flow state table (step 302).
다음으로 플로우 상태 테이블에서 장시간 플로우를 검사하게 된다(단계 303). 검사 방법은 최근의 패킷 전송률 순서로 관리자에 의해 주어진 플로우 백분율(%)로 판별하게 된다.Next, the flow is checked for a long time in the flow state table (step 303). The inspection method determines the percentage of flow given by the administrator in order of the latest packet rate.
장시간 플로우에 새롭게 추가되면 플로우 상태 관리부(102)는 상기 라우팅 테이블 관리부(104)와 상기 캐쉬 라우팅 테이블 관리부(106)를 제어하여 라우팅 테이블에 저장된 해당 플로우의 라우팅 정보를 캐쉬 라우팅 테이블에 저장하고, 제거된 플로우에 대한 라우팅 정보는 삭제하여 캐쉬 라우팅 테이블을 갱신한다(단계 304).When newly added to the flow for a long time, the flow state manager 102 controls the routing table manager 104 and the cache routing table manager 106 to store routing information of the flow stored in the routing table in the cache routing table, and to remove the flow table. The routing information for the completed flow is deleted to update the cache routing table (step 304).
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 인터넷 트래픽의 플로우 특성을 이용함으로써 라우터에서의 라우팅 경로 설정 속도를 빠르게 하여, 라우터에서의 패킷 전달 속도를 증가시킨다.According to the present invention as described above, by utilizing the flow characteristics of the Internet traffic, the routing path setting speed in the router is increased, and the packet forwarding speed in the router is increased.
본 발명은 기존의 라우터 패킷 전송 속도를 향상시킬 수 있음은 물론이고, 차세대 인터넷의 초고속 라우터의 패킷 전송 속도를 만족시킬 수 있다.The present invention can not only improve the existing router packet transmission speed, but also satisfy the packet transmission speed of the next-generation Internet high speed router.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, such modifications and modifications belong to the following claims You will have to look.
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- 1999-11-24 KR KR10-1999-0052498A patent/KR100406570B1/en not_active IP Right Cessation
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