KR100455125B1 - 유피엔피(ＵＰｎＰ) 네트워크 상의 컨트롤 포인트 기능분산 시스템 - Google Patents

유피엔피(ＵＰｎＰ) 네트워크 상의 컨트롤 포인트 기능분산 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유피엔피(UPnP) 네트워크 상의 컨트롤 포인트 기능 분산 시스템에 관한 것으로 특히, 홈 네트워크 외부의 공중망에서 UPnP 메시지 교환이 가능하도록 하고 아울러 홈 네트워크 상의 UPnP 디바이스와 공중망 상의 원격 컨트롤 포인트에 존재하는 애플리케이션에서 인식할 수 있도록 원격 단말에 UPnP 기능을 분산하여 구현함에 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 홈 에이전트(310)와 원격 컨트롤 포인트(320)에 UPnP 기능을 분산하여 구성함에 있어서, 상기 홈 에이전트(310)는 가정 내에서 동적 IP 주소를 지원하고 외부 공중망에서 정적 IP 주소를 지원하는 네트워크 주소 변환기(312)와, 디바이스가 전송하는 멀티캐스트 메시지를 유니캐스트 메시지로 변환하는 멀티캐스트/유니캐스트 변환기(311)와, 원격 컨트롤 포인트로 NAT 테이블 엔트리 전달, 초기화 과정의 원격 컨트롤 포인트 접속 및 인증을 지원하는 원격 CP 프로토콜 처리부(313)를 구비하여 구성하고, 상기 원격 단말(320)은 홈 에이전트(310)로 전송하는 멀티캐스트 메시지를 유니캐스트 메시지로 변환하는 멀티캐스트/유니캐스트 변환기(321)와, IP 주소와 포트번호 변환을 위해 UPnP 메시지를 수정하는 UPnP 메시지 필터(322)와, 홈 에이전트로부터 NAT 테이블 엔트리를 수신, 초기화 과정에서 홈 에이전트 접속 및 인증을 지원하는 원격 CP 프로토콜 처리부(323)를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

유피엔피(ＵＰｎＰ) 네트워크 상의 컨트롤 포인트 기능 분산 시스템{CONTROL POINT FUNCTION DESTRIBUTION SYSTEM ON UNIVERSAL PLUG AND PLAY NETWORK}
본 발명은 유피엔피(Universal Plug and Play, 이하 UPnP라 약칭함) 네트워크에 관한 것으로 특히, 컨트롤 포인트 기능 분산 시스템에 관한 것이다.
UPnP는 여러 기업체들이 포럼(http://www.upnp.org)을 구성하여 만들고 있는 홈 네트워크 산업 표준이다.
UPnP 네트워크는 디바이스를 제어하는 컨트롤 포인트(CP)와 서비스를 제공해주는 디바이스(device) 들로 이루어져 있다. 사용자는 CP를 통하여 각종 디바이스들을 찾아내고(discovery, description), 제어(control)하며 모니터(event)도 할 수 있다.
한편, 이동통신 서비스의 보급이 보편화됨에 따라 이동통신 무선 단말을 통해 집안의 장비들을 제어하고 상태를 모니터링할 수 있는 홈 네트워크 원격 접속 서비스의 필요성이 대두되고 있다.
UPnP 홈 네트워크의 경우 CP 기능을 분산함으로써 무선 단말을 이용한 원격지 홈 접속 서비스가 가능하다.
도1은 종래의 원격 UPnP 컨트롤 포인트의 구성을 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, UPnP 컨트롤 포인트의 일부 기능을 포함하며 홈네트워크(100) 내의 UPnP 디바이스들과 통신하는 홈 에이전트(110)와, UPnP 컨트롤 포인트의 일부 기능을 포함하여 원격 단말에 탑재되며 유저 인터페이스부(121)를 구비하는 원격 콘트롤 포인트(120)로 구성하여 UPnP 컨트롤 포인트의 기능을 홈 에이전트(HA)(110)와 원격 컨트롤 포인트(120)로 분산하도록 한다.
이와같은 종래 기술에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
사용자가 원격지에 있는 경우 홈 에이전트(110)의 UPnP 프로토콜 처리에 있어서 디바이스 찾기와 이벤팅의 일부는 IP 멀티캐스트를 사용하기 때문에 로컬 홈네트워크 내부에서 처리하는 것이 바람직하다.
또한, 유저 인터페이스 출력은 반드시 원격 단말에서 이루어져야 한다.
따라서, 이를 가능하게 하기 위하여 컨트롤 포인트의 기능을 분산하여 홈네트워크(100) 안에 있는 홈에이전트(HA)(110)와 홈네트워크(100) 외부에 있는 원격 컨트롤 포인트(120)로 UPnP 기능을 적절하게 분산하고 이를 secure channel을 이용하여 일대일로 연결한다.
이에 따라, UPnP 컨트롤 포인트의 기능을 홈에이전트(HA)(110)와 원격 컨트롤 포인트(120)로 분산하게 된다.
UPnP 이벤팅은 GENA(Generic Event Notification Architecture)를 사용함에 있어서, IP 유니캐스트와 IP 멀티캐스트를 모두 이용한다.
IP 유니캐스트를 이용한 이벤팅의 경우에도 이벤팅 메시지를 원격 컨트롤 포인트(120)까지 직접 보내지 않고 중간에 홈에이전트(110)가 받아서 적절히 조정(moderation)하여 보내주거나 원격 컨트롤 포인트(120)가 홈에이전트(110)가 가지고 있는 이벤트 메시지를 폴링해서 얻어 가도록 구성할 수 있다. 이는 이벤트 메시지가 자주 발생 되는 경우에 유용하다.
UPnP 프로토콜 스택은 IP, UDP, TCP 등의 기본적인 인터넷 프로토콜들과, HTTP, HTTPU, HTTPMU, SSDP(Simple Service Discovery Protocol), GENA, SOAP(Simple Object Access Protocol) 등의 UPnP 디바이스 아키텍쳐에서 정의된 부분, 각 장비의 종류와 제조회사에 따라 특화 되어 정의된 부분으로 구성되어있다.
따라서, 홈에이전트(HA)(110)와 원격 컨트롤 포인트(120)는 각각 디바이스 아키텍쳐에 정의되어 있는 부분을 통해 UPnP 디바이스들의 기본적인 서비스를 받을 수 있다.
그러나, 각 장비별, 제조자 별로 특화되어진 기능을 사용하기 위해서는 UPnP 디바이스 아키텍처에서 정의하는 UPnP 서비스(UPnP API)만으로는 부족하다.
따라서, 컨트롤 포인트(CP)를 구성함에 있어서, UPnP 디바이스를 특정하거나, UPnP 판매자로 특정한 기능은 따로 분리하여 컴포넌트로 구성함으로써 필요할때 마다 설치하여 사용할 수 있도록 한다.
이렇게 하면 서로 다른 각각의 디바이스에 최적화된 컨트롤 포인트 기능을 구현하면서도 단말의 저장공간을 최소한으로만 사용할 수 있다는 장점이 있다.
예를 들어, 원격 단말이 TCP/IP, HTTP 스택을 모두 가지고 있는 경우 도2의 예시도와 같이 프로토콜 스택에 정의된 특정 기능을 홈 네트워크(100)에 탑재된 홈에이전트(110)와 원격 컨트롤 포인트(120)를 탑재하는 원격 단말로 분산하여 구성할 수 있다. 말하자면, 홈에이전트(110)는 SSDP와 GENA의 일부 IP 멀티캐스트를 이용하는 기능만을 수행하고 나머지는 원격 컨트롤 포인트(120)가 수행하는 것이다.
즉, 원격 컨트롤 포인트(120)는 디바이스/판매자 특정 컴포넌트(220), UPnP API(210) 기능을 포함하는 일련의 SOAP, GENA, 유저 인터페이스 기능들을 수행한다.
또한, 홈에이전트(110)가 담당하는 기능은 정의된 판매자 특정 프로토콜에 의해 원격 컨트롤 포인트(120)에 전달되게 된다.
이에 따라, 원격 컨트롤 포인트(120)는 홈에이전트(110)를 통하여 찾기와 이벤팅의 일부를 수행하고 나머지 기능은 직접 디바이스에 접근하여 수행하게 된다.
분산환경 기술을 이용하면 원격 컨트롤 포인트(120)의 UPnP API는 홈에이전트(110)에서 수행해주는 기능도 마치 로컬에서 처리되는 것처럼 보이도록 처리해줄 수 있다.
따라서, UPnP API를 이용해서 작성된 응용 프로그램은 API 하부의 분산 처리 부분과는 무관하게 동작하게 됨으로 원격 단말은 홈네트워크 내부에 있는 컨트롤포인트와 동일한 정도의 컨트롤을 UPnP 디바이스들에 대하여 수행할 수 있다.
한편, 종래 기술에서 원격 UPnP 컨트롤 포인트와 디바이스 간의 통신 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 홈에이전트(110)는 UPnP 디바이스와 UPnP 찾기 과정을 거쳐 홈네트워크(100) 안에 있는 디바이스들을 발견하고 관련 정보를 저장하며, 원격 컨트롤 포인트(120)가 연결되면 저장한 정보를 전달한다.
이후, 원격 컨트롤 포인트(120)는 홈에이전트(110)로부터 받은 디바이스 목록을 바탕으로 제어하기 원하는 디바이스의 프리젠테이션 페이지를 디바이스에 직접 요청한다.
이에 따라, 디바이스는 해당 요청에 해당하는 HTML 페이지를 원격 컨트롤 포인트(120)로 넘겨준다.
이후, 원격 컨트롤 포인트(120)가 디바이스의 이벤트 메시지를 수신하기 원하는 경우 이벤트 가입 요청을 홈에이전트(110)로 전달하고 상기 홈에이전트(110)는 UPnP 이벤트 가입 요청을 해당 디바이스에 전달하고 해당 디바이스가 전송해주는 이벤트 메시지를 받는다.
이때, 원격 컨트롤 포인트(120)는 주기적으로 홈에이전트(110)로 요약된 이벤트 메시지를 폴링(polling)하여 받아온다.
이에 따라, 원격 컨트롤 포인트(120)가 디바이스를 제어하고자 하는 경우 SOAP 메시지를 구성하여 디바이스에 직접 요청하고 응답 메시지를 받는다.
또한, 종래 기술에서 원격 UPnP 컨트롤 포인트의 기능을 도2의 예시도와 같이 분산하는 경우를 예를 들어 설명하였으나, 홈 에이전트(110)와 원격 컨트롤 포인트(120) 중 어디에 더 많은 기능을 분산하는가에 의해 여러 형태로 구성할 수 있다. 이는 무선 단말의 기능, 사용자 취향, 네트워크 상태 등에 따라 유연하게 구성할 수 있음을 의미하는 것이다.
그러나, 현재 홈 에이전트와 원격 CP로 UPnP 기능을 분산함에 있어서, 무선 단말의 기능, 사용자의 취향, 네트워크 상태 등에 따라 여러 형태로 유연하게 구성할 수 있다고 언급되어 있지만, 종래에는 각각의 형태가 구체적으로 어떻게 구성되는지에 대해 정의되어 있지 않다.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 원격 단말에 탑재되는 원격 컨트롤 포인트에 다수의 UPnP 기능을 분산함에 있어서, 홈 네트워크 외부에서 효과적으로 홈 네트워크 접근이 가능하도록 창안한 유피엔피(UPnP) 네트워크 상의 컨트롤 포인트 기능 분산 시스템을 제공함을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 원격 단말에 다수의 UPnP 기능을 분산하여 원격 컨트롤 포인트를 구현함에 있어서, 홈 네트워크 외부의 공중망에서 UPnP 메시지 교환이 가능하도록 하고 아울러 홈 네트워크 상의 UPnP 디바이스와 공중망 상의 원격 컨트롤 포인트에 존재하는 애플리케이션에서 인식할 수 있도록 구현함으로써 원격지의 이동 단말에서 홈 네트워크에 효과적으로 접근할 수 있도록 하는 것이다.
도1은 종래 기술에서의 컨트롤 포인트의 구성도.
도2는 도1에 적용되는 프로토콜 스택의 구조도.
도3은 본 발명의 실시예를 위한 컨트롤 포인트 기능 분산 시스템의 구성도.
도4는 본 발명의 실시예에서 홈 에이전트의 동작 순서도.
도5는 본 발명의 실시예에서 원격 컨트롤 포인트의 동작 순서도.
도6은 도4에서 홈 에이전트의 패킷 변환을 위한 동작 순서도.
도7은 도4에서 홈 에이전트의 원격 컨트롤 포인트와의 접속 과정을 보인 동작 순서도.
도8은 도5에서 원격 컨트롤 포인트의 패킷 변환 과정을 보인 동작 순서도.
도9는 도5에서 원격 CP 프로토콜 처리 과정을 보인 동작 순서도.
도10은 본 발명의 실시예에서 UPnP 디바이스의 주소 변환 과정을 보인 신호 흐름도.
도11은 본 발명의 실시예에서 원격 컨트롤 포인트의 주소 변환을 보인 신호 흐름도.
도12는 본 발명의 실시예에서 홈 에이전트에서의 멀티캐스트 메시지 변환 과정을 보인 신호 흐름도.
도13은 본 발명의 실시예에서 홈 에이전트로의 멀티캐스트 메시지 변환 과정을 보인 신호 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *
310 : 홈 에이전트
311,321 : 멀티캐스트/유니캐스트 변환기
312 : 네트워크 주소 변환기(NAT) 313,323 : 원격 CP 프로토콜부
314,324 : 데이터 저장부 320 : 원격 컨트롤 포인트
322 : 메시지 필터
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 도2의 프로토콜 스택에 도시된 바와 같이, 홈 에이전트와 원격 단말에 UPnP 기능을 분산하여 공중망에서 UPnP 메시지 교환이 가능하도록 구성함에 있어서, 상기 홈 에이전트는 가정 내에서 UPnP 디바이스가 DHCP나 AutoIP를 통해 동적으로 할당받은 IP 주소와 디바이스가 사용하는 포트 쌍(pair)들을 홈 에이전트의 외부 고정 IP와 포트 쌍으로 변환하며 원격 컨트롤 포인트의 외부 고정 IP와 포트를 가정 내의 동적 IP와 포트번호로 변환하는 네트워크 주소 변환(NAT ; Network Address Translation)기와, 디바이스가 전송하는 멀티캐스트 메시지를 유니캐스트 메시지로 변환하는 멀티캐스트(Multicast)/유니캐스트(Unicast) 변환기와, NAT 테이블 엔트리를 원격 컨트롤 포인트로 전달, 초기화 과정의 원격 컨트롤 포인트 접속 및 인증을 위한 메시지 교환을 지원하는 원격 CP 프로토콜 처리부로 이루어지는 원격 CP 접속 모듈을 구비하여 구성하고, 상기 원격 단말은 홈 에이전트로 전송하는 멀티캐스트 메시지를 유니캐스트 메시지로 변환하는 멀티캐스트/유니캐스트 변환기와, IP 주소와 포트번호 변환을 위해 UPnP 메시지를 수정하는 UPnP 메시지 필터와, 홈 에이전트로부터 NAT 테이블 엔트리를 수신, 초기화 과정에서 홈 에이전트 접속 및 인증을 위한 메시지 교환을 지원하는 원격 CP 프로토콜 처리부로 이루어지는 홈 에이전트 접속 모듈을 구비하여 구성함을 특징으로 한다.
상기 네트워크 주소 변환기는 가정 내에서 동적 IP 주소를 사용할 수 있도록 하고 공중망에서 정적 IP 주소를 사용할 수 있도록 하는 기능을 수행하는 것으로, 홈 에이전트에 속하는 경우와 외부에 존재하는 경우로 구분할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 네트워크 주소 변환기가 홈 에이전트에 속하는 것을 가정하여 기술하지만 IGD(Internet Gateway Device)와 같이 외부에 존재하는 경우도 구현 가능하다. 본 발명에서 NAT관련 오퍼레이션들은 홈 에이전트 내부 함수 호출이 아닌 UPnP 액션 호출로 대치한다.
상기 멀티캐스트/유니캐스트 변환기는 멀티캐스트 메시지를 공중망 구간에서 유니캐스트 메시지로 변환하기 위한 것으로, 멀티캐스트 메시지의 변환을 위한 NAT 테이블 엔트리가 필요하다.
상기 NAT 테이블 엔트리는 홈 에이전트가 디스커버리 메시지, 디바이스 디스크립션 메시지, 서비스 디스크립션 메시지에서 IP와 포트번호 쌍들을 수집하여 생성한다.
멀티캐스트 메시지에서 변환된 유니캐스트 메시지는 아래의 경우 복제(copy)되어 여러 개가 목적지로 전송되며 일대일이 아닌 일대다 NAT 테이블 엔트리를 필요로 한다.
1). 가정 내의 디바이스가 전송하는 멀티캐스트 메시지를 홈 에이전트가 다수의 원격 컨트롤 포인트로 보내는 경우이다.
2). 다수의 원격 컨트롤 포인트가 존재하는 경우로서 임의의 원격 컨트롤 포인트가 전송한 멀티캐스트 메시지에서 변환된 유니캐스트 메시지를 홈 에이전트로 전달함은 물론 다른 다수의 원격 컨트롤 포인트로 일일이 송신하는 경우이다. 이는 다중 컨트롤 포인트가 가정 내에 위치한 경우와 동일한 상황을 만들기 위한 것이다. 이를 위해 원격 컨트롤 포인트는 다른 원격 컨트롤 포인트들의 존재를 알고 있어야 한다. 이는 홈 에이전트가 초기화단계에서 등록된 원격 컨트롤 포인트의 신분을 기존의 원격 컨트롤 포인트로 알리는 것에 의해 달성될 수 있다.
홈 에이전트는 멀티캐스트 송수신을 위한 멀티캐스트용 포트를 갖는데 이는 홈 에이전트 외부 고정 IP와 포트 번호로 구성된다. 마찬가지로 원격 컨트로 포인트도 멀티캐스트 송수신을 위한 멀티캐스트용 포트를 갖는데 이는 원격 컨트롤 포인트 외부 고정 IP와 포트 번호로 구성된다. UPnP에서는 멀티캐스트 주소로 고정주소 예로, '239.255.255.250:1900'이 사용된다.
본 발명에서는 다중 홈 네트워크와 원격 컨트롤 포인트를 지원함에 있어서, 다중 홈 네트워크는 UPnP 디바이스의 외부 IP 주소로 이루어지며 다중 원격 컨트롤 포인트는 NAT 및 유니캐스트-멀티캐스트 변환에 의해 이루어진다
상기 메시지 필터는 IP 주소와 포트번호 변환을 위해 IP 주소와 포트번호를 포함하는 XML 디스크립션 문서를 포함하는 UPnP 메시지들을 수정하는 것으로, 홈 에이전트 또는 원격 컨트롤 포인트에 존재할 수 있다.
즉, 본 발명에서 홈 에이전트 보다 원격 컨트롤 포인트에 다수의 기능을 구비한다는 가정 하에 원격 컨트롤 포인트에 메시지 필터를 구비하는 경우를 기술하였지만, 홈 에이전트에 많은 부담을 주지 않는 기술 예를 들면, UPnP 메시지 full parser가 아닌 메시지내 URL 주소만을 인식하여 교체 가능하도록 한 메시지 필터를 홈 에이전트에 구비할 수도 있다. 이 경우, 원격 컨트롤 포인트에서 메시지 필터링을 위한 NAT 주소 통보는 필요없게 된다.
상기 원격 CP 프로토콜 처리부는 홈 에이전트와 원격 컨트롤 포인트 간의 공중망에서의 메시지 교환을 지원하는 것으로, 원격 컨트롤 포인트 구현을 위한 판매자 특정 프로토콜이 정의된다. 교환 메시지는 원격 컨트롤 포인트로의 NAT 테이블 엔트리 전달 기능, 초기화 과정의 원격 컨트롤 포인트 접속 및 인증 기능을 수행하기 위한 것이다.
이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예를 위한 UPnP 컨트롤 포인트 기능 분산 시스템은 도1의 블록도와 같이 홈 에이전트(310)와 원격 컨트롤 포인트(320)에 UPnP 기능을 분산하여 공중망에서 UPnP 메시지 교환이 가능하도록 구성함에 있어서, 도3의 구성도에 도시한 바와 같이, 상기 홈 에이전트(310)는 가정 내에서 UPnP 디바이스가 DHCP나 AutoIP를 통해 동적으로 할당받은 IP 주소와 디바이스가 사용하는 포트 쌍(pair)들을 홈 에이전트의 외부 고정 IP와 포트 쌍으로 변환하며 원격 컨트롤 포인트의 외부 고정 IP와 포트를 가정 내의 동적 IP와 포트번호로 변환하는 네트워크 주소 변환(NAT)기(312)와, 디바이스가 전송하는 멀티캐스트 메시지를 유니캐스트 메시지로 변환하는 멀티캐스트(Multicast)/유니캐스트(Unicast) 변환기(311)와, 접속된 원격 컨트롤 포인트에 관한 단말 정보를 저장하는 데이터 저장부(314)와, NAT 테이블 엔트리를 원격 컨트롤 포인트로 전달, 초기화 과정의 원격 컨트롤 포인트 접속 및 인증을 위한 메시지 교환을 지원하는 원격 CP 프로토콜 처리부(313)로 이루어지는 원격 CP 접속 모듈을 구비하여 구성하고, 상기 원격 컨트롤 포인트(320)는 홈 에이전트로 전송하는 멀티캐스트 메시지를 유니캐스트 메시지로 변환하는 멀티캐스트/유니캐스트 변환기(321)와, IP 주소와 포트번호 변환을 위해 UPnP 메시지를 수정하는 UPnP 메시지 필터(322)와, 홈 에이전트(310)에 접속된 다른 원격 컨트롤 포인트 정보, 메시지 필터(322)에 관련한 정보, 홈 에이전트(310)에 관련한 정보를 저장하는 데이터 저장부(324)와, 홈 에이전트(310)로부터 NAT 테이블 엔트리를 수신, 초기화 과정에서 홈 에이전트 접속 및 인증을 위한 메시지 교환을 지원하는 원격 CP 프로토콜 처리부(323)로 이루어지는 홈 에이전트 접속 모듈을 구비하여 구성한다.
이와같이 구성한 본 발명의 실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
UPnP 디바이스는 DHCP나 AutoIP를 이용해 동적으로 가정 내에서만 유효한 IP 주소를 할당받으며 그 IP 주소와 함께 웹서버에 필요한 포트(port) 번호를 더 필요로 한다. 예를 들어, 멀티캐스트 수신주소로 '239.255.255.250:1900'을 추가하면 UPnP 디바이스로 동작이 가능하다. 이 경우, 컨트롤 포인트(310)에는 웹 클라이언트를 위한 IP 주소와 멀티캐스트 수신주소(예로 '239.255.255.250:1900')을 추가하면 된다.
네트워크 주소 변환기(312)는 가정 내에서 UPnP 디바이스에게 웹서버용으로 동적 할당된 IP 주소 및 포트번호를 홈 에이전트(310)의 외부 IP와 포트번호로 변환하며, 원격 컨트롤 포인트(320)의 외부 IP와 포트 번호를 홈 에이전트(310)의 내부 IP와 포트 번호로 변환한다. 즉, 가정 내에서는 내부 IP 주소를 이용하여 통신하며 공중망에서는 외부 IP 주소를 이용하여 통신한다.
이와같이 패킷 내용이 아닌 주소 필드를 변경하는 네트워크 주소 변환(NAT) 동작은 홈 에이전트(310)에서만 수행되고 원격 컨트롤 포인트(320)에서는 수행되지 않는다.
따라서, 멀티캐스트 메시지가 공중망을 거쳐 다수의 원격 컨트롤 포인트로 전송될 때 접속된 원격 컨트롤 포인트마다 원격 컨트롤 포인트의 멀티캐스트용 외부 주소/포트로 향하는 유니캐스트 메시지로 변환된다.
그리고, 원격 컨트롤 포인트(320)에서 홈 에이전트(310)로 향하는 멀티캐스트 메시지 전송은 홈 에이전트 외부의 멀티캐스트용 포트로 주소 변환되어 유니캐스트 형태로 송신됨과 아울러 다른 원격 컨트롤 포인트에도 유니캐스트 형태로 전달되는 방식과, 원격 컨트롤 포인트(320)가 홈 에이전트(310)로 멀티캐스트 메시지를 보내고 홈 에이전트(320)가 다른 원격 컨트롤 포인트로 멀티캐스트 메시지를 전달하도록 하는 방식으로 구현할 수 있다.
이러한 네트워크 주소 변환기(312)는 IGD 등과 같이 외부에 존재할 수 있다.
한편, 디바이스로부터 컨트롤 포인트(CP)로 전달되는 메시지 내용 중에 주소 및 포트 정보가 포함된 경우 이들을 외부 주소로 변환해 주어야 하는데 그 역할을 담당하는 것이 메시지 필터(322)이다.
원격 컨트롤 포인트(320)에 메시지 필터(322)를 구비하는 이유는 홈 에이전트(310)에 UPnP 스택을 포함하지 않았기 때문이다. 따라서 UPnP 메시지 내부도 볼 수 없다.
반면 원격 컨트롤 포인트(320)는 XML 파서 및 UPnP 스택을 갖고 있다. 이들은 UPnP 내부 메시지를 검사하고 수정할 때 필수적이다. 원격 컨트롤 포인트(320)에는 NAT 정보를 갖고 있지 않기 때문에 홈 에이전트(310)는 NAT 정보가 생성될 때 마다 원격 컨트롤 포인트(320)로 통보하고 원격 컨트롤 포인트(320)는 NAT 정보를원격 CP 프로토콜 데이터 저장부(324)에 저장하여 관리한다.
즉, 메시지 필터(322)는 특정 애플리케이션에만 적용되는 ALG(Application Level Gateway)의 일종이라고 할 수 있으며 설치 위치를 변경하여 홈 에이전트(310)에 구비할 수 있다.
이와같이 구성한 본 발명의 실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 도4 내지 도13을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
1. 홈 에이전트(310)의 동작을 도4를 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 필요한 구성요소를 부팅한 뒤 접속한 원격 컨트롤 포인트가 있는지 확인한다.
접속된 컨트롤 포인트가 있는 경우 송수신된 UPnP 패킷에 대해 도6의 동작 순서도와 동일한 과정으로 패킷 변환을 수행한다.
만일, 접속된 원격 컨트롤 포인트가 없는 경우 원격 컨트롤 포인트(도3에서 320)로부터 접속 요청이 있는지 확인한다.
이에 따라, 원격 컨트롤 포인트(320)로부터 접속 요청이 확인되면 도7의 동작 순서도와 동일한 과정으로 접속 절차를 수행한다.
만일, 원격 컨트롤 포인트로부터 접속 요청이 확인되지 않는 경우 현재 접속된 원격 컨트롤 포인트로부터 접속 종료 요청이 있는지 확인한다.
이에 따라, 접속 종료 요청이 확인되면 접속 종료 절차를 수행한다. 이 과정은 홈 에이전트 서비스가 종료되는 부분으로 필요한 시스템 자원의 반납과 원격 CP 프로토콜을 이용한 종료 통보를 포함한다. 보통 원격 컨트롤 포인트는 접속을 종료하지만 조건에 따라 동일 홈 에이전트와의 다른 세션을 위해 또는 다른 홈 에이전트와의 세션을 위해 계속 실행될 수 있다.
만일, 원격 컨트롤 포인트로부터 접속 요청 또는 접속 종료 요청이 확인되지 않으면 홈 에이전트의 접속 종료 요청이 있는지 확인한다.
이에 따라, 홈 에이전트의 접속 종료 요청으로 판단되면 동작을 종료하며 반대로, 홈 에이전트의 접속 종료 요청이 확인되지 않으면 다시 상기 단계를 반복적으로 수행한다.
또한, 도4에서 패킷 변환 과정을 도6의 동작 순서도를 참조하여 설명하기로 한다. 즉, 도6은 홈 에이전트(310) 내의 원격 CP 접속부에서 이루어지는 패킷 변환 과정을 도시한 것이다.
원격 컨트롤 포인트(320)로부터 송신된 UPnP 패킷이 있는지 확인한다.
이때, 원격 컨트롤 포인트(320)로부터 공중망을 거쳐 수신된 패킷이 있는 경우 수신 디바이스 주소가 NAT 테이블에 존재하는지 확인한다.
만일, 수신 디바이스 주소가 NAT 테이블에 존재하지 않으면 디바이스가 등록되지 않았다는 의미이므로 에러로 판단하여 원격 컨트롤 포인트(320)에 이 내용을 통보한다.
반대로, 수신 디바이스 주소가 NAT 테이블에 존재하면 NAT 테이블을 이용하여 수신주소 필드를 변환하고 해당 디바이스에 전달하거나 멀티캐스트 한다.
이때, 멀티캐스트 패킷의 경우 도13의 예시도에 도시한 바와 같이, 원격 컨트롤 포인트(320)에서 홈 에이전트(310)의 멀티캐스트용 포트로 유니캐스트 패킷을이용해 전송되어야 하며 이의 NAT 엔트리는 원격 컨트롤 포인트 접속시 할당된다.
또한, 디바이스로부터 원격 컨트롤 포인트(320)로 송신된 패킷이 있는 경우 송신 디바이스 주소가 NAT 테이블에 있는지 확인한다.
만일, 송신 디바이스 주소가 NAT 테이블에 존재하지 않으면 먼저 디바이스의 NAT 테이블 엔트리를 할당한다. 즉, UPnP 디바이스로부터 송신 패킷이 있는 경우 도10의 예시도에 도시한 바와 같이 엔트리 할당은 홈 에이전트(310)의 외부 IP주소와 외부 포트의 할당을 포함한다. 이와같이 할당한 엔트리 내용을 접속된 모든 원격 컨트롤 포인트로 통보한다. 만일, 메시지 필터가 홈 에이전트(310)에 구비되어 있는 경우라면 엔트리 내용 통보를 생략된다.
이후, 디바이스에서의 송신 패킷은 송신 디바이스 주소가 외부 주소로 변환된 뒤 공중망으로 전송된다.
이때, 송신 패킷이 멀티캐스트인 경우는 도12의 예시도에 도시한 바와 같이, 접속된 원격 CP의 멀티캐스트용 포트에 유니캐스트 형태로 전송한다. 즉, 멀티캐스트 패킷의 경우 송신 디바이스 주소를 NAT 테이블을 참조하여 변환하고 NAT 테이블엣 해당 외부 멀티캐스트 주소 목록을 읽어 외부 멀티캐스트 주소별로 패킷을 복사하여 전송한다.
실제로 유니캐스트와 멀티캐스트의 주소 변환은 도6의 동작 순서도에 도시한 바와 같이 구분할 필요는 없다.
상기에서 멀티캐스트 패킷과 유니캐스트 패킷을 포트에 기반하여 구분하였지만, 패킷 헤더에 추가 정보를 넣어 멀티캐스트 패킷을 구분할 수도 있다.
그리고, 도4의 동작 과정 중 원격 컨트롤 포인트(320)로부터의 접속 요청에 대해 홈 에이전트(310)에서의 접속 과정을 도7의 동작 순서도를 참조하여 설명하기로 한다.
홈 에이전트(310)는 원격 컨트롤 포인트(320)로부터의 접속 시도에 대해 인증한 후 암호화 방식을 결정하고 상기 원격 컨트롤 포인트(320)에 관련한 정보를 수신한다.
이후, 디바이스-단말 쌍을 구성하고 필요한 경우 액세스 서버로부터 구성요소를 다운로드한다.
이후, 홈 에이전트(310)는 접속을 요청하는 원격 컨트롤 포인트(320)의 IP와 웹클라이언트 포트를 기록하고 하나의 내부 포트를 할당한 후 내부 IP주소와 결합하여 NAT 엔트리를 할당한다.
이후, 내부 고정 멀티캐스트 주소/포트 엔트리에 원격 컨트롤 포인트(320)의 외부 IP주소와 멀티캐스트용 포트를 추가한다. 또한 홈 에이전트(310)의 멀티캐스트용 포트 번호를 할당한다. 상기 할당 엔트리는 원격 CP 프로토콜을 통해서 원격 컨트롤 포인트(320)로 통보된다. 원격 컨트롤 포인트(320)는 멀티캐스트 메시지를 보낼 때 외부 포트와 외부 IP주소로 유니캐스트 패킷을 보내게 된다.
그리고, 새로운 원격 컨트롤 포인트가 접속되었음을 다른 원격 컨트롤 포인트로 알린다. 다중 원격 컨트롤 포인트가 홈 네트워크에 존재한다고 가정할 때 임의의 컨트롤 포인트가 전송한 멀티캐스트 메시지는 다른 컨트롤 포인트에서도 볼 수 있다.
즉, 현재 UPnP 디바이스 아키텍쳐 1.0 사양에는 다중 UPnP 컨트롤 포인트에 관한 명세가 없지만, 본 발병에서는 판매자 사양 예를 들어, 시큐리티(security) 기능을 구현하여 다른 컨트롤 포인트로부터의 멀티캐스트 메시지를 유용하게 사용할 수 있다. 이를 위해 원격 컨트롤 포인트들 간에 멀티캐스트 메시지가 수신되도록 한다.
2. 원격 컨트롤 포인트(320)의 동작을 도5의 동작 순서도를 참조하여 설명하기로 한다.
원격 컨트롤 포인트(320)는 동작을 시작하면 접속 초기화를 진행시킨다. 이 과정은 원격 CP 프로토콜을 이용한 접속, 인증, NAT 등록 등이 포함된다.
이후, 초기화가 완료되면 송수신된 UPnP 패킷이 존재하는지 확인한다. 이에 따라, 송수신된 패킷이 존재하면 도8의 동작 순서도와 동일한 과정으로 패킷 변환을 수행한다.
만일, 송수신된 UPnP 패킷이 존재하지 않으면 원격 CP 프로토콜 패킷이 있는지 확인한다. 이에 따라, 원격 CP 프로토콜 패킷이 확인되면 도9의 동작 순서도와 동일한 과정으로 원격 CP 프로토콜 처리를 수행한다.
또한, 원격 CP 프로토콜 패킷이 확인되지 않으면 원격 컨트롤 포인트로부터 종료 요청이 있는지 확인한다. 이에 따라, 종료 요청이 확인되면 접속을 종료하는데, 이러한 접속 종료는 원격 CP 프로토콜을 통해 접속 종료를 원격 컨트롤 포인트로 통보하는 것으로 시작하며 홈 에이전트(3100는 해당 원격 컨트롤 포인트에 관련된 NAT 정보 등의 자원을 반납하고 다른 원격 컨트롤 포인트로 이 사실을 알린다.반대로, 접속 요청이 확인되지 않으면 상기 설명된 초기 단계부터 반복 수행한다.
또한, 도5에서 원격 컨트롤 포인트(320)에서의 UPnP 메시지 변환 과정을 도8을 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 송신된 UPnP 패킷이 있는지 확인한다.
만일, 수신된 UPnP 패킷이 있다고 확인되면 메시지 필터(322)를 통과시켜 메시지에 포함된 주소 정보를 변환한다. 주소 정보는 홈 네트워크에서 NAT 테이블에 디바이스 주소를 추가할 때마다 원격 컨트롤 포인트(320)로 전송된다.
그리고, 송신된 UPnP 패킷이 확인될 때 유니캐스트 패킷이면 그대로 공중망으로 송신한다. 이는 유니캐스트 패킷의 주소가 홈 에이전트 외부에서 이미 외부 주소들로 변환되어 있기 때문이다. 원격 컨트롤 포인트(320)에서의 주소 변환은 도11의 예시도에 도시한 바와 같다.
또한, 멀티캐스트 패킷인 경우 접속된 홈 에이전트와 인지된 다른 원격 컨트롤 포인트에 모두 복사본으로 전달한다. 이때, 유니캐스트 형태로 전달되므로 NAT 변환은 필수적이다. 이를위해 홈 에이전트(310)는 필요한 주소 정보, 원격 CP 정보 등을 원격 CP 프로토콜 데이터 저장부(314)에 저장하고 있다.
그리고, 도5에서 원격 컨트롤 포인트(320)의 원격 CP 프로토콜 처리 과정을 도9의 동작 순서도를 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 프로토콜 메시지 유형을 판단한다. 원격 CP 프로토콜의 메시지 유형은 접속 개시 관련 메시지, 접속 종료 관련 메시지, 그리고 NAT 통보와 다른 원격 컨트롤 포인트의 접속에 관련한 정보 메시지로 분류할 수 있다.
이때, 정보 메시지로 판단되면 NAT 통보가 있는지 판단한다.
따라서, NAT 통보가 있는 경우 메시지 필터(322)에서의 메시지 수정을 위해 NAT 테이블에 기록한다.
만일, NAT 통보가 없다면 다른 원격 컨트롤 포인트의 접속 통보인지를 판단한다. 이에 따라, 다른 원격 컨트롤 포인트의 접속 통보로 확인되면 그 원격 컨트롤 포인트 정보를 데이터 저장부(324)에 기록하며 반대로, 다른 원격 컨트롤 포인트의 접속 종료 통보로 확인되면 그 원격 컨트롤 포인트 정보를 데이터 저장부(324)에서 삭제한다.
그리고, 프로토콜 메시지 유형이 접속 종료로 판단되면 접속 종료 메시지를 전달하고 응답이 오면 바로 종료시키거나 타임 아웃을 설정한다. 이때, 다른 컨트롤 포인트로도 접속 종료를 알린다.
또한, 프로토콜 메시지 유형이 접속 개시로 확인되면 접속 요청하고 대기한다. 이후, 접속이 허가되면 사용할 유니캐스트 주소를 전달하고 홈 에이전트(310)로부터 인증되면 구성요소(component)를 다운로드함과 아울러 홈 에이전트(310)로부터 전달되는 정보 예를 들어, 홈 에이전트 주소, 멀티캐스트 포트번호, 다른 원격 컨트롤 포인트 정보 등을 데이터 저장부(324)에 저장한다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 다음과 같은 효과를 달성할 수 있다.
첫째, 원격 컨트롤 포인트에 탑재된 UPnP CP 애플리케이션은 자신이 원격 접속된다는 사실을 인식하지 못하면서 동작 가능하다. 즉, 원격 컨트롤 포인트측의 UPnP API는 통상의 UPnP API와 완전 동일하다. 따라서, 본 발명은 원격 컨트롤 포인트에 탑재되는 홈 에이전트 접속 모듈이 UPnP CP 애플리케이션의 간섭 없이 자동으로 홈 에이전트에 접속하여 초기화함은 물론 UPnP CP 애플리케이션이 자신이 원격 컨트롤 포인트 상에서 동작한다는 사실을 알 수도 있으며 원격 접속 등에 관한 옵션을 선택할 수 있다.
둘째, 주요 UPnP 기능을 원격 컨트롤 포인트에 탑재하여 홈 에이전트에는 기본적인 UPnP 기능만이 탑재되기 때문에 다양한 플랫폼 상에서 구현 가능하다. 따라서, 본 발명은 모듈로 구현할 경우 TV, 냉장고, 홈 인터넷 게이트웨이 등에 비교적 저렴한 비용으로 추가할 수 있다.
세째, 원격 컨트롤 포인트의 기능이 가정 내의 컨트롤 포인트의 기능과 동일함으로 가정 내 디바이스의 세밀한 제어가 가능하다.
넷째, 다중 원격 컨트롤 포인트를 지원함으로 임의의 원격 컨트롤 포인트를 이용하여 다수의 가정 예를 들면, 별장과 주거지에 설치된 디바이스를 동시에 제어할 수 있어 네트워크 확장이 가능하다.
이와같은 효과를 발휘하는 본 발명은 UPnP 기반의 홈 네트워크 상에 적용할 수 있음은 물론 UPnP 기반이 아닌 홈 네트워크 상에서도 기본 골격과 흐름을 적용할 수 있다. 즉, 어떤 종류의 홈 네트워크 표준이라도 발견, 제어, 이벤팅 메시지를 포함하며 멀티캐스트 메시지가 사용되는 경우가 많으므로 본 발명에서 제시된 방법들을 적용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 다수의 원격 단말이 TCP/IP, HTTP 스택을 모두 가지고 있는 경우 홈에이전트는 SSDP와 GENA의 일부 IP 멀티캐스트를 이용하는 기능만을 수행하고 다수의 원격 단말은 UPnP API 기능을 포함하는 일련의 SOAP, GENA, 유저 인터페이스 기능을 수행하도록 UPnP 컨트롤 포인트(CP)의 기능을 분산하여 구성하는 홈 네트워크 시스템에 있어서,
    상기 홈 에이전트는
    가정 내에서 동적 IP 주소를 지원하고 외부 공중망에서 정적 IP 주소를 지원하는 네트워크 주소 변환기(NAT)와,
    디바이스가 전송하는 멀티캐스트 메시지를 유니캐스트 메시지로 변환하는 제1 멀티캐스트(Multicast)/유니캐스트(Unicast) 변환기와,
    NAT 테이블 엔트리를 원격 컨트롤 포인트로 전달, 초기화 과정의 원격 컨트롤 포인트 접속 및 인증을 위한 메시지 교환을 지원하는 제1 원격 CP 프로토콜 처리부를 구비하여 구성하고,
    상기 다수의 원격 단말은
    홈 에이전트로 전송하는 멀티캐스트 메시지를 유니캐스트 메시지로 변환하는 제2 멀티캐스트/유니캐스트 변환기와,
    IP 주소와 포트번호 변환을 위해 UPnP 메시지를 수정하는 메시지 필터와,
    홈 에이전트로부터 NAT 테이블 엔트리를 수신, 초기화 과정에서 홈 에이전트접속 및 인증을 위한 메시지 교환을 지원하는 원격 CP 프로토콜 처리부를 각기 구비하여 구성함을 특징으로 하는 유피엔피(UPnP) 네트워크 상의 컨트롤 포인트 기능 분산 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 네트워크 주소 변환기는
    디스커버리 메시지, 디바이스 디스크립션 메시지, 서비스 디스크립션 메시지에서 IP주소와 포트번호들을 수집하여 NAT 테이블 엔트리를 생성하도록 구성함을 특징으로 하는 유피엔피(UPnP) 네트워크 상의 컨트롤 포인트 기능 분산 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 제1 멀티캐스트/유니캐스트 변환기는
    디바이스에서 전송하는 멀티캐스트 메시지를 NAT 테이블 엔트리를 참조하여 다수의 원격 단말로 전송하도록 구성함을 특징으로 하는 유피엔피(UPnP) 네트워크 상의 컨트롤 포인트 기능 분산 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 제1 멀티캐스트/유니캐스트 변환기는
    임의의 원격 단말에서 전송되는 멀티캐스트 메시지를 수신하고
    그 멀티캐스트 메시지를 NAT 테이블을 참조하여 다른 다수의 원격 단말로 전송하도록 구성함을 특징으로 하는 유피엔피(UPnP) 네트워크 상의 컨트롤 포인트 기능 분산 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 제2 멀티캐스트/유니캐스트 변환기는
    멀티캐스트 메시지를 홈 에이전트로 전송하고 아울러 다른 다수의 원격 단말로 전송하도록 구성함을 특징으로 하는 유피엔피(UPnP) 네트워크 상의 컨트롤 포인트 기능 분산 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 메시지 필터는
    IP 주소와 포트번호 변환을 위해 IP 주소와 포트번호를 포함하는 XML 디스크립션 문서를 포함하는 UPnP 메시지들을 수정하도록 구성함을 특징으로 하는 유피엔피(UPnP) 네트워크 상의 컨트롤 포인트 기능 분산 시스템.
  7. 다수의 원격 단말이 TCP/IP, HTTP 스택을 모두 가지고 있는 경우 홈에이전트는 SSDP와 GENA의 일부 IP 멀티캐스트를 이용하는 기능만을 수행하고 다수의 원격 단말은 UPnP API 기능을 포함하는 일련의 SOAP, GENA, 유저 인터페이스 기능을 수행하도록 UPnP 컨트롤 포인트(CP)의 기능을 분산하여 구성하는 홈 네트워크 시스템에 있어서,
    상기 홈 에이전트는
    가정 내에서 동적 IP 주소를 지원하고 외부 공중망에서 정적 IP 주소를 지원하는 네트워크 주소 변환기(NAT)와,
    디바이스가 전송하는 멀티캐스트 메시지를 유니캐스트 메시지로 변환하는 제1 멀티캐스트(Multicast)/유니캐스트(Unicast) 변환기와,
    메시지내 URL 주소만을 인식하는 메시지 필터와,
    NAT 테이블 엔트리를 원격 컨트롤 포인트로 전달, 초기화 과정의 원격 컨트롤 포인트 접속 및 인증을 위한 메시지 교환을 지원하는 제1 원격 CP 프로토콜 처리부를 구비하여 구성하고,
    상기 다수의 원격 단말은
    홈 에이전트로 전송하는 멀티캐스트 메시지를 유니캐스트 메시지로 변환하는 제2 멀티캐스트/유니캐스트 변환기와,
    홈 에이전트로부터 NAT 테이블 엔트리를 수신, 초기화 과정에서 홈 에이전트 접속 및 인증을 위한 메시지 교환을 지원하는 원격 CP 프로토콜 처리부를 각기 구비하여 구성함을 특징으로 하는 유피엔피(UPnP) 네트워크 상의 컨트롤 포인트 기능 분산 시스템.
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