KR100477513B1 - 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통프로토콜 계층 구조 및 방법과 공통 프로토콜 패킷 - Google Patents

이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통프로토콜 계층 구조 및 방법과 공통 프로토콜 패킷 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IP, Bluetooth, IEEE1394, LonTalk 등의 다양한 프로토콜을 수용하여 이들간의 상호 통신이 가능하도록 하는 공통 프로토콜 계층 구조 및 방법과 공통 프로토콜 패킷에 관한 것이다.
본 발명의 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 구조는 통신 네트워크로 구성된 두개의 종단 이용자 사이에서, 통신 처리를 각 계층이 가지고 있는 특별한 기능을 가지고 계층별로 나눌 수 있도록 하는 OSI 표준규약 또는 참조 모델(OSI 7 계층)에 있어서, 복수 시스템 간에 통신하면서 일련의 업무 처리를 수행할 수 있도록 하기 위해 필요한 서비스 기능을 제공하며, 데이터 구문의 제약을 정하는 어플리케이션 계층; 상기 어플리케이션 계층 바로 밑에 존재하며, 각 프로토콜 스위칭을 위한 주소 매핑, 변환 그리고 세그먼테이션 및 리어셈블리(SAR) 역할 등을 수행하는 공통 프로토콜 계층; 운영체계의 한 부분으로 입력 또는 출력되는 데이터를 하나의 표현 형태에서 다른 표현 형태로 변환하는 문법 계층인 표현 계층; 종단 호스트 프로그램 사이에서 메시지를 주고받기 위한 설정을 하고, 데이터를 받는 동기를 제어하는 역할하며, 통신 세션을 구성하는 세션 계층; 종단간 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하기 위한 제어와 에러를 관리하는 트랜스포트 계층; 패킷이 정확한 수신자에게 보내지도록 올바른 경로를 제어하여 수신 쪽에서 받을 수 있게 하기 위한 데이터 경로를 제어하는 네트워크 계층; 물리적 레벨의 에러 제어와 동기를 제공하고, 5를 초과하는 1의 스트리밍으로 비트화하며, 전송 확인과 관리를 담당하는 데이터링크 계층; 전기 기계적으로 체계를 갖춘 네트워크를 통하여 비트열을 나르며, 전송 매체를 통해 데이터를 주고 받는 하드웨어 수단을 제공하는 물리 계층을 포함하여 구성되어짐에 기술적 특징이 있다.
또한 본 발명의 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 방법은 통신 네트워크로 구성된 두개의 종단 이용자 사이에서, 통신 처리를 각 계층이 가지고 있는 특별한 기능을 가지고 계층별로 나눌 수 있도록 하는 OSI 표준규약 또는 참조 모델(OSI 7 계층)에 있어서, 두개의 종단의 이용자 사이에서 통신이 가능하도록 하는 어플리케이션 계층 단계; 각 프로토콜 스위칭을 위한 주소 매핑, 변환 그리고 세그먼테이션 및 리어셈블리(SAR) 역할 등을 수행하는 공통 프로토콜 계층 단계; 입력 또는 출력되는 데이터를 하나의 표현 형태에서 다른 표현 형태로 변환하는 표현 계층 단계; 종단 호스트 프로그램 사이에서 메시지를 주고받기 위한 설정을 하고, 데이터를 받는 동기를 제어하는 역할하며, 통신 세션을 구성하는 세션 계층 단계; 종단간 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하기 위한 제어와 에러를 관리하는 트랜스포트 계층 단계; 패킷이 정확한 수신자에게 보내지도록 올바른 경로를 제어하여 수신 쪽에서 받을 수 있게 하기 위한 데이터 경로를 제어하는 네트워크 계층 단계; 물리적 레벨의 에러 제어와 동기를 제공하고, 5를 초과하는 1의 스트리밍으로 비트화하며, 전송 확인과 관리를 담당하는 데이터링크 계층 단계; 및 전기 기계적으로 체계를 갖춘 네트워크를 통하여 비트열을 나르며, 전송 매체를 통해 데이터를 주고 받는 하드웨어 수단을 제공하는 물리 계층 단계를 포함하여 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서, 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 구조 및 방법과 공통 프로토콜 패킷은 어플리케이션 계층 또는 하위에 공통 계층을 삽입함으로써 기존 프로토콜 계층간의 변환 없이 어플리케이션 프로그램만으로 상호 통신이 가능하게 하며, 공통 프로토콜을 사용하는 모든 네트워크내의 모든 장치에 공통 어드레스를 부여함으로써 이들 장치의 관리 및 상호 통신이 가능하고, 다양한 프로토콜을 사용하는 장치들의 동작 상태 여부를 게이트웨이에서 알 수 있는 장점이 있고, 다양한 프로토콜을 동시에 수용할 수 있는 공통 프로토콜 계층 및 공통 프로토콜 패킷 구조의 설계로 프로토콜간 호환성이 증가할 수 있는 효과가 있다.

Description

이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 구조 및 방법과 공통 프로토콜 패킷{Architecture and method of a common protocol for transferring data between different network protocols and a common protocol packet}
본 특허출원은 (이기종 프로토콜과 멀티미디어 데이터의 통합처리 방법 및 장치) 명칭의 2002년 9월 18일 출원한 대한민국 출원특허 제10-2002-0056725호에 관련된 것이다.
본 발명은 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 구조에 관한 것으로, 보다 자세하게는 IP, Bluetooth, IEEE1394, LonTalk 등의 다양한 프로토콜을 수용하여 이들간의 상호 통신이 가능하도록 하는 공통 프로토콜 계층의 구조 및 공통 프로토콜 패킷 구조에 관한 것이다.
개방형 시스템 상호 접속(Open System Interconnection: OSI)의 참조 모델은 세계 각국의 제조업자들이 서로간의 기종이 다른 컴퓨터나 단말장치를 서로 접속하여 어플리케이션 프로그램 사이에 통신을 원할 하게 하고 여러 가지 업무를 처리하기 위한 표준적인 규칙을 제공한다.
시스템 상호간의 데이터 흐름은 OSI 환경을 거쳐서 이루어진다.
OSI에서는 7가지 계층이 존재하는데, 이 7가지 계층은 크게 상위 계층과 하위 계층으로 나뉜다.
상위 계층은 사용자와 망 운용 관리를 위한 프로토콜을 실행하고 사용자의 중앙 처리 장치 사이에서 통신이 가능하도록 하는 어플리케이션 계층(Application Layer), 어플리케이션 계층의 기능 모듈 사이에서 통신하는 구조를 갖는 정보의 표현형식을 다루는 표현 계층(Presentation Layer), 어플리케이션 계층간의 대화를 제어하는 세션 계층(Session Layer)을 말한다.
하위 계층은 상위 계층이 회선 품질이나 통신의 부가적인 시스템의 물리적인 구성을 의식하지 않아도 양쪽 단말 장치 사이에서 정확한 통신이 이루어지도록 하는 역할을 수행하는 전송 계층(Transport Layer), 전송 계층의 통신 기능에 데이터 전송 서비스를 제공하는 네트워크 계층(Network Layer), 논리 네트워크에서 물리적 링크의 신뢰도를 높여 데이터를 정확하고 원할 하게 전송하는 역할을 하는 데이터 링크 계층(Data Link Layer), 데이터 링크 계층으로부터의 데이터 전송 요구에 따라 물리 매체간의 물리적인 인터페이스와 비트를 전송하고 수신하는 물리 계층(Physical Layer)을 말한다.
개방형 시스템에서 시스템 A 의 사용자 프로그램 데이터는 OSI환경으로 입력되고, 어플리케이션 계층부터 순서대로 물리 계층쪽으로 넘어가서 전송 매체로 송출된다. 이때 데이터는 HDLC(High level Data Link Control) 순서에 사용되는 프레임 속에 들어가 전송된다. 이 프레임은 OSI에서 중계 개방형 시스템이라 불리는 데이터 교환망 속을 지나고 개방형 시스템에서 수신처 컴퓨터로 도착한다. 이 속에서 데이터는 하위인 물리 계층으로부터 차례대로 각 계층을 지나 어플리케이션 계층까지 도달하고, 마지막으로 개방형 시스템에서 시스템 B의 목적지인 어플리케이션 프로세스 B로 넘어간다.
시스템 상호간의 데이터 흐름은 시스템과 시스템간에 이루어질 수 있고, 시스템과 시스템에 연결된 단말기와도 이루어질 수 있다.
그런데, 두 개 이상의 컴퓨터 시스템 사이에서 통신을 하기 위해서는 각각의 프로토콜이 다른 경우에는 상호간의 통신이 자유롭지 않다. 그래서, 다른 기종 상호간에 자유롭게 효율적인 통신을 하기 위해 프로토콜 변환기가 필요하게 되었다.
종래의 프로토콜 변환기는 양쪽의 중앙 처리 장치(CPU) 사이에서 상이한 두 개의 프로토콜이 데이터의 교환을 이루도록 했다. 즉, 상호 소프트웨어간의 직접적인 데이터 교환이나, 단순한 논리를 이용한 상호 하드 웨어간의 데이터 교환이 이루어지도록 한다.
이러한 프로토콜 변환기는 중앙 처리 장치가 다른 동작을 수행하는 기간에는 그 기간만큼의 지연 요소가 발생하게 되고, 한 쪽의 중앙 처리 장치가 신호를 받아 응답을 시스템의 내부와 주고 받는 동안, 중앙 처리 장치 사이에 부담이 주어지고 시간 낭비 요소가 발생하여 성능적인 면에서 손실이 많은 문제점이 발생한다.
또한 종래에는, 다양한 프로토콜간의 통신을 위한 종래의 프로토콜 변환 방법은 크게 3가지로 분류할 수 있다.
첫 번째로는1:1 프로토콜 변환 방법이다. OSI 7 계층을 기준으로 특정 프로토콜의 특정 계층을 다른 프로토콜의 이에 상응하는 계층으로 변환하는 방법이다. 이는 변환해야 하는 계층의 수가 m개 라면 m개의 변환 방법이 필요하고, 또한 변환하고자 하는 프로토콜 개수가 n개라면 nC2만큼의 방법이 필요하므로 총 m· nC2 만큼의 방법이 필요한 셈이다. 따라서 다양한 프로토콜 계층을 갖는 다양한 프로토콜간의 상호 데이터 교환을 위해서는 상당히 많은 변환 방법으로 인해 복잡도가 커지는 단점이 있다.
두 번째로는 특정 프로토콜로의 변환 방법이다. m개의 프로토콜 중 어느 특정한 프로토콜을 기준으로 프로토콜 변환을 하는 방법이다. 즉 n개의 프로토콜을 이 중 하나의 기준 프로토콜로 변환하는 방법은 (n-1)개의 변환 방법이 필요하고, 이 들 각각에 대해 각 계층별로 변환해야 하는 경우의 수가 m개라면 m개의 변환 방법이 필요하므로, 총 m·(n-1)개의 변환 방법이 존재한다. 이는 위의 첫 번째의 방법에 비하면 프로토콜 변환시 복잡도 측면에서 많은 감소를 보이 나, 역시 많은 수의 프로토콜을 변환하기에는 힘든 단점이 있다.
마지막으로는 오버레이를 이용한 방법이다. 예를 들면 IP-over-IEEE1394, IP-over-ATM 등이 이에 속한다. 이는 IP라는 프로토콜 위에 IEEE1394 및 ATM의 계층을 올리는 구조로, 특별한 변환은 하지 않지만 각기 다른 프로토콜간의 데이터 교환 방법은 아니다. 즉, IP-over-IEEE1394의 경우 IEEE1394 네트워크내의 장치가 IEEE1394 데이터를 보내면 이를 IP에 실어서 보내고 이를 IP를 통해 다시 받아서 IP 상위의 IEEE1394 계층을 거쳐 IEEE1394 장치가 데이터를 받는 구조이므로 이기종 프로토콜간 데이터 교환이라 할 수 없고 단순히 다른 프로토콜을 거쳐 같은 프로토콜을 사용하는 장치간의 통신이라 할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 프로토콜 변환 방법들은 변환 방법의 복잡성, 프로토콜간 서로 다른 계층 구조 및 역할로 인한 복잡성, 그리고 다른 네트워크내의 장치를 액세스할 수 있는 방법의 복잡성을 내재하고 있다. 즉, 변환하고자 하는 프로토콜간의 계층 수 및 프로토콜 개수에 비례하는 경우의 수만큼의 변환 방법이 필요하므로 복잡도가 증가하며, OSI 7 계층을 기준으로 각 프로토콜이 가지는 프로토콜 계층 구조 및 각 계층의 역할이 서로 너무 달라서 이들간의 변환시 복잡도는 특정 계수 배만큼 더 증가하고(이 계수는 각 프로토콜 계층에서의 여러 옵션 필드 및 처리해야 할 역할에 따라 정해질 것이다.), 이러한 복잡한 프로토콜 변환을 하여 각기 다른 네트워크의 장비간에 통신이 이루어진다고 가정할 때, 이들간에 서로 인식할 수 있는 공통적인 주소 체계가 없다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다양한 프로토콜을 동시에 수용할 수 있는 공통 프로토콜 계층 구조와 공통 프로토콜 패킷 구조를 설계하고, 일반적인 프로토콜 계층 구조의 어플리케이션 계층 하위에 공통 프로토콜 계층을 삽입하며, 모든 네트워크내의 장치에 공통 주소를 부여하고, 공통 프로토콜을 이용하여 각 네트워크내의 장치들의 동작 상태 여부를 알 수 있는 기법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 통신 네트워크로 구성된 두개의 종단 이용자 사이에서, 각 계층이 가지고 있는 특성으로 통신 처리를 계층별로 나눌 수 있도록 하는 OSI 표준규약 또는 참조 모델(OSI 7 계층) 구조에 있어서, 복수 시스템 간에 통신하면서 일련의 업무 처리를 수행할 수 있도록 하기 위해 필요한 서비스 기능을 제공하며, 데이터 구문의 제약을 정하는 어플리케이션 계층(10); 상기 어플리케이션 계층(10) 다음으로 오는 각 프로토콜 스위칭을 위한 주소 매핑, 변환 그리고 세그먼테이션 및 리어셈블리(SAR) 역할 등을 수행하는 공통 프로토콜 계층(20); 상기 공통 프로토콜 계층(20) 다음으로 오는 운영체계의 한 부분으로 입력 또는 출력되는 데이터를 하나의 표현 형태에서 다른 표현 형태로 변환하는 문법 계층인 표현 계층(30); 상기 표현 계층(30) 다음으로 오는 종단 호스트 프로그램 사이에서 메시지를 주고받기 위한 설정을 하고, 데이터를 받는 동기를 제어하는 역할하며, 통신 세션을 구성하는 세션 계층(40); 상기 세션 계층(40) 다음으로 오는 종단간 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하기 위한 제어와 에러를 관리하는 트랜스포트 계층(50); 상기 트랜스포트 계층(50) 다음으로 오는 패킷이 정확한 수신자에게 보내지도록 올바른 경로를 제어하여 수신 쪽에서 받을 수 있게 하기 위한 데이터 경로를 제어하는 네트워크 계층(60); 상기 네트워크 계층(60) 다음으로 오는 물리적 레벨의 에러 제어와 동기를 제공하고, 5를 초과하는 1의 스트리밍으로 비트화하며, 전송 확인과 관리를 담당하는 데이터링크 계층(70); 및 상기 데이터링크 계층(70) 다음으로 오는 전기 기계적으로 체계를 갖춘 네트워크를 통하여 비트열을 나르며, 전송 매체를 통해 데이터를 주고 받는 하드웨어 수단을 제공하는 물리 계층(80)을 포함하여 구성되어짐을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 구조에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 목적은 통신 네트워크로 구성된 두개의 종단 이용자 사이에서, 통신 처리를 각 계층이 가지고 있는 특별한 기능을 가지고 계층별로 나눌 수 있도록 하는 OSI 표준규약 또는 참조 모델(OSI 7 계층)에 있어서, 두개의 종단의 이용자 사이에서 통신이 가능하도록 하는 어플리케이션 계층 단계; 각 프로토콜 스위칭을 위한 주소 매핑, 변환 그리고 세그먼테이션 및 리어셈블리(SAR) 역할 등을 수행하는 공통 프로토콜 계층 단계; 입력 또는 출력되는 데이터를 하나의 표현 형태에서 다른 표현 형태로 변환하는 표현 계층 단계; 종단 호스트 프로그램 사이에서 메시지를 주고받기 위한 설정을 하고, 데이터를 받는 동기를 제어하는 역할하며, 통신 세션을 구성하는 세션 계층 단계; 종단간 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하기 위한 제어와 에러를 관리하는 트랜스포트 계층 단계; 패킷이 정확한 수신자에게 보내지도록 올바른 경로를 제어하여 수신 쪽에서 받을 수 있게 하기 위한 데이터 경로를 제어하는 네트워크 계층 단계; 물리적 레벨의 에러 제어와 동기를 제공하고, 5를 초과하는 1의 스트리밍으로 비트화하며, 전송 확인과 관리를 담당하는 데이터링크 계층 단계; 및 전기 기계적으로 체계를 갖춘 네트워크를 통하여 비트열을 나르며, 전송 매체를 통해 데이터를 주고 받는 하드웨어 수단을 제공하는 물리 계층 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 또 다른 목적은 네트워크을 통해 이동하는 모든 데이터 단위인 패킷에 있어서, 패킷에 관한 정보를 포함하는 공통 프로토콜 헤더와 데이터의 내용을 갖는 페이로드로 구성되어짐을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷에 의해 달성된다.
따라서 기존의 다양한 전송 채널을 이용한 다양한 프로토콜의 등장 및 발전과 이들을 수용하는 다양한 미들웨어, 하드웨어 플랫폼의 개발 및 홈 네트워킹의 관심도가 증가함에 따라 홈 네트워킹의 댁내망과 외부망의 프로토콜로서 또는 미들웨어로서의 표준으로 자리잡기 위해 각축을 벌이고 있는 상황이다. 이에 본 발명에서는 이러한 다양한 프로토콜을 모두 수용할 수 있는 공통 프로토콜 구조 및 이들간에 상호 통신을 위한 프로토콜 계층면에서의 변환 기법들에 대해서 설명하고 있다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 공통 프로토콜 계층 구조도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 공통 프로토콜 계층은 도 1과 같고, 이에 대한 설명은 다음과 같다.
공통 프로토콜 계층은 어플리케이션 계층(10)의 일부가 될 수 있으며, 또는 기존의 어플리케이션 계층 바로 밑에 존재하며, 각 프로토콜간 스위칭을 위한 주소 매핑, 변환 및 segmentation & reassembly (SAR) 역할 등을 수행한다.
*도 2는 본 발명에 따른 공통 프로토콜의 어플리케이션 예시도이다.
도 2를 참조하면 네트워크 A에 있는 장치들 중 장치 AA가 공통 프로토콜을 지원하는 칩셋을 사용하여 다른 네트워크 B에 있는 장치 BA로 데이터를 전달하고자 할 경우의 예이다. 이 때 칩셋에서 지원하는 프로토콜 계층은 도 3과 같다.
장치 AA의 어플리케이션 계층에서의 데이터는 공통 프로토콜 계층을 거치면서 어플리케이션 데이터 앞에 preamble과 공통 프로토콜 헤더를 붙여 최종 application PDU를 만들게 되고, 이후 프로토콜별로 표현(계층 6)계층에서부터 물리계층까지 거치며 각 프로토콜 계층에 해당하는 헤더(header) 및 트레일러(trailer)를 붙이게 된다.
이렇게 완성된 패킷은 각 프로토콜 네트워크상의 전송 매체를 통해 공통 프로토콜을 처리할 수 있는 칩셋 외부의 인터페이스 모듈 장치 AZ로 도달하게 되고, 이 장치에서는 물리계층부터 계층 6까지의 프로토콜 계층을 거치면서 해당 계층의 헤더(header)와 트레일러(trailer)를 떼어내어 어플리케이션(application) 계층까지 도달하게 된다. 이 때 장치 AZ의 어플리케이션(application)에서는 받은 어플리케이션 프로토콜 데이터 단위(application PDU) 패킷의 preamble을 조사하여 preamble이 공통 프로토콜을 사용한다는 것을 알게 되어, 칩으로부터 받은 패킷에서 preamble을 제거한 공통 프로토콜 패킷만을 전달하게 되고, preamble이 일치하지 않을 경우, 자기 자신의 장치를 목적지로 온 패킷임을 인식하여 자신의 어플리케이션(application) 계층에서 데이터 처리를 하게 된다.
이 후 공통 프로토콜 패킷을 전달 받은 칩셋 내부에서는 공통 프로토콜 헤더(210)내의 주소 정보에 따라 스위칭을 하여 목적지 포트로 이 공통 프로토콜 패킷을 보내게 되고, 이 패킷을 받은 칩 외부 인터페이스 모듈 장치 BZ로 보내준다.
장치 BZ는 이 패킷을 어플리케이션(application) 데이터로 인식하여 공통 프로토콜 계층(20)을 거치면서 preamble과 공통 프로토콜 헤더(210)를 달게 된다. 이 후 계층 6에서 물리 계층(80)과 전송 매체를 통해 목적지인 장치 BA로 보낸다.
전송 받은 패킷에 대해 물리 계층(80)부터 계층 6까지의 처리 절차를 거쳐 공통 프로토콜 계층(20)에 도달하게 되고, 역시 preamble을 조사하여 어플리케이션 프로토콜 데이터 단위(application PDU)가 다른 네트웍으로부터 전송된 공통 프로토콜 계층(20)을 거쳐온 패킷임을 알게 된다.
도 3은 공통 프로토콜을 지원하는 칩셋의 프로토콜 계층도이다.
도 3을 참조하면 공통 프로토콜을 지원하는 칩셋의 외부 인터페이스는 공통 프로토콜 계층 구조의 물리 계층(80)부터 표현 계층(30)까지이며 이것은 실제 하드웨어들과 연결되어 있다. 한편 공통 프로토콜 계층 구조의 공통 프로토콜 계층(20)은 공통 프로토콜을 지원하는 칩셋의 내부 인터페이스를 담당하며, 스위칭을 위한 주소 매핑, 변환 그리고 세그먼테이션 및 리어셈블리(SAR) 역할과 서비스 품질, 보안 및 통신 관리를 수행한다.
도 4는 공통 프로토콜을 지원하는 장치의 프로토콜 계층도이다.
도 4를 참조하면 네트워크 내에서 공통 프로토콜을 지원하는 장치는 반드시 공통 프로토콜 계층(20)을 사용하여야 하며, 이 때 장치의 프로토콜 계층 구조는 아래의 도 4와 같다. 여기서 ①의 경로는 자신의 기본 프로토콜을 이용하여 자신과 같은 프로토콜을 사용하는 같은 네트워크내의 장치와 통신할 경우(110)이고, ②의 경로는 공통 프로토콜을 사용하여 다른 네트워크내의 장치와 통신할 경우(120)를 나타낸 도면이다. 또한 경로 ③은 공통 프로토콜과 기존의 프로토콜간의 원활한 통신을 위해, 공통 프로토콜 계층에서는 기존 프로토콜의 어플리케이션 계층과 통신을 위하여 일정한 규격의 API를 지원(130)할 수 있어야 한다.
도 5는 본 발명에 따른 공통 프로토콜 패킷 구조도이다.
도 5를 참조하면 이것은 공통 프로토콜 패킷 구조를 나타낸 그림이다.
*도 5의 첫 번째 그림은 어플리케이션 프로토콜 데이터 단위(application PDU)에 관한 그림이다. 어플리케이션 계층으로 받은 어플리케이션(application) 데이터의 앞에 12 byte의 preamble과 8 byte의 공통 프로토콜 헤더(210)를 붙여 최종 어플리케이션 프로토콜 데이터 단위(application PDU)를 생성한다.
다음의 그림은 공통 프로토콜 패킷(200)에 관한 그림이다. 여기서 어플리케이션 프로토콜 데이터 단위(application PDU)에서 preamble을 제거한 패킷을 공통 프로토콜 패킷(200)으로 하기로 한다. 총 8 byte로 구성되며 출발지 주소(source address)(220), 목적지 주소(destination address)(230), 옵션 필드(option field)(240), 순서 필드(sequence field)(250) 및 길이 필드(length field)(260)로 구성된다.
마지막으로BDP(Buffer Descriptor Packet)에 관한 것이며, BDP는 공통 프로토콜을 처리하는 칩셋에서 사용하는 패킷으로서 일단 칩으로의 패킷 유입시 외부 메모리에 저장해 두었다가 패킷이 저장된 메모리의 정보와 공통 프로토콜 헤더(210)만을 이용해서 생성된 짧은 크기의 패킷을 생성한다. 이는 칩 내부의 패킷 처리 시간 및 스위칭 시간을 감소하여 주며, 칩의 복잡도(complexity)를 낮추어 주는 역할을 한다.
Preamble은 12 byte로 구성되며, 예를 들면 "홈 스테이션"이라는 ASCII 코드 값을 가지고 있으며 이는 수신측에서 현재 수신 받은 패킷이 공통 프로토콜 계층(20)을 거쳐 왔음을 알려준다.
출발지 주소(220)는 송신측의 공통 주소를 나타내며 이는 공통 프로토콜 계층(20) 및 이에 대응하는 어플리케이션 계층(10)에서만 이해할 수 있는 주소이다. 이 주소는 실제 네트워크내의 모든 장치의 물리 주소(physical address)에 1:1로 매핑 되는 주소이며, 이 주소는 이 공통 프로토콜을 수용하는 게이트웨이 또는 칩셋에서 일괄적으로 관리를 하여야만 한다. 관리 시에는 장치의 물리 주소(physical address)와 이에 상응하는 공통 주소를 동시에 관리하여야만 한다.
또한 어플리케이션 계층(10)에서는 이 주소만으로도 어떠한 네트워크에 어떠한 기능을 하는 어떠한 장치가 있음을 알 수 있어야 한다. 그러기 위해서는 공통 프로토콜 내에서의 주소 체계에 일정한 규칙이 있어야만 한다.
목적지 주소(230)는 출발지 주소(220)와 같은 구조이며, 수신측의 공통 주소를 나타낸다.
도 6은 옵션 필드(240)의 구조 예시도이다.
도 6을 참조하면 옵션 필드(option field)(240)는 도 6와 같은 구조로 구성될 수 있으며, 현재 패킷의 종류 (unicast, multicast, broadcast) 및 ARP 또는 PING 등의 컨트롤 패킷일 경우, 이에 대한 종류 및 옵션값을 저장하며 서비스 품질과 관련한 필드로 구성된다.
도 7은 옵션 필도(240) 세부 내용의 예시도이다.
도 7을 참조하면 옵션 필드(240)의 자세한 내용은 도 7과 같다. 종류 필드(type)(310)가 “11”일 경우에는 이 패킷이 컨트롤 패킷임을 뜻하고, 제어 필드(control)(320)를 조사하여 어떠한 컨트롤 패킷인지를 판단한다. 서비스 품질 필드(QoS)(330)는 현재 보내는 어플리케이션 데이터가 어떠한 성격의 데이터인지 어플리케이션 프로그램 또는 공통 프로토콜 처리 칩셋에서 패킷 분류작업(packet classification)을 한 후 셋팅하여 준다.
도 8은 순서 필드(250)의 구조 예시도이다.
도 8을 참조하면 순서 필드(sequence field)(250)는 각 프로토콜마다 물리 계층(80)에서 지원하는 MTU(Maximum Transmission Unit)이 다르므로 필요할 경우 세그먼테이션(segmentation) 및 리어셈블리(reassembly) 과정이 필요하다. 이 때 사용되는 필드이며 도 8과 같이 현재 세그먼테이션(segmentation) 된 일련번호 필드(410)와 마지막 패킷임을 알려주는 마지막 패킷 필드(420)로 구성될 수 있다.
또한 길이(length field)는 공통 프로토콜 헤더(210) 뒤의 어플리케이션 데이터의 크기를 나타낸다.
도 9는 PING 패킷 구조 예시도이다.
도 9를 참조하면 이것은 공통 프로토콜을 이용하여 각 네트워크내에 있는 장치들의 동작여부를 판단하기 위한 PING 패킷 구조이다.
PING Request시 공통 프로토콜을 지원하는 칩셋에서 자신이 관리하는 주소 테이블에 등록되어 있는 장치들에게 1초 간격으로 3번의 request를 보내며, 이 중 한번도 응답이 없을 시에는 장치의 전원이 꺼져 있거나 장치가 네트워크에서 분리된 것으로 간주하여 주소 테이블에서 삭제한다. 이와 같은 방법으로 10초 간격으로 또 다른 장치들에게 PING request를 보낸다.
PING response시 PING request를 받은 장치들은 도 9와 같이 PING response를 만들어 보냄으로써 자신이 아직 네트워크에 연결되어 있고, 동작하고 있음을 알려준다.
도 10은 주소 테이블 갱신 관련 패킷 구조 예시도이다.
도 10을 참조하면 DevAdd Packet은 어떠한 장치가 네트워크에 새로 연결이 되었을 때, 이를 알리기 위해 홈 스테이션 칩셋에서 DevAdd 라는 packet을 전 네트워크내의 모든 장치들에게 도 10과 같은 DevAdd packet을 broadcast 하여 준다.
또한 DevDel Packet은 어떠한 장치가 네트워크에서 분리 되거나 전원이 나가게 되면, 이를 알리기 위해 홈 스테이션 칩셋에서 DevDel이라는 packet을 전 네트워크내의 모든 장치들에게 도 10의 DevDel packet을 방송(broadcast)하여 준다.
한편DevDelAll Packet은 도 10과 같은 구조를 가지며 홈 스테이션 칩셋과 각 네트워크내의 장치들간에 주소 테이블의 동일성을 위해 칩의 전원이 나갔다 들어오는 등의 경우나, 네트워크내의 전반적인 구조가 바뀌게 되는 특별한 경우, 사용자의 칩셋 설정에 따라 칩셋에서 각 장치들로 하여금 모든 주소 테이블을 삭제하는 경우에 사용되는 패킷이다.
따라서, 본 발명의 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 구조 및 방법과 공통 프로토콜 패킷은 어플리케이션 계층 또는 하위에 공통 계층을 삽입함으로써 기존 프로토콜 계층간의 변환 없이 어플리케이션 프로그램만으로 상호 통신이 가능하게 하며, 공통 프로토콜을 사용하는 모든 네트워크내의 모든 장치에 공통 어드레스를 부여함으로써 이들 장치의 관리 및 상호 통신이 가능하고, 다양한 프로토콜을 사용하는 장치들의 동작 상태 여부를 게이트웨이에서 알 수 있는 장점이 있고, 다양한 프로토콜을 동시에 수용할 수 있는 공통 프로토콜 계층 및 공통 프로토콜 패킷 구조의 설계로 프로토콜간 호환성이 증가할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공통 프로토콜 계층 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공통 프로토콜의 어플리케이션 예시도이다.
도 3은 공통 프로토콜을 지원하는 칩셋의 프로토콜 계층도이다.
도 4는 공통 프로토콜을 지원하는 장치의 프로토콜 계층도이다.
도 5는 본 발명에 따른 공통 프로토콜 패킷 구조도이다.
도 6은 옵션 필드의 구조 예시도이다.
도 7은 옵션 필도 세부 내용의 예시도이다.
도 8은 순서 필드의 구조 예시도이다.
도 9는 PING 패킷 구조 예시도이다.
도 10은 주소 테이블 갱신 관련 패킷 구조 예시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 어플리케이션 계층 20 : 공통 프로토콜 계층
30 : 표현 계층 40 : 세션 계층
50 : 트랜스포트 계층 60 : 네트워크 계층
70 : 데이터 링크 계층 80 : 물리 계층
110 : 같은 프로토콜을 사용하는 장치간 통신 단계
120 : 다른 프로토콜을 사용하는 장치간 통신 단계
130 : 기존 어플리케션과의 통신을 위한 API 제공 단계
200 : 공통 프로토콜 패킷 210 :공통 프로토콜 헤더
220 : 출발지 주소 230 : 목적지 주소
240 : 옵션 필드 250 : 순서 필드
260 : 길이 필드 270 : 페이로드
310 : 종류 필드 320 : 제어 필드
330 : 서비스 품질 필드 410 : 일련번호 필드
420 : 마지막 패킷 필드

Claims (25)

  1. 통신 네트워크로 구성된 두개의 종단 이용자 사이에서, 각 계층이 가지고 있는 특성으로 통신 처리를 계층별로 나눌 수 있도록 하는 OSI 표준규약 또는 참조 모델(OSI 7 계층) 구조에 있어서,
    복수 시스템 간에 통신하면서 일련의 업무 처리를 수행할 수 있도록 하기 위해 필요한 서비스 기능을 제공하며, 데이터 구문의 제약을 정하는 어플리케이션 계층(10);
    상기 어플리케이션 계층(10) 다음으로 오는 각 프로토콜 스위칭을 위한 주소 매핑, 변환 그리고 세그먼테이션 및 리어셈블리(SAR) 역할 등을 수행하는 공통 프로토콜 계층(20);
    상기 공통 프로토콜 계층(20) 다음으로 오는 운영체계의 한 부분으로 입력 또는 출력되는 데이터를 하나의 표현 형태에서 다른 표현 형태로 변환하는 문법 계층인 표현 계층(30);
    상기 표현 계층(30) 다음으로 오는 종단 호스트 프로그램 사이에서 메시지를 주고받기 위한 설정을 하고, 데이터를 받는 동기를 제어하는 역할하며, 통신 세션을 구성하는 세션 계층(40);
    상기 세션 계층(40) 다음으로 오는 종단간 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하기 위한 제어와 에러를 관리하는 트랜스포트 계층(50);
    상기 트랜스포트 계층(50) 다음으로 오는 패킷이 정확한 수신자에게 보내지도록 올바른 경로를 제어하여 수신 쪽에서 받을 수 있게 하기 위한 데이터 경로를 제어하는 네트워크 계층(60);
    상기 네트워크 계층(60) 다음으로 오는 물리적 레벨의 에러 제어와 동기를 제공하고, 5를 초과하는 1의 스트리밍으로 비트화하며, 전송 확인과 관리를 담당하는 데이터링크 계층(70); 및
    상기 데이터링크 계층(70) 다음으로 오는 전기 기계적으로 체계를 갖춘 네트워크를 통하여 비트열을 나르며, 전송 매체를 통해 데이터를 주고 받는 하드웨어 수단을 제공하는 물리 계층(80)을 포함하여 구성되어짐을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공통 프로토콜 계층(20)이 추가된 OSI 표준규약을 따르는 모든 네트워크 프로토콜들을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 구조.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 공통 프로토콜 계층(20)이 추가된 OSI 표준규약을 따르는 인터넷, 인트라넷 또는 엑스트라넷과 같은 망에서 사용되는 TCP/IP 프로토콜을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 구조.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 공통 프로토콜 계층(20)이 추가된 OSI 표준규약을 따르는으로 사용되는 IEEE1394 프로토콜을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 구조.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 공통 프로토콜 계층(20)이 추가된 OSI 표준규약을 따르는 제어용 네트워크 시스템으로서 제어용 컨트롤이나 감시 등 센서를 사용하는 모든 부문에 적용할 수 있고, 시스템 통합 및 사용자 중심의 시스템을 구현하는 LonTalk 프로토콜을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 구조.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 공통 프로토콜 계층(20)이 추가된 OSI 표준규약을 따르는 기존 유선의 홈 자동화시스템을 무선으로 대처하여 무선 홈 자동화 시스템의 대중화를 선도하며, 디지털 TV용 셋탑박스 등 각종 디지털 가전 및 사무용 장비에 설치하여 가정 혹은 사무실 내에서의 유선을 무선으로 대치할 수 있는 블루투스 프로토콜을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 구조.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 공통 프로토콜 계층(20)은 홈 스테이션 칩 내부에서 서비스 품질, 보안 및 통신 관리의 내부적인 인터페이스를 수행하는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 구조.
  8. 통신 네트워크로 구성된 두개의 종단 이용자 사이에서, 통신 처리를 각 계층이 가지고 있는 특성으로 계층별로 나눌 수 있도록 하는 OSI 표준규약 또는 참조 모델(OSI 7 계층)에 있어서,
    두개의 종단의 이용자 사이에서 통신이 가능하도록 하는 어플리케이션 계층 단계;
    각 프로토콜 스위칭을 위한 주소 매핑, 변환 그리고 세그먼테이션 및 리어셈블리(SAR) 역할 등을 수행하는 공통 프로토콜 계층 단계;
    입력 또는 출력되는 데이터를 하나의 표현 형태에서 다른 표현 형태로 변환하는 표현 계층 단계;
    종단 호스트 프로그램 사이에서 메시지를 주고받기 위한 설정을 하고, 데이터를 받는 동기를 제어하는 역할하며, 통신 세션을 구성하는 세션 계층 단계;
    종단간 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하기 위한 제어와 에러를 관리하는 트랜스포트 계층 단계;
    패킷이 정확한 수신자에게 보내지도록 올바른 경로를 제어하여 수신 쪽에서 받을 수 있게 하기 위한 데이터 경로를 제어하는 네트워크 계층 단계;
    물리적 레벨의 에러 제어와 동기를 제공하고, 5를 초과하는 1의 스트리밍으로 비트화하며, 전송 확인과 관리를 담당하는 데이터링크 계층 단계; 및
    전기 기계적으로 체계를 갖춘 네트워크를 통하여 비트열을 나르며, 전송 매체를 통해 데이터를 주고 받는 하드웨어 수단을 제공하는 물리 계층 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 공통 프로토콜 계층 단계에서, 네트워크 내의 같은 프로토콜을 사용하는 장치 사이에서의 통신은 상기 공통 프로토콜 계층 단계를 바이패스(bypass)(110) 하고, 네트워크 내의 다른 프로토콜을 사용하는 장치 사이에서의 통신은 상기 공통 프로토콜 계층 단계를 수행(120)하는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 공통 프로토콜 계층 단계에서는 기존 프로토콜의 어플리케이션 계층 단계와 통신을 위하여 일정한 규격의 어플리케이션 프로그램 인터페이스(API)를 지원(130)하는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 계층 방법.
  11. 네트워크을 통해 이동하는 모든 데이터 단위인 패킷에 있어서,
    패킷에 관한 정보를 포함하는 공통 프로토콜 헤더(210)와 데이터의 내용을 갖는 페이로드(270)로 구성되어짐을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 공통 프로토콜 헤더(210)는
    이동하는 신호의 출발지에 대한 정보를 갖는 출발지 주소(220);
    이동하는 신호의 목적지에 대한 정보를 갖는 목적지 주소(230);
    패킷의 종류, 컨트롤 패킷의 옵션값, 그리고 서비스 품질 분류와 관련한 옵션 필드(240);
    세그먼테이션과 리어셈블리 과정에 사용되는 순서 필드(250); 및
    어플리케이션 데이터의 크기를 갖는 길이 필드(260)로 구성되어짐을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 공통 프로토콜 헤더(210)는 8 byte의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 출발지 주소(220)는 상기 8 byte 공통 프로토콜 헤더(210) 중 2 byte의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 목적지 주소(230)는 상기 8 byte 공통 프로토콜 헤더(210) 중 2 byte의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 옵션 필드(240)는 상기 8 byte 공통 프로토콜 헤더(210) 중 1 byte의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 순서 필드(250)는 상기 8 byte 공통 프로토콜 헤더(210) 중 1 byte의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 길이 필드(260)는 상기 8 byte 공통 프로토콜 헤더(210) 중 2 byte의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 옵션 필드(240)는
    패킷의 종류 및 컨트롤 패킷일 경우를 나타내는 정보를 갖는 종류 필드(310);
    패킷이 컨트롤 패킷일 경우에 그것에 대한 자세한 정보를 갖는 컨트롤 필드(320); 및
    전송하는 어플리케이션 데이터가 어떠한 성격의 데이터인지에 대한 정보를 갖는 서비스 품질 필드(330)로 구성되어짐을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 종류 필드(310)는 상기 1 byte 옵션 필드(240) 중 2 bits의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 컨트롤 필드(320)는 상기 1 byte 옵션 필드(240) 중 4 bits의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 서비스 품질 필드(330)는 상기 1 byte 옵션 필드(240) 중 2 bits의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  23. 제 17항에 있어서,
    상기 순서 필드(250)는 세그먼테이션 된 일련번호 필드(410)와 마지막 패킷임을 알려주는 마지막 패킷 필드(420)로 구성되어짐을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 일련번호 필드(410)는 상기 1 byte 순서 필드(250) 중 7 bits의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
  25. 제 23항에 있어서,
    상기 마지막 패킷 필드(420)는 상기 1 byte 순서 필드(250) 중 1 bit의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이기종 프로토콜간 상호 데이터 전송을 위한 공통 프로토콜 패킷.
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