KR100539163B1 - 트래픽 제어가 가능한 네트워크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포트간의 패킷 교환을 처리하고, 레이트 리밋(rate limit)기능을 지원하지 않는 스위칭 프로세서를 채택하는 경우에도 포트별 레이트 리밋을 설정하여 트래픽량 제어가 가능한 네트워크 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 네트워크 장치는 네트워크 라인과 접속 가능한 다수의 포트들과, 상기 포트들 각각을 통해 인그레스(ingress) 및 이그레스(egress)되는 패킷들의 카운팅 정보를 기록하기 위한 패킷 카운터 레지스터들을 포함하며, 입력되는 트래픽 제어명령에 따라 각 포트별로 인그레스 및 이그레스되는 패킷의 트래픽 처리를 제어하는 스위칭 프로세서와,

데이터 입력부를 통해 입력된 포트별 트래픽량을 메모리에 사용자값으로 설정 등록하고, 상기 스위칭 프로세서의 패킷 타운터 레지스터를 읽어 포트별 사용자값과 비교하여 그 결과에 따라 해당 포트에 대한 트래픽 제어명령을 상기 스위칭 프로세서로 출력하는 스위칭 제어부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

트래픽 제어가 가능한 네트워크 장치{Network Equipment with traffic control facility}

본 발명은 네트워크 장비에 관한 것으로, 특히 스위칭 장비에 있어서 레이트 리밋(rate limit)기능을 지원하지 않는 스위칭 프로세서에 대해서도 포트별 레이트 리밋을 설정하여 트래픽의 정교한 제어가 가능한 네트워크 장치에 관한 것이다.

인터넷을 기반으로 한 네트워크 애플리케이션 등 다양한 네트워크 애플리케이션의 사용증가로 인해 컴퓨터 네트워크에 대한 관심이 고조되고 있다. 컴퓨터 네트워크의 통신에 있어서 핵심은 통신 패킷의 교환을 처리하는 스위칭 장비들이며, 이들 스위칭 장비에서 트래픽의 제어는 통신망의 효율에 직결되고, 부수적으로 과금 정책등과 맞물려 중요한 의미를 갖고 있다.

통신망 사업자들은 가입자들의 수요에 맞추어 상이한 요금체계를 제공하면서 그에 따라 상이한 허용 가능 최대 트래픽을 할당하고 있다. 그러나 실제 교환되는 트래픽과 설정된 트래픽량을 시간적으로 일정하게 유지하는 것은 불규칙한 트래픽 교환 양상으로 인해 간단한 문제가 아니다.

일반적인 네트워크 스위칭 장비는 도 1에 도시한 바와 같이 크게 네트워크상의 컴퓨터 단말기간에 전송되는 패킷을 포트 별로 스위칭해 주는 스위칭 프로세서(200)와, 전체 시스템을 제어하고, 이 스위칭 프로세서(200)가 정상 동작하기 위해 설정되어야 하는 각종 변수들(예를 들면 각 포트별 트래픽량)을 설정 제어해 주는 CPU(100)를 포함한다.

스위칭 프로세서(200)는 트래픽 컨트롤러(220)와, 패킷 카운터 레지스터(250)나 트래픽량 설정 레지스터(210)를 포함하는 몇 개인가의 상태 레지스터와, 물리계층 접속부(PHY)(230) 및 다수의 포트(240)를 포함한다. 트래픽 컨트롤러(220)는 포트 메니저(Port Manager)로 불리기도 하며, 물리계층 접속부(230)에 접속된 각 포트들간의 패킷 교환을 제어하고 나아가 각 포트별 트래픽량을 컨트롤한다.

트래픽 컨트롤러는 현재 스위칭하는 패킷들의 개수를 패킷 카운터 레지스터로 기록한다. 또한 고급 기능을 지원하는 스위칭 프로세서(200)에서는 트래픽 컨트롤러(220)가 트래픽량 설정 레지스터(210)에 설정된 각 포트별 트래픽량의 최대값 범위내에서 트래픽량을 조절하고 있다.

상술한 바와 같은 구성의 스위칭 프로세서(200)에서 각 포트별로 트래픽량을 설정하는 것을 보통 레이트 리밋(rate limit)이라 부른다. 스위칭 프로세서(200)는 레이트 리밋을 초과하는 패킷 트래픽에 대해 내부 큐에 버퍼링하여 지연시키든지(queing 처리), 아니면 최악의 경우에는 해당 패킷의 교환을 포기하고 드랍시킨다(drop 처리). 큐의 용량을 초과할 경우 드랍시킬 수 밖에 없으므로 드랍에 따른 문제점은 크든 작든 발생한다.

단말기 간의 통신에 있어서 중요한 제어 패킷, 예를 들면 세션의 유지에 관련되는 패킷이 드랍될 경우 단말기단에서 볼 때에 새롭게 세션을 개시해야하므로 실제 트래픽은 심각한 지연이 발생한다. 대부분의 스위칭 장비에 대해 본 발명자가 측정한 바로, 교환되는 패킷의 트래픽은 설정값에 대해 매우 큰 널뛰기 현상(fluctuation)을 보인다. 이는 가입자에 대한 불만을 고조시켜 서비스 품질을 심각하게 열화시킨다.

한편 고급기능인 레이트 리밋 기능을 지원하고 있는 스위칭 프로세서(200)의 제조업체에서는 각 포트별 인그레스(ingress), 이그레스(egress)의 트래픽량 설정 단위를 미리 정해 놓고 있기 때문에(예를 들면 8M 단위로), 스위칭 프로세서(200)의 수요자 입장에서 보면 고객층에 맞춰 트래픽량을 보다 작은 단위(1M 단위)로 설정할 수 없다는 단점이 있다.

또한 레이트 리밋 기능을 지원하고 있지 않는 스위칭 프로세서도 존재하는데, 이러한 스위칭 프로세서 역시 각 포트별 트래픽량이 제조업체에 의해 미리 한가지로 설정되어 있기 때문에 트래픽량을 고객층에 맞게 다양하게 설정 내지 조정할 수 없다는 단점이 있다.

즉, 종래의 네트워크 장비들은 트래픽 량의 제어가 스위칭 프로세서라는 하드웨어에 전적으로 의존함에 따라 수요자 요구에 맞추어 트래픽을 자유롭고 정교하게 조절하는 것이 어려웠다.

본 발명은 이 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 본 발명은 네트워크 장비에 있어서 스위칭 프로세서의 종류에 상관없이 일반적으로 적용될 수 있는 각 포트별 트래픽량의 제어 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

더 나아가 본 발명은 스위칭 프로세서가 레이트 리밋(rate limit) 기능을 지원하는지 여부에 관계 없이 그 프로세서가 지원할 수 있는 최대값 범위 이내에서 정교하게 포트별 트래픽량을 설정하여 트래픽량을 제어할 수 있는 네트워크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 장치는 :

네트워크 라인과 접속 가능한 다수의 포트들과, 상기 포트들간의 패킷 교환을 제어하되, 상기 포트들 각각을 통해 인그레스(ingress) 및 이그레스(egress)되는 패킷들의 카운팅 정보를 기록하기 위한 패킷 카운터 레지스터들을 포함하며, 입력되는 트래픽 제어명령에 따라 각 포트별로 인그레스 및 이그레스되는 패킷의 트래픽 처리를 제어하는 스위칭 프로세서와,

데이터 입력부를 통해 입력된 포트별 트래픽량을 메모리에 사용자값으로 설정 등록하고, 상기 스위칭 프로세서의 패킷 타운터 레지스터를 읽어 포트별 사용자값과 비교하여 그 결과에 따라 해당 포트에 대한 트래픽 제어명령을 상기 스위칭 프로세서로 출력하되, 상기 트래픽 제어명령은 해당 포트를 통해 인그레스 혹은 이그레스되는 패킷의 큐잉(queing), 드롭(drop) 중 어느 하나일 수 있는 스위칭 제어부를 포함하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명에 따른 네트워크 장치는 스위칭 프로세서의 규격에 상관없이 일반화된 트래픽 제어가 가능하다.

본 발명의 일 양상에 따라 상기 트래픽 제어명령은 해당 포트를 통해 인그레스 혹은 이그레스되는 패킷의 큐잉(queing), 드롭(drop) 중 어느 하나로의 제어명령일 수 있다.

본 발명의 또다른 특징적인 양상에 따르면, 상기 제어부는 상기 스위칭 프로세서의 패킷 카운터 레지스터를 읽어 포트별 사용자값과 비교하여 그 결과에 따라 해당 포트로의 트래픽 발생원으로 발생 패킷의 트래픽을 제한하는 명령을 송출하는 발생원 제어부를 더 포함한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 특징에 따르면, 스위칭 프로세서에서 기본적으로 채택하는 로우 레벨의 트래픽 제어방법을 채택하므로, 스위칭 프로세서의 종류에 상관없이 각 포트를 통해 인그레스 및 이그레스되는 트래픽량이 제어부에 설정된 트래픽량에 맞게 제어될 수 있다.

나아가 외부의 CPU가 설정된 트래픽량에 따라 스위칭 프로세서를 지속적으로 모니터링하면서 제어하기 때문에 트래픽 량의 정교한 제어가 가능하다.

나아가 스위칭 프로세서가 아닌 제어용 마이크로프로세서에서 소프트웨어적으로 트래픽을 제어하므로, 네트워크 장비 업체 입장에서는 장비 수요자의 요구에 맞추어 다양하게 트래픽량이 제어되는 장비를 제공할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

우선 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 트래픽 제어장치의 블록구성도를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 우선 데이터 입력부(300)는 관리자로부터 각 포트별 트래픽량을 입력받기 위한 것으로 일반적인 데이터 입력장치, 예를 들면 네트워크 장비의 전면에 구비된 키패드나, 아니면 외부에서 별도로 구비되는 키보드, 마우스 등이 연결될 수 있는 키보드 포트 등이 될 수 있다. 이러한 데이터 입력부(300)를 통해 입력된 포트별 이그레스 및 인그레스 트래픽량은 메모리(410)의 트래픽량 설정 영역에 사용자값으로 설정 등록된다. 상기 메모리(410)와 후술하는 CPU(420)는 스위칭 프로세서(500)를 제어하는 역할을 수행하는 것으로 흔히 원 칩으로 제공된다.

본 발명의 특징적인 양상에 따라 CPU(420)는 스위칭 제어부(421)와 발생원 제어부(423)를 포함한다.

CPU(420)의 스위칭 제어부(421)는 상기 메모리(410)에 저장된 각 포트별 사용자값을 후술하는 해당 포트의 패킷 카운터 레지스터(510)값과 비교하여 해당 포트에 대한 트래픽 제어명령을 상기 스위칭 프로세서(500)로 출력하여 각 포트의 트래픽량을 제어한다. 참고적으로 상기 트래픽 제어명령은 해당 포트를 통해 인그레스(ingress) 혹은 이그레스(egress)되는 패킷의 큐잉(queing), 드롭(drop) 중 어느 하나를 취하기 위한 제어명령이다.

한편 상기 제어부(400)의 제어를 받아 각 포트의 트래픽량을 제어하는 스위칭 프로세서(500)는 포트별 패킷 카운터 레지스터(510)와, 트래픽 컨트롤러(520), 물리계층 접속부(530) 및 다수의 포트들(540)을 포함한다.

상기 포트들(540) 각각은 네트워크를 구성하는 물리적인 매체, 즉 통신라인을 스위칭 프로세서(500)에 결합하기 위한 것이고, 포트별 패킷 카운터 레지스터(510)는 포트들 각각을 통해 현재 인그레스(ingress) 및 이그레스(egress)된 패킷들의 양, 즉 트래픽량을 표출하기 위한 것이다. 상기 포트별 패킷 카운터 레지스터(510)에 등록된 각 포트별 패킷량은 상기 CPU(420)에 의해 읽혀진다.

트래픽 컨트롤러(520)는 각 포트별 인그레스 및 이그레스되는 패킷량을 카운트하여 상기 포트별 패킷 카운터 레지스터(510)에 기입한다. 또한 상기 트래픽 컨트롤러(520)는 상기 CPU(420)의 스위칭 제어부(421)로부터 입력되는 트래픽 제어명령에 따라 각 포트별로 인그레스 및 이그레스되는 패킷의 트래픽량을 제어한다. 카운터 레지스터와 트래픽 제어는 스위칭 장비의 기본이다. 전술한 바와 같이 이러한 제어형태의 예로 드롭(drop)과 큐잉(queing)을 들 수 있다. 예를 들어 트래픽 컨트롤러(520)는 CPU(420)의 스위칭 제어부(421)로부터 트래픽량을 제어하기 위한 드롭명령이 수신되면 해당 포트를 통해 인그레스되는 패킷 중 트래픽 상한을 초과하는 패킷들을 드롭하도록 제어한다. 제어 명령이 큐잉 명령인 경우 교환되는 패킷 중 트래픽 상한을 초과하는 패킷들에 대해서는 큐(que)에 버퍼링하여 트래픽이 안정화될 때까지 지연시킨다.

마지막으로 물리계층 접속부(530)는 상위 계층인 데이터 링크층의 데이터를 부호화하여 하위 계층인 물리층 매체 의존부(PMD)와 주고받는 역할을 수행한다.

이하 상술한 구성을 가지는 네트워크 트래픽 제어장치의 동작을 설명한다.

우선 관리자 혹은 사용자는 데이터 입력부(300)를 통해 스위칭 프로세서(500)에 구비된 각 포트별 인그레스/이그레스의 트래픽량을 설정한다. 이때 관리자는 각 포트별로 전송 가능한 최대 트래픽량 범위내에서 각 포트별 인그레스 및 이그레스의 트래픽량을 설정할 수 있다. 예를 들면 포트넘버 1에 대해서는 인그레스 256M비트, 포트넘버 2에 대해서는 230M비트와 같이 종전 스위칭 프로세서와는 달리 보다 작은 단위로 세분하여 관리자가 직접 자신의 필요에 맞게 사용자 트래픽량을 정교하게 설정할 수 있다.

이와 같이 각 포트별 트래픽량이 설정되면 이 값은 메모리(410)의 트래픽량설정 영역에 사용자값으로 설정 등록된다.

한편 스위칭 프로세서(500)를 통해 각 포트별로 패킷이 스위칭 전송되면, 트래픽 컨트롤러(520)는 각 포트별 인그레스 혹은 이그레스되는 패킷을 카운팅하여 이를 포트별 패킷 카운터 레지스터(510)에 기록한다. 이에 따라 CPU(420)의 스위칭 제어부(421)는 상기 포트별 패킷 카운터 레지스터(510)에 기록된 값을 리드하여 각 포트별로 설정된 사용자값과 비교함으로서 각 포트의 트래픽량을 제어할 수 있는 제어명령을 내릴 수 있다.

본 발명의 부가적인 양상에 따라 CPU(420)는 발생원 제어부(423)를 더 포함한다. 발생원 제어부(423)는 스위칭 프로세서(500)의 패킷 카운터 레지스터(510)를 읽어 포트별 사용자값과 비교하여 그 결과에 따라 해당 포트로의 트래픽 발생원으로 발생 패킷의 트래픽을 제한하도록 요청하는 명령을 송출한다. 이 같은 명령은 흔히 플로우 제어 명령(flow control)으로 불리며, 네트워크 장비간의 통신 규약에 따라 정해지는 특별한 포맷을 갖는다.

예를 들어 인그레스되는 패킷의 량이 사용자 값을 초과할 것으로 예상되면 물리계층 접속부를 통해 해당 포트로 직접 플로우 제어 명령을 송신하여, 상대측 단말기로 포즈(pause)명령을 전달하여 인그레스되는 패킷이 일시 정지될 수 있는 것이다.

예를 들어 어느 하나의 포트를 통해 실시간 이그레스된 패킷량이 설정등록된 사용자 값을 초과하면 CPU(420)의 스위칭 제어부(421)는 큐잉명령을 트래픽 컨트롤러(520)로 전송한다. 이러한 큐잉명령에 따라 트래픽 컨트롤러(5200는 해당 포트를 통해 이그레스되는 패킷에 대하여 메모리 허용 범위내에서 큐잉 동작을 수행함으로써 설정 등록된 사용자 값 범위를 만족시키도록 트래픽 량을 패킷 손실 없이 조절한다. 만약 어느 하나의 포트를 통해 실시간 인그레스되는 패킷량이 설정 등록된 사용자 값 범위를 초과한다면 CPU(420)의 스위칭 제어부(421)는 드롭명령을 내림으로서 트래픽 컨트롤러(520)는 패킷 드롭 동작을 수행한다.

또한 만약 상대방 단말기가 포즈(pause)명령을 해석할 수 있는 경우 인그레스되는 패킷의 량이 사용자 값을 초과할 것으로 예상되면 CPU(420)의 발생원 제어부(423)는 상대측 단말기로 포즈(pause)명령이 전달되도록 제어명령을 내림으로서, 결과적으로 트래픽 컨트롤러(520)는 해당 상대측 단말기로 포트 명령을 전달하여 인그레스되는 패킷을 조절하여 패킷의 손실 없이 패킷의 량을 조절할 수 있다.

즉 본 발명은 사용자 혹은 관리자가 데이터 입력부를 통해 제어부(400)에 각 포트별 트래픽량을 사용자값으로 설정하고 이 값에 기초하여 스위칭 프로세서의 각 포트별 트래픽량이 제어되기 때문에, 본 발명은 스위칭 프로세서의 레이트 리밋 기능 지원유무에 상관없이 레이트 리밋 기능을 지원할 수 있고, 스위칭 프로세서의 수요자가 직접 트래픽량을 보다 작은 단위로 구획 설정하여 운영할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 종래에는 트래픽 제어를 채택되는 스위칭 프로세서의 하드웨어에 전적으로 의존하는데 반해, 본 발명에 따른 네트워크 장비는 장비 제조업체에서 자유롭게 프로그램할 수 있는 마이크로프로세서에서 소프트웨어적으로 구현되는 루틴에 의존하므로 수요자의 요구에 유연하게 대응하여 일반화된 트래픽 제어가 가능하다.

나아가 본 발명에 따른 네트워크 장비는 스위칭 프로세서의 수요자가 스위칭 프로세서에 의해 제어되는 각 포트별 트래픽량을 임의적으로 설정하여 각 포트별 트래픽량을 제어할 수 있는 이점이 있으며,

더 나아가 본 발명은 레이트 리밋(rate limit) 기능을 지원하고 있지 않는 스위칭 프로세서에서도 그 프로세서의 각 포트가 지원하는 최대값 범위 이내에서 자유 자재로 포트별 트래픽량을 설정하여 트래픽량을 제어할 수 있는 장점이 있다.

한편 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 일반적인 네트워크 트래픽 제어 시스템의 일부 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 트래픽 제어장치의 블록구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 420 : CPU 200, 500 : 스위칭 프로세서

300 : 데이터 입력부 400 : 제어부

410 : 메모리 510 : 포트별 패킷 카운터 레지스터

520 : 트래픽 컨트롤러 530 : 물리계층 접속부

540 : 포트

Claims (3)

1. 네트워크 장치에 있어서,

   네트워크 라인과 접속 가능한 다수의 포트들과, 상기 포트들간의 패킷 교환을 제어하되, 상기 포트들 각각을 통해 인그레스(ingress) 및 이그레스(egress)되는 패킷들의 카운팅 정보를 기록하기 위한 패킷 카운터 레지스터들을 포함하며, 입력되는 트래픽 제어명령에 따라 각 포트별로 인그레스 및 이그레스되는 패킷의 트래픽 처리를 제어하는 스위칭 프로세서와;

   데이터 입력부를 통해 입력된 포트별 트래픽량을 메모리에 사용자값으로 설정 등록하고, 상기 스위칭 프로세서의 패킷 타운터 레지스터를 읽어 포트별 사용자값과 비교하여 그 결과에 따라 해당 포트에 대한 트래픽 제어명령을 상기 스위칭 프로세서로 출력하되, 상기 트래픽 제어명령은 해당 포트를 통해 인그레스 혹은 이그레스되는 패킷의 큐잉(queing), 드롭(drop) 중 어느 하나일 수 있는 스위칭 제어부를 포함하는 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 네트워크 장치.
2. 삭제
3. 청구항 제1항에 있어서, 상기 제어부가 :

   상기 스위칭 프로세서의 패킷 카운터 레지스터를 읽어 포트별 사용자값과 비교하여 그 결과에 따라 해당 포트로의 트래픽 발생원으로 발생 패킷의 트래픽을 제한하는 명령을 송출하는 발생원 제어부를 더 포함함을 특징으로 하는 네트워크 장치.