KR100617714B1 - APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING TRAFFIC IN CONSIDERATION OF Qos IN IP NETWORK - Google Patents
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Abstract
본 발명은 IP 네트워크에서 트래픽 프로파일이 정량적으로 정의되지 않은 흐름(Flow)에 대하여 Qos를 고려하여 트래픽 처리를 하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 이를 위한 본 발명은 호스트와 게이트웨이를 포함하는 네트워크 시스템에서 게이트 웨이가 호스트로부터의 트래픽을 처리하기 위해, 초기화 메시지를 수신하면 승인제어를 수행하고, 승인된 플로우에 대하여 우선순위에 따라 확정 리스트에 플로우를 저장한 후, 플로우의 트래픽이 퀄리테이티브를 위한 대역폭을 초과하면 확정 리스트에 마지막 플로우를 비확정 리스트로 이동하고, 대역폭이 가용상태가 되면, 비확정 리스트에 있는 플로우를 확정 리스트로 이동시키는 것을 특징으로 한다.The present invention provides an apparatus and method for traffic processing in consideration of Qos for a flow in which the traffic profile is not quantitatively defined in an IP network. In the present invention, in the network system including a host and a gateway, the gateway performs admission control upon receiving an initialization message to process traffic from the host, and flows the list to the determined flow according to the priority of the approved flow. After storing the flow, if the traffic of the flow exceeds the bandwidth for the quantitative, move the last flow to the indeterminate list in the deterministic list, and if the bandwidth is available, move the flow in the undeterministic list to the deterministic list. It is characterized by.
Qos, IP 네트워크, 트래픽 처리.Qos, IP network, traffic handling.
Description
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 어플리케이션의 트래픽을 처리하기 위한 네트워크를 도시하는 도면,1 and 2 are diagrams illustrating a network for processing traffic of an application according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 어플리케이션의 트래픽 처리를 위한 호스트와 게이트웨이간의 승인제어 신호 흐름도,3 is a flow chart of an admission control signal between a host and a gateway for processing traffic of an application according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 어플리케이션의 트래픽 처리를 위한 호스트와 게이트웨이간의 신호 흐름도.4 is a signal flow diagram between a host and a gateway for processing traffic of an application according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 IP 네트워크에서 트래픽 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 IP 네트워크에서 트래픽 프로파일이 정량적으로 정의되지 않은 흐름(Flow)에 대하여 Qos를 고려하여 트래픽 처리를 하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for processing traffic in an IP network, and more particularly, to an apparatus and method for processing traffic in consideration of Qos for a flow whose traffic profile is not quantitatively defined in an IP network.
일반적으로 LAN 전송기술은 실시간 서비스에 대한 특별한 보장이 구현되지 않고 있다. 또한, 모든 호스트가 동일한 접근권한이 있으므로 거주지 LAN 환경에서 특정한 가입자에 의해서 다른 가입자가 피해를 볼 수 있다. 이와 같은 LAN을 사용하는 IP 네트워크에서는 각각의 다른 어플리케이션을 수행하는데 있어 Qos(Quality of service)를 고려하여야 한다. 모든 어플리케이션에 대하여 양적(Quantitative) 서비스와 질적(Qualitative) 서비스가 제공되는데, 양적 서비스의 파라미터의 예를 들면, 네트워크의 트래픽 대역폭의 혼합비가 상대적으로 짧은 시간 내에 재정의 될 수 있는 CIR (Committed Information Rate)과 같은 파라미터를 들 수 있다. 또한, PIR, CBS, PBS, 토큰 버킷 모듈 파라미터(token bucket model parameter)를 예로 들 수 있다. 일반적으로 트래픽 처리를 위해서 승인제어(admission control), 폴리싱(policing), 스케줄링(scheduling)을 사용한다.In general, LAN transmission technology does not implement special guarantees for real-time services. In addition, since all hosts have the same access rights, other subscribers may be damaged by a particular subscriber in the residential LAN environment. In an IP network using such a LAN, Qos (Quality of Service) should be considered in executing different applications. Quantitative and qualitative services are provided for all applications. For example, parameters of the quantitative service, for example, the CIR (Committed Information Rate), in which the mixing ratio of the traffic bandwidth of the network can be redefined in a relatively short time. Parameters such as). In addition, PIR, CBS, PBS, token bucket model parameters (token bucket model parameters) is an example. Generally, admission control, policing, and scheduling are used for traffic processing.
퀀티테이티브 어플리케이션(Quantitative Application)으로부터 트래픽을 처리하기 위한 메커니즘으로 INTServ와 PSVP(Resource Reservation Protocol)을 사용할 수 있다. 그러나, 이와 같은 메커니즘은 퀄리테이티브 어플리케이션(Qualitative Application)에 바로 적용할 수는 없다. 따라서, 차등화 서비스(DiffServ : Differentiated service) 구조 내에 EF, AFx 서비스에서 퀀티테이티브 트래픽을 위한 매커니즘을 조절하고 승인 제어할 필요성이 있다.INTServ and the Resource Reservation Protocol (PSVP) can be used as a mechanism for handling traffic from quantitative applications. However, such a mechanism is not directly applicable to qualitative applications. Therefore, there is a need to adjust the admission control and the mechanism for the quantitative traffic in the EF, AFx service in the differential service (DiffServ: Differentiated service) structure.
즉, Int Serv와 RSVP 시그널링 방식의 경우에 만약 RSVP가 피크율을 고려한 대역폭을 만든다면, 누적된 피크율이 퀄리테이티브를 위한 가용성 대역폭보다 작아야만 한다. 따라서, 실제적으로 피크값에 도달하지 않은 경우에는 자원이 낭비된 다.That is, in the case of Int Serv and RSVP signaling, if RSVP creates a bandwidth considering the peak rate, the accumulated peak rate must be smaller than the availability bandwidth for the qualitative. Therefore, if the peak value is not actually reached, resources are wasted.
또한, 만약 RSVP가 평균율을 고려한 자원 예약을 만든다면 평균율을 초과할 시에는 트래픽 혼잡과 데이터 손실을 초래한다.In addition, if RSVP makes resource reservations considering average rate, it will cause traffic congestion and data loss when average rate is exceeded.
또한 RSVP는 제한적이고 항상 일정하지 않은 종단 대 종단 자원 예약을 표시하여야 할 필요가 있다. RSVP 메시지들은 전체 플로우 패스를 통과해야 한다. RSVP also needs to indicate limited and inconsistent end-to-end resource reservations. RSVP messages must pass through the entire flow path.
만약, 퀄리테이티브 어플리케이션을 수행하기 위한 CIR, PIR, CBS, PBS, 딜레이(delay), 손실율(loss rate) 또는 TBF 파라미터를 알지 못한 경우나 이와 같은 파라미터를 짐작할 수 없는 경우 이와 같은 파라미터를 인지하지 못한 상태에서 승인제어와 스케줄링이 필요하다.If you do not know the CIR, PIR, CBS, PBS, delay, loss rate, or TBF parameters for performing a quality application, or if you do not know these parameters, do not recognize these parameters. Admission control and scheduling are needed in the failed state.
현재 질적 서비스를 위해 RED 스케줄링 규율이 제안되고 있다. 그러나, 이와 같은 RED 스케줄링 규율은 혼잡한 경우 모든 플로우들로부터의 패킷들을 폐기시킨다.Currently, RED scheduling rules are proposed for quality services. However, this RED scheduling discipline discards packets from all flows when congested.
일반적으로 사용되는 우선순위 큐잉 방식은 각각의 플로우를 기준으로 수행되는 것이 아니고, 어떠한 플로우들에 대한 보호를 보장할 수 없다. 예를 들어 같은 우선순위를 가지는 플로우들에 대하여 모든 플로우들에 대한 대역폭이 초과되면, 우선순위 큐잉 방식은 우선순위 밴드의 큐잉 제어에 따라 모든 플로우들을 폐기시킨다. 또한, 이와 같이 폐기된 플로우 패킷들이 폐기되었을 때 사용자는 이를 인지하지 못한다. 또한, 만약 상기와 같은 우선순위 큐잉 방식에 따라 트래픽을 처리한다면 대역폭 가용성과 관계없는 패킷들이 승인되고, 혼잡상태를 방지할 수 없게 된다. 만약, 대역폭이 모든 플로우들을 수행할 수 있게 되어도 패킷은 폐기된 다.The commonly used priority queuing scheme is not performed based on each flow and cannot guarantee protection for certain flows. For example, if the bandwidth for all flows is exceeded for flows having the same priority, the priority queuing scheme discards all flows according to the queuing control of the priority band. Also, when the discarded flow packets are discarded, the user is not aware of this. In addition, if traffic is processed according to the above priority queuing scheme, packets irrelevant to bandwidth availability are accepted, and congestion cannot be prevented. If the bandwidth becomes available for all flows, the packet is discarded.
상술한 바와 같이 IP 네트워크에서는 양적 서비스 보장 뿐만 아니라 질적 서비스가 보장되어야 할 필요성이 있었다. 즉, 네트워크가 혼잡하여 패킷들을 폐기하는 경우 패킷의 우선순위에 따라 플로우의 트래픽을 보호할 필요성이 증가하였다.As described above, in the IP network, there was a need to guarantee not only quantitative service but also qualitative service. In other words, when the network is congested and the packets are discarded, the necessity of protecting the traffic of the flow increases according to the priority of the packets.
따라서, 본 발명의 목적은 네트워크가 혼잡한 경우 우선순위가 높은 경우에는 해당 플로우의 트래픽을 보호하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for protecting traffic of a corresponding flow when a network has a high priority when the network is congested.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본원발명은 호스트와 게이트웨이를 포함하는 네트워크 시스템에 있어서, 상기 게이트웨이가 초기화 메시지를 수신하면 승인제어를 수행하고, 승인된 플로우에 대하여 우선순위에 따라 확정 리스트에 상기 플로우를 저장한 후 트래픽이 퀄리테이티브를 위한 대역폭을 초과하면 상기 확정 리스트에 마지막 플로우를 비확정 리스트로 이동하고, 만약, 대역폭이 가용상태가 되면, 상기 플로우를 확정 리스트로 이동시킴을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a network system comprising a host and a gateway, when the gateway receives an initialization message, the admission control, and the flow in the confirmation list according to the priority with respect to the approved flow After storing, if the traffic exceeds the bandwidth for the qualitative, the last flow is moved to the undetermined list, and if the bandwidth is available, the flow is moved to the definite list.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본원발명은 호스트와 게이트웨이를 포함하는 네트워크 시스템에서 상기 게이트 웨이가 상기 호스트로부터의 트래픽을 처리하기 위한 방법에 있어서, 초기화 메시지를 수신하면 승인제어를 수행하는 과정과, 승인된 플로우에 대하여 우선순위에 따라 확정 리스트에 상기 플로우를 저장하는 과정 과, 상기 플로우의 트래픽이 퀄리테이티브를 위한 대역폭을 초과하면 상기 확정 리스트에 마지막 플로우를 비확정 리스트로 이동하는 과정과, 상기 대역폭이 가용상태가 되면, 상기 비확정 리스트에 있는 상기 플로우를 확정 리스트로 이동시키는 과정을 구비함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a method for the gateway to handle traffic from the host in a network system comprising a host and a gateway, the process of performing admission control upon receiving an initialization message, and Storing the flow in a definite list according to the priority of the flow, and if the traffic of the flow exceeds a bandwidth for quality, moving the last flow to the definite list in the definite list; And if the bandwidth becomes available, moving the flow in the non-deterministic list to a deterministic list.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 어플리케이션의 트래픽을 처리하기 위한 네트워크를 도시하는 도면이다. 도 1은 Qos를 알고 있는 어플리케이션의 트래픽을 처리하기 위한 네트워크를 도시하는 도면이고, 도 2는 Qos를 알지 못하는 어플리케이션의 트래픽을 처리하기 위한 네트워크를 도시하는 도면이다.1 and 2 are diagrams illustrating a network for processing traffic of an application according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram illustrating a network for processing traffic of an application that knows Qos, and FIG. 2 is a diagram illustrating a network for handling traffic of an application that does not know Qos.
도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 본 발명은 Qos를 고려하기 위한 게이트웨이(200)를 구비한다. 이러한 게이트웨이(200)는 호스트(100) 어플리케이션에 의해 발생하는 트래픽을 인터넷망으로 전송한다. 또한, 이 트래픽을 우선 순위화 한다. 우선순위는 사용자 또는 어플리케이션 개발자에 의해 표시된다. 게이트웨이(200)는 분류(classification), 마킹(marking), 승인제어(admission control), 폴리싱(policing), 대역폭 관리(bandwidth management), 트래픽 감시(traffic monitoring) 기능을 수행한다. 1 and 2, firstly, the present invention includes a
이러한 게이트웨이(200)는 Qos를 고려하기 위한 Qos 관리기(Qos management) 를 구비한다. 또한, 도 1과 같이 도시되는 Qos를 알고 있는 어플리케이션과 도 2와 같이 도시되는 Qos를 알지 못하는 어플리케이션 둘 다 호스트(100)에서 시작되어 게이트웨이(200)를 통해 그들의 트래픽을 전송한다.The
또한, 게이트웨이(200)는 Qos 에이전트(Qos agent)를 구비한다. 이와 같은 Qos 에이전트는 인터셉트 소켓(intercept socket)이 어플리케이션으로부터 불러오기 위한 기능을 수행하고, 호스트(100)와의 신호 송수신을 수행하고, 호스트(100)에 대한 정보를 전송하고, 제어 패킷들을 통해 전송되는 다른 호스트과 호스트 자체에 대한 정보를 전송하는 기능을 수행한다. 게이트웨이(200)의 대역폭은 SLA 파라미터에 따라 다수의 차등화 서비스(DiffServ)에 의해 공유된다.In addition, the
한편, 네트워크에서 트래픽 처리함에 있어서 게이트웨이(200)는 퀄리테이티브 어플리케이션의 Qos 요구에 대하여 알 수 없을 뿐 아니라, 트래픽 버스트(traffic bursts)도 발생한다. 따라서, 게이트웨이는 호스트의 어플리케이션의 수행을 승인하기 위한 과정에서 전체 트래픽의 양을 결합한 값이 전체 대역폭에서 여분값을 빼고 남은 대역폭 이하인지를 검사한다. 이와 같은 여분(Margin)값은 버스트와 같은 상황을 예비하기 위한 대책 값이다.Meanwhile, in processing traffic in the network, the
Qos를 아는 어플리케이션을 위한 제어패킷은 호스트(100)와 게스트 웨이(200) 사이에 전송에 필요한 정보를 사용하는 IP 패킷의 종류로 구성된다. DSCP 필드에 이러한 정보를 싣는다. 예를 들어 DSCP값에서 마지각 두 비트가 'xxxx11'와 같이 표시되는 것이다. 즉, DSCP의 마지막 두 비트가 1인 경우 IP 패킷이 제어패킷임을 나타낸다. 또한, DSCP의 앞부분 4비트는 제어 패킷의 16개의 다른 타입을 나타낼 수 있다. 이와 같은 제어패킷의 타입을 예를 들어 '000111'은 초기 패킷(INIT Packet), '001011'은 비승인 패킷(NOT_ADMITTED), '001111'은 승인 패킷(ADMITTED), '010011'은 드랍 패킷(DROP)', 010111'은 완료 패킷(FINISH)으로 정의할 수 있다. 게이트웨이(200)가 초기 패킷을 수신하면 승인 제어를 수행하고, 해당 플로우를 활성화 리스트에 추가한다.The control packet for the application knowing the Qos is composed of a type of IP packet using information necessary for transmission between the
이와 같이 게이트웨이(200)는 활성화 리스트를 가지고 있다. 또한, 이러한 활성화 리스트는 확정 리스트와 비확정 리스트 둘다 가진다.In this way, the
그러면, 이제 도 3 및 도 4를 참조하여 네트워크에서 트래픽을 처리하기 위한 과정에 대하여 살펴보도록 한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 어플리케이션의 트래픽 처리를 위한 호스트와 게이트웨이간의 승인제어 신호 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 어플리케이션의 트래픽 처리를 위한 호스트와 게이트웨이간의 신호 흐름도이다.Next, a process for processing traffic in the network will now be described with reference to FIGS. 3 and 4. 3 is a flow chart of an admission control signal between a host and a gateway for traffic processing of an application according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a signal flow diagram between a host and a gateway for traffic processing of an application according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 3을 참조하면 호스트(100)는 300단계에서 어플리케이션이 시작되면, 308단계에서 초기화 메시지를 게이트웨이(200)로 전송한다. 이후 이를 수신한 게이트웨이(200)는 퀄리테이티브 트래픽이 전체 채널 대역폭에서 마진값을 뺀 대역폭 미만인지를 검사한다. 만약, 퀄리테이티브 트래픽이 전체 채널 대역폭에서 마진값을 뺀 대역폭 미만인 경우에는 도 4의 400단계로 진행하고, 그렇지 않으면 306단계에서 호스트(100)로 비승인 메시지를 전송한다. 그러면 이를 수신한 호스트(100)는 308단계에서 어플리케이션을 종료한다.First, referring to FIG. 3, when the application is started in
그러면, 도 3의 310단계에서 승인 가능하여 진행한 도 4의 400단계에서는 해 당 플로우의 우선순위에 따라 활성화 리스트에 저장한다. 이후 402단계로 진행하여 게이트웨이(200)는 호스트(100)로 승인 메시지를 전송한다. 이를 수신한 호스트(100)는 어플리케이션을 수행하고, 406단계에서 트래픽을 전송한다.Then, in
이후 게이트웨이(200)는 408단계에서 트래픽 합이 퀄리테이티브 대역폭 미만인가를 검사한다. 만약 트래픽 합이 퀄리테이티브 대역폭 미만인 경우에는 416단계로 진행하고, 그렇지 않으면 410단계로 진행한다. 우선 410단계로 진행하면, 게이트웨이(200)는 확정 리스트에서 마지막 플로우인지를 검사한다. 만약, 확정 리스트에서 마지막 플로우인 경우에는 드랍 신호를 해당 호스트(100)로 전송하고, 그렇지 않으면 412단계로 진행하여 패킷들을 폐기하고 414단계에서 비확정 리스트로 해당 플로우를 이동한다. 한편, 드랍 신호를 수신한 호스트(100)가 428단계에서 드랍 신호를 인지하면 430단계에서 어플리케이션 수행을 중지하고, 432단계에서 어플리케이션 완료신호를 게이트웨이(200)로 전송한다.In
한편, 408단계에서 416단계로 진행하면, 게이트웨이(200)는 406단계에서 전송되는 트래픽이 비확정 리스트의 플로우로부터의 트래픽인지를 검사한다. 만약, 406단계에서 전송되는 트래픽이 비확정 리스트의 플로우로부터의 트래픽인 경우에는 418단계로 진행하여 비확정 리스트에서 첫 번째 플로우인가를 검사한다. 검사결과 비확정 리스트에서 첫 번째 플로우인 경우에는 420단계로 진행하고, 그렇지 않으면 421단계로 진행하여 비확정 리스트에 해당 플로우를 그대로 둔다.In
한편, 418단계에서 420단계로 진행하면 게이트웨이(200)는 결합된 퀄리테이티브 트래픽이 전체 채널 대역폭에서 마진값을 뺀 대역폭 미만인가를 검사한다. 만 약, 결합된 퀄리테이티브 트래픽이 전체 채널 대역폭에서 마진값을 뺀 대역폭을 초과하면 421단계로 진행하여 비확정 리스트에 해당 플로우를 그대로 두고, 결합된 퀄리테이티브 트래픽이 전체 채널 대역폭에서 마진값을 뺀 대역폭 미만인 경우에는 422단계로 진행하여 해당 호스트를 확정 리스트로 이동시킨다. 이후 424단계로 진행하여 패킷을 마크하고, 426단계에서 패킷을 전송한다.In
즉, 새로운 플로우가 발생하면 게이트웨이(200)는 승인 제어를 위해 자원 가용성을 체크한다. 만약 플로우가 승인되면 플로우의 우선순위에 따라 확정 리스트에 설정된다. 확정 리스트에 있는 플로우는 그들의 트래픽이 드랍없이 수행하도록 보장된다. 축적된 트래픽이 퀄리테이티브를 위한 대역폭을 초과하면, 확정 리스트에 마지막에 있는 플로우는 비확정 리스트로 이동된다. 만약, 호스트로 사용자가 인지할 수 있도록 경고 메시지를 전송하면, 플로우는 비확정 리스트로 이동되고, 이 플로우에서 수행되는 패킷들은 폐기된다. 만약, 대역폭이 다시 가용상태가 되면, 해당 플로우는 다시 확정 리스트로 이동된다.That is, when a new flow occurs, the
만약, 승인되는 경우에는 해당 플로우의 우선순위에 따라 확정 리스트에 셋팅된다. 우선순위는 초기 패킷의 데이터 페이로드에 포함되어 전송된다. 또한, 게이트웨이(200)가 완료 제어 패킷을 수신하면 플로우가 리스트에서 삭제된다.If it is approved, it is set in the confirmation list according to the priority of the flow. The priority is included in the data payload of the initial packet and transmitted. In addition, when the
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정 해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
상술한 바와 같이 본 발명은 IP 네트워크에서는 양적 서비스 보장 뿐만 아니라 질적 서비스가 보장할 수 있고, 사용자가 우선순위를 부여한 어플리케이션들에 대하여 어플리케이션으로부터의 패킷을 폐기시키지 않음으로 인해 네트워크가 혼잡하여 패킷들을 폐기하는 경우 패킷의 우선순위에 따라 플로우의 트래픽을 보호할 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention can guarantee not only quantitative service but also qualitative service in the IP network, and the network is congested because the network is congested because the user does not discard packets from the application for the prioritized applications. In this case, the traffic of the flow can be protected according to the priority of the packet.
Claims (11)
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