KR100694205B1 - Ｍｐｌｓ 패킷 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 MPLS(Multi Protocol Label Switching) 네트워크에서의 MPLS 패킷 처리에 관한 것으로, MPLS 패킷의 헤더 중 MPLS 패킷의 레이블 정보를 포함하는 LABEL 필드를 다중분할 인코딩하여 레이블 정보 외에 다른 정보들이 LABEL 필드에 더 포함될 수 있도록 함으로써 MPLS 헤더에 더 많은 정보가 포함될 수 있도록 하는 MPLS 패킷 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
MPLS(Multi Protocol Label Switching), MPLS 패킷, 심 헤더(Shim Header), 다중 분할 인코딩

Description

ＭＰＬＳ 패킷 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING MULTI PROTOCOL LABEL SWITCHING PACKET}
도 1a는 일반적인 MPLS 패킷의 포맷을 도시하는 도면.
도 1b는 심 헤더(Shim header), 즉 MPLS 헤더의 포맷을 도시하는 도면.
도 2는 Non-MPLS 네트워크와 MPLS 네트워크의 연결을 도시하는 도면.
도 3은 다중 분할 인코딩된 LABEL 필드를 포함하는 MPLS 헤더의 일반적인 포맷을 도시하는 도면.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 도면으로, 다중 분할 인코딩을 통해 QoS 정보를 LABEL 필드의 포맷을 도시하는 도면.
도 4b는 도 4a에 도시된 포맷의 LABEL 필드를 포함하는 MPLS 헤더에서 LABEL 필드에 포함된 QoS 정보와 EXP 필드에 포함된 QoS 정보로부터 해당 패킷의 QoS 정보를 생성하기 위한 매핑을 도시하는 도면.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도면으로, 도 4a에 도시된 MPLS 헤더에 ECN(Explicit Congestion Notification) 정보를 더 포함하는 LABEL 필드를 도시하는 도면.
도 5b는 도 5a에 도시된 포맷의 LABEL 필드를 포함하는 MPLS 헤더에서 LABEL 필드에 포함된 QoS 정보 및 ECN 정보와 EXP 필드에 포함된 QoS 정보로부터 해당 패킷의 QoS 정보를 생성하기 위한 매핑을 도시하는 도면.
도 6a는 경계 라우터(Label Edge Router; LER)에서 본 발명에 따른 다중 분할 인코딩을 수행하기 위한 MPLS 패킷 처리 장치의 구성도.
도 6b는 도 6a에 포함된 라벨 관리부의 구성도.
도 6c는 코어 라우터(Label Switching Router)에서 본 발명에 따른 다중 분할 인코딩을 수행하기 위한 MPLS 패킷 처리 장치의 구성도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도면으로, LER에서의 다중 분할 인코딩 과정을 도시하는 순서흐름도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도면으로, LSR에서의 MPLS 패킷 처리 과정을 도시하는 순서흐름도.
본 발명은 MPLS(Multi Protocol Label Switching) 네트워크에서 MPLS 패킷 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 다양한 정보를 MPLS 헤더에 포함시킬 수 있도록 하는 MPLS 패킷 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
이전의 네트워크는 베스트 에포트형(best effort; 최선형)의 네트워크였으므로 QoS(Qoality of Service) 보장에 대한 필요가 높지 않았다. 그러나 현대에는 VoIP(Voice over IP), 화상 전화(video phone), 화상 회의(video conference), IP TV, VoD(Video on Demand) 등의, QoS 보장을 요구하는 다양한 멀티미디어 서비스가 네트워크를 통해 제공되고 있으며, 그러한 서비스에 대한 수요 또한 높아지고 있는 추세이다. 네트워크에서 그 보장이 요구되는 QoS의 항목으로는 우선 전송, 대역폭 보장 등이 있으며, QoS 보장을 위해 사용되는 기술로는 DiffServ, MPLS 등이 있다.
상기 QoS 보장을 위한 기술들 중 DiffServ는 3계층 프로토콜의 대표적인 프로토콜인 IP(Internet Protocol)가 사용되는 IP 네트워크에서 사용되는 QoS 보장 기술이다. DiffServ 기술은 IP 헤더에 DiffServ를 위한 해당 패킷의 서비스 등급 정보를 나타내는 DSCP(DiffServ Code Point) 필드를 포함하고, DSCP 필드의 등급 정보에 따라 해당 패킷에 대한 서비스를 수행하는 기술이다. DSCP는 IPv4(Internet Protocol version 4) 패킷에서는 TOS(Type of Service) 필드, IPv6 패킷에서는 트래픽 클래스(Traffic Class) 필드에 할당될 수 있다. DiffServ에 대한 더욱 상세한 내용은 RFC 2475, RFC 2597, RFC 2598 등에서 확인할 수 있을 것이다.
한편, MPLS 기술은 패킷의 2계층 헤더와 3계층 헤더 사이에 레이블 정보를 삽입하여 3계층 정보를 확인하지 않고 레이블 정보만을 검색하여 네트워크에서의 신속한 패킷 전송을 가능하도록 하는 기술이다. 또한 MPLS 기술은 기존의 IP 기술의 장점과 연결 지향형 기술의 장점을 결합하여 보다 나은 QoS 수준을 지원하고, 트래픽 엔지니어링(traffic engineering), L2/L3(Layer2/Layer3; 2계층/3계층) VPN(Virtual Private Network) 서비스 등의 다양한 부가 서비스를 가능하도록 한 다.
그런데, DiffServ 네트워크에 MPLS 기술이 적용되는 경우, 즉 DiffServ 기술을 도입한 네트워크와 MPLS 네트워크가 접속되는 경우에, DiffServ 네트워크의 QoS 보장을 위한 서비스 등급(이하 "QoS 등급"이라 칭하기로 한다) 정보는 MPLS 네트워크의 QoS 등급 정보에 매핑될 필요가 있다. DiffServ 패킷의 QoS 등급 정보를 MPLS 패킷의 QoS 등급 정보에 매핑하지 않는다면, 해당 패킷의 처리를 수행하는 MPLS 네트워크 구성요소(예를 들어, 라우터, 스위치 등)들은 해당 패킷의 QoS 등급 정보를 확인하기 위해 3계층 헤더인 IP 헤더를 확인해야 하기 때문이다.
DiffServ 패킷의 서비스 등급과 MPLS 패킷의 서비스 등급 매핑에 대해 설명하기 전에 먼저 MPLS 패킷의 헤더 구조에 대해 설명하기로 한다. 일반적인 이더넷(Ethernet)이나 PPP(Point-to-Point Protocol) 네트워크에서는 MPLS 레이블 정보를 위해서 32비트의 크기를 가지는 심 헤더(Shim header, 이하 "MPLS 헤더"라 칭하기로 한다)를 정의하고 있다. 첨부한 도면을 참조하여 MPLS 헤더에 대해 설명하도록 한다.
도 1a는 이더넷에서 구현된 MPLS 네트워크를 통해 전송되는 패킷의 일반적인 형태를 도시하는 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 이더넷에서 구현된 MPLS 네트워크를 통해 전송되는 패킷은 이더넷 헤더(100), MPLS 헤더(110), 3계층 헤더(120) 등을 포함할 수 있다. 여기서 3계층 헤더(120)는 3계층 패킷의 대표적 형태인 IP 패킷에 부가되는 IP 헤더라고 가정하도록 한다. DiffServ의 서비스 등급 정보는 3계층 헤더(120), 즉 IP 헤더에 포함되고, MPLS의 서비스 등급 정보는 MPLS 헤더(110)에 포함된다.
도 1b는 도 1a에 도시된 MPLS 헤더의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1b에 도시된 바와 같이, MPLS 헤더(110)는 레이블(LABEL) 필드(112), EXP 필드(114), S 필드(116) 및 TTL(Time To Live) 필드(118)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서 레이블 필드는 해당 MPLS 패킷의 실제 레이블 정보가 저장되는 필드이다. 레이블 필드(112)에는 20비트가 할당된다. EXP 필드(114)는 MPLS 네트워크 상에서의 DiffServ의 서비스 클래스를 나타내기 위해 사용되는 필드이다. EXP 필드(114)에는 3비트가 할당된다. S 필드(116)는 "bottom of stack"을 의미하는 것으로, 레이블이 여러 개 존재하여 stacking되는 경우에 stack의 가장 마지막임을 의미하는 플래그 값이 저장되는 필드이다. S 필드(116)에는 1비트가 할당된다. TTL 필드(118)는 TTL 값이 저장되는 필드이다. TTL 필드(118)에는 8비트가 할당된다. MPLS 헤더의 더욱 상세한 내용은 IETF(Internet Engineering Task Force)의 MPLS WG(Working Group)에서 정의한 RFC 3032, "MPLS Label Stack Encoding"를 참조하도록 한다.
MPLS 네트워크의 QoS(Quality of Service) 보장은, 전술한 MPLS 헤더의 필드들 중에서 EXP 필드(114)를 사용하여 이루어지게 된다. EXP 필드(114)는 MPLS에서 DiffServ의 서비스 클래스를 지원하기 위한 필드로서, MPLS 네트워크 내부에서는 QoS classifier가 EXP classification 방법을 이용하여 MPLS의 서비스 클래스를 분류한다.
도 2는 RFC 3270에서 정의하고 있는 MPLS 네트워크에서 DiffServ를 지원하기 위한 DiffServ 서비스 등급과 MPLS 서비스 등급의 매핑을 도시한다.
도 2에서와 같이, Ingress LER(Label Edge Router)은 DSCP-to-EXP 변환 테이블(도시하지 않음)을 이용하여 기존의 DSCP 값을 EXP 값에 매핑 시키고 Transit LSR(Label Switching Router)에서는 EXP 값을 기반으로 classification 하여서 서비스 등급을 분류 및 처리한다. 이와 같이 DSCP 값을 EXP 필드로 변환한 후에 MPLS 영역에서 EXP 필드를 검색하여 패킷의 서비스 등급을 분류하는 방법을 E-LSP(EXP inferred-PSC LSPs)라고 하며, 대부분의 MPLS를 지원하는 전송장비에서 일반적으로 DiffServ를 지원하기 위한 방법으로 널리 사용되고 있다.
그런데, E-LSP 방법을 사용하여 MPLS 네트워크에서 DiffServ를 지원하는 방법은, 6비트의 DSCP 값을 3비트의 EXP 값에 매핑해야 한다는 문제점을 가진다. 즉, E-LSP 방법은 최대 64가지의 등급(class)이 최대 8가지의 등급에 매핑시키므로, DiffServ 네트워크의 서비스 등급을 완전히 지원하지 못한다. 또한 E-LSP 방법은, DSCP-to-EXP 변환 테이블을 사용하여 DiffServ의 서비스 등급과 MPLS 서비스 등급의 매핑을 수행하므로, ingress LER 또는 egress LER에서 DSCP-EXP 변환 테이블을 반드시 검색해야 한다는 문제점을 가진다.
한편, IP 패킷은 네트워크의 혼잡 여부를 지시함으로써 네트워크에서의 패킷 전송 효율을 향상시키는 ECN(Explicit Congestion Notification; 폭주 정보 통지 기능) 정보를 포함할 수도 있는데, 이 필드 역시 MPLS 헤더에는 포함되지 않으며, 이로 인해 MPLS 네트워크에서의 전송 제어 효율이 떨어지게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 DiffServ의 서비스 등급을 완전히 지원할 수 있는 MPLS 패킷 처리 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 DSCP-to-EXP 변환 테이블을 사용하지 않고 DiffServ의 서비스 등급을 MPLS 네트워크에서 지원할 수 있도록 하는 MPLS 패킷 처리 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 ECN(Explicit Congestion Notification) 정보를 MPLS 네트워크에서도 표현할 수 있도록 하는 MPLS 패킷 처리 장치 및 방법을 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명은; 외부 네트워크와 MPLS 네트워크의 경계에 위치하는 경계 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 장치에 있어서, 상기 외부 네트워크로부터 패킷을 수신하는 패킷 수신부와, 상기 수신한 패킷의 QoS 정보의 일부분을 레이블 필드에 포함하는 MPLS 헤더를 생성하여 상기 수신한 패킷에 부가하여 MPLS 패킷을 생성하는 패킷 처리부와, 상기 생성된 MPLS 패킷을 MPLS 네트워크의 코어 네트워크에 송신하는 패킷 송신부를 포함함을 특징으로 하는 MPLS 패킷 처리 장치를 제안한다.
또 본 발명은; 외부 네트워크와 MPLS 네트워크의 경계에 위치하는 경계 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 장치에 있어서, 상기 외부 네트워크로부터 패킷을 수신하는 패킷 수신부와, 상기 각각 서로 다른 정보를 나타내는 복수의 서브 필드들을 레이블 필드에 포함하는 MPLS 헤더를 생성하여 상기 수신한 패킷에 부가하여 MPLS 패킷을 생성하는 패킷 처리부와, 상기 생성된 MPLS 패킷을 MPLS 네트워크의 코어 네 트워크에 송신하는 패킷 송신부를 포함함을 특징으로 하는 MPLS 패킷 처리 장치를 제안한다.
또 본 발명은; MPLS 코어 네트워크에 위치하는 코어 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 장치에 있어서, 상기 MPLS 경계 라우터 또는 다른 코어 라우터로부터 MPLS 패킷을 수신하는 패킷 수신부와, 상기 수신한 MPLS 패킷이 복수의 서브 필드로 구성된 레이블 필드를 포함하는 패킷인지 아닌지를 판단하고 그 판단 결과에 따라 수신한 MPLS 패킷을 처리하는 패킷 처리부를 포함함을 특징으로 하는 MPLS 패킷 처리 장치를 제안한다.
또 본 발명은; 외부 네트워크와 MPLS 네트워크의 경계에 위치하는 경계 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 방법에 있어서, 상기 외부 네트워크로부터 패킷을 수신하는 제 1 과정과, 상기 각각 서로 다른 정보를 나타내는 복수의 서브 필드들을 레이블 필드에 포함하는 MPLS 헤더를 생성하는 제 2 과정과, 상기 생성한 MPLS 헤더를 상기 수신한 패킷에 부가하여 MPLS 패킷을 생성하는 제 3 과정을 포함함을 특징으로 하는 MPLS 패킷 처리 방법을 제안한다.
또 본 발명은; MPLS 코어 네트워크에 위치하는 코어 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 방법에 있어서, 상기 MPLS 경계 라우터 또는 다른 코어 라우터로부터 MPLS 패킷을 수신하는 제 1 과정과, 상기 수신한 MPLS 패킷이 복수의 서브 필드로 구성된 레이블 필드를 포함하는 패킷인지 아닌지를 판단하는 제 2 과정과, 상기 판단 결과에 따라 수신한 MPLS 패킷을 처리하는 제 3 과정을 포함함을 특징으로 하는 MPLS 패킷 처리 방법을 제안한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 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.
이하 기술하는 본 발명은 MPLS(Multi Protocol Label Switching) 헤더의 레이블(LABEL) 필드를 사용하여 MPLS 패킷의 서비스 등급 및 ECN(Explicit Congestion Notification) 정보를 나타내도록 한다. 즉, 본 발명은 MPLS 헤더의 레이블 필드를 분할하여 그 일부분을 해당 패킷의 레이블 정보를 나타내기 위해 사용하고, 그 나머지 부분을 DiffServ 서비스 등급 및 ECN 정보를 나타내기 위해 사용한다. 하기에서는 이와 같이 하나의 필드를 분할하여 여러 가지 정보를 포함하도록 하는 방법을 "다중 분할 인코딩"이라고 칭하기로 한다. 물론, 본 발명은 레이블 필드가 레이블 정보, DiffServ 서비스 등급 정보 및 ECN 정보 외에 다른 정보를 더 포함할 수 있도록 확장 적용될 수도 있을 것이다. 또한 본 발명은 레이블 필드가 아닌 다른 필드에 대한 다중 분할 인코딩이 수행되도록 확장될 수도 있을 것이다.
본 발명에 따른, MPLS 헤더의 레이블 필드에 대한 다중 분할 인코딩을 수행하는 MPLS 패킷 처리 장치 및 방법에 대해 설명하기 전에, 먼저 MPLS 헤더에 대해 설명하도록 한다. 도 1b에서 설명한 MPLS 헤더에 대해 다시 한번 설명하면 다음과 같다.
MPLS 헤더(110)는 레이블(LABEL) 필드(112), EXP 필드(114), S 필드(116) 및 TTL(Time To Live) 필드(118)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서 레이블 필드는 해당 MPLS 패킷의 실제 레이블 정보가 저장되는 필드이다. 레이블 필드(112)에는 20비트가 할당된다. EXP 필드(114)는 MPLS 네트워크 상에서의 DiffServ의 서비스 클래스를 나타내기 위해 사용되는 필드이다. EXP 필드(114)에는 3비트가 할당된다. S 필드(116)는 레이블이 여러 개 존재하여 stacking되는 경우에 stack의 가장 마지막임을 의미하는 플래그 값이 저장되는 필드이다. S 필드(116)에는 1비트가 할당된다. TTL 필드(118)는 TTL 값이 저장되는 필드이다. TTL 필드(118)에는 8비트가 할당된다.
하기에서 본 발명은, 특히 MPLS 헤더 중 레이블 필드에 대한 다중 분할 인코딩을 실시예로 하여 설명될 것이다. 이는 레이블 필드(112)가 20비트의 크기를 가지는, MPLS 헤더 중 가장 큰 부분을 차지하는 필드이기 때문이다. 레이블 필드(112)의 크기가 20비트이므로, MPLS 레이블은 0부터 2^20 - 1까지, 즉 0부터 1048575까지의 범위에서 할당될 수 있다. 이 중에서 특수한 용도를 위해서 미리 정의된 레이블인 0부터 15까지의 값들을 제외하면, 실제 MPLS 네트워크 구성요소가 할당 가능한 레이블 값의 영역은 16부터 1048575까지이다. 그런데, 일반적인 경우, 백만개 이상의 레이블 영역은 필요 이상으로 큰 레이블 영역이다. 그러므로, 레이블 필드(112)의 일부분은 본 발명에 따른 다중 분할 인코딩을 통해 레이블 정보 외의 다른 패킷 정보들을 포함할 수 있을 것이다. 레이블 필드(112)가 포함할 수 있는 다른 패킷 정보의 예로는 QoS 등급 정보를 들 수 있다.
먼저 첨부한 도면을 참조하여 레이블 필드(112)의 일반적인 다중 분할 인코딩에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 다중 분할 인코딩된 LABEL 필드를 포함하는 MPLS 헤더의 일반적인 포맷을 도시하는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 레이블 필드(112)는 본 발명에 따른 다중 분할 인코딩을 통해, 복수의 서브 레이블 필드들(서브 레이블 1 필드 내지 서브 레이블 N 필드)(300 내지 310)로 분할될 수 있다. 각각의 서브 레이블 필드들은 해당 패킷의 서로 다른 정보들을 포함할 수 있다. 물론, 이때 상기 복수의 서브 레이블 필드들 중에는 해당 패킷의 레이블 정보를 나타내는 필드가 반드시 포함되어야 할 것이다. 여기서 "서브 레이블 필드"는 레이블 필드(112)에 대한 다중 분할 인코딩의 결과로 생성된 서브 필드들이다.
하기에서는 레이블 필드(112)의 다중 분할 인코딩을 구체적인 실시예를 들어 상세히 설명하도록 한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 도면으로, 다중 분할 인코딩을 통해 QoS 정보를 LABEL 필드의 포맷을 도시하는 도면이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 레이블 필드는 플래그(flag) 필드(400), DROP PRECEDENCE 필드(402) 및 로컬 레이블(LOCAL LABEL) 필드(404)로 다중 분할 인코딩될 수 있다. 여기서 플래그 필드(400)는 다중 분할 인코딩 방식을 사용했는지의 여부를 나타내는 서브 레이블 필드이다. 즉, 플래그 필드(400)는 해당 MPLS 패킷 이 다중 분할 인코딩된 패킷인지 아닌지를 나타내기 위해 사용된다. 일반적으로, 플래그 필드(400)는 1비트의 크기를 가질 수 있다. DROP PRECEDENCE 필드(402)는 해당 MPLS 패킷의 QoS 정보를 포함하는 서브 레이블 필드이다. DROP PRECEDENCE 필드(402)는 3비트의 크기를 가질 수 있다. 로컬 레이블 필드(404)는 해당 MPLS 패킷의 레이블 정보를 포함하는 서브 레이블 필드이다. 여기서 로컬 레이블 필드(404)의 크기는 20비트에서 플래그 필드(400)에 할당된 1비트와 DROP PRECEDENCE 필드(402)에 할당된 3비트를 뺀 16비트가 될 수 있다. 플래그 필드(400), DROP PRECEDENCE 필드(402) 및 로컬 레이블 필드(404)의 크기를 합한 값이 레이블 필드(112)의 크기인 20비트가 되어야 하기 때문이다. 일반적으로 2^16 -1, 즉 65535는 MPLS 패킷의 레이블 정보를 표현하기에 충분한 값이다. 도 4a에 도시된 바와 같이 다중 분할 인코딩된 MPLS 패킷은 MPLS 헤더의 레이블 필드의 DROP PRECEDENCE 필드(402) 및 EXP 필드(114)에 자신의 QoS 등급 정보를 나누어 포함하게 된다. 그러므로, 해당 MPLS 패킷의 QoS 등급 정보를 확인하기 위해서는 레이블 필드의 DROP PRECEDENCE 필드(402) 및 EXP 필드(114)에 포함된 정보들을 모두 고려하여야 한다.
도 4b는 도 4a에 도시된 포맷의 레이블 필드에 포함된 QoS 정보와 EXP 필드에 포함된 QoS 정보로부터 해당 패킷의 QoS 정보를 생성하기 위한 매핑을 도시하는 도면이다.
도 4b는 특히, IP 헤더의 DSCP 정보의 6비트 중 앞의 3비트가 EXP 필드(114)에 포함되고 뒤의 3비트가 DROP PRECEDENCE 필드(402)에 포함된 예에 대한 매핑을 도시하고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 EXP 필드(114) 및 DROP PRECEDENCE 필드 (402)를 모두 고려함으로써 MPLS 패킷에 대해서도 완전한 DSCP 정보에 따른 QoS 등굽 정보를 표현할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 따른 다중 분할 인코딩을 사용함으로써, MPLS 패킷에서도 다양한 QoS 등굽을 표현할 수 있게 되며, 별도의 DSCP-to-EXP 매핑 과정 없이도 QoS 등급의 표현 및 확인이 가능하게 된다.
하기에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명하도록 한다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도면으로, 도 4a에 도시된 MPLS 헤더에 ECN(Explicit Congestion Notification) 정보를 더 포함하는 LABEL 필드를 도시하는 도면이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 레이블 필드는 플래그 필드(400), DROP PRECEDENCE 필드(402), ECN 필드(500) 및 로컬 레이블 필드(404)로 다중 분할 인코딩될 수 있다. 여기서 ECN 필드(500)는 해당 패킷의 충돌 여부를 나타내는 정보를 포함하는 서브 레이블 필드이다. ECN 필드(500)는 2비트의 크기를 가질 수 있다. 플래그 필드(400), DROP PRECEDENCE 필드(402) 및 로컬 레이블 필드(404)는 도 4a의 설명을 참조한다. 도 5a에 도시된 MPLS 패킷은 레이블 필드(112)에 ECN 정보를 더 포함한다. 여기서 로컬 레이블 필드(404)의 크기는 20비트에서 플래그 필드(400)에 할당된 1비트, DROP PRECEDENCE 필드(402)에 할당된 3비트 및 ECN 필드(500)에 할당된 2비트를 뺀 14비트가 될 수 있다. 플래그 필드(400), DROP PRECEDENCE 필드(402), ECN 필드(500) 및 로컬 레이블 필드(404)의 크기를 합한 값이 레이블 필드(112)의 크기인 20비트가 되어야 하기 때문이다. 일반적으로 2^14 -1, 즉 16383은 MPLS 패 킷의 레이블 정보를 표현하기에 충분한 값이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 포맷의 레이블 필드에 포함된 QoS 정보 및 ECN 정보와 EXP 필드에 포함된 QoS 정보로부터 해당 패킷의 QoS 정보를 생성하기 위한 매핑을 도시하는 도면이다.
도 5b에 도시된 바와 같이, MPLS 헤더의 EXP 필드(114) 및 DROP PRECEDENCE 필드(402)가 IP 패킷의 DSCP 정보에 대응하는 MPLS 패킷의 QoS 등급 정보를 포함하며, ECN 필드(500)가 IP 패킷의 ECN 정보에 대응하는 정보를 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 다중 분할 인코딩을 통해 IP 패킷의 QoS 등급 정보 및 ECN 정보를 MPLS 패킷에서도 완전하게 표현할 수 있게 된다. MPLS 패킷의 EXP 필드(114), DROP PRECEDENCE 필드(402) 및 ECN 필드(500)는 IPv4 패킷의 TOS 필드 또는 IPv6 패킷의 트래픽 클래스 필드에 대응하는 정보들이다.
하기에서는 각각의 MPLS 네트워크 구성요소가, 수신한 MPLS 패킷에 대해 상기 도 3 내지 도 5b의 다중 분할 인코딩에 따른 패킷 처리를 수행할 수 있는 MPLS 패킷 처리 장치에 대해 설명하도록 한다. 하기에서는 MPLS 네트워크 구성요소의 예로 라우터를 사용한 실시예를 통해 본 발명을 설명할 것이다. MPLS 라우터는 MPLS 네트워크가 아닌 네트워크(이하 "외부 네트워크"라 칭하기로 한다)와 MPLS 네트워크의 경계에 위치하는 경계 라우터(Label Edge Router)와 외부 네트워크와 연결되지 않는, MPLS 네트워크의 코어에 위치하는 코어 라우터(Label Switching Router)로 구분될 수 있다. 경계 라우터는, MPLS 패킷 처리 과정에 있어서, 외부 네트워크로부터 수신한 패킷에 MPLS 헤더를 부가하여 MPLS 패킷을 생성하는 과정과 코어 라우터로부터 수신한 MPLS 패킷의 MPLS 헤더를 제거하여 외부 네트워크에 송신하는 과정을 포함한다는 점을 코어 라우터와의 차이점으로 가진다. 먼저 경계 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 6a는 경계 라우터에서 본 발명에 따른 다중 분할 인코딩을 수행하기 위한 MPLS 패킷 처리 장치의 구성도이다.
경계 라우터는 외부 네트워크로부터 수신된 패킷(예를 들어 IP 패킷)에 부가할 MPLS 헤더를 생성할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 MPLS 헤더에 포함될 레이블 정보의 할당이 요구된다. 물론, 경계 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 장치(600)는 본 발명의 적용을 위해, MPLS 헤더의 생성에 있어서 다중 분할 인코딩을 수행할 수 있어야 한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른, 경계 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 장치(600)는 패킷 수신부(610), 패킷 처리부(620), 라벨 관리부(630) 및 패킷 송신부(640)를 포함하도록 구성될 수 있다. 도 6a는 특히 외부 네트워크로부터 수신한 IP 패킷에 대한 처리를 도시하고 있다. 패킷 수신부(610)는 외부 네트워크 또는 코어 라우터로부터 패킷을 수신한다. 패킷 처리부(620)는 외부 네트워크로부터 수신한 패킷에 MPLS 헤더를 부가하거나, 코어 라우터로부터 수신된 MPLS 패킷에서 MPLS 헤더를 제거한다. 라벨 관리부(630)는 외부 네트워크로부터 수신한 패킷에 할당할 레이블 정보를 관리한다. 패킷 송신부(640)는 처리된 패킷을 외부 네트워크 또는 코어 라우터에 송신한다.
여기서 패킷 처리부(620)의, 외부 네트워크로부터 수신한 패킷에 대한 처리에 대해 상세히 설명하도록 한다. 패킷 처리부(620)는 외부 네트워크로부터 패킷 을 수신하면, 해당 패킷에 부가할 MPLS 헤더를 생성한다. 이때 패킷 처리부(620)는 다중 분할 인코딩된 MPLS 헤더를 생성하게 된다. 즉, 패킷 처리부(620)는 레이블 필드(112)를 복수의 서브 필드들로 구분하고, 각각의 필드에 다중 분할 인코딩 사용 여부 정보, QoS 등급 정보, ECN 정보 등을 포함시킨다. 물론, 레이블 필드(112)에는 해당 패킷의 레이블 정보를 표현하는 서브 필드가 반드시 포함되어야 한다. 한편, 패킷 처리부(620)는 MPLS 헤더의 생성시에 각각의 패킷에 대한 MPLS 레이블의 할당을 라벨 관리부(630)에 요청한다.
도 6b는 도 6a에 포함된 라벨 관리부의 구성도이다.
라벨 관리부(630)는 라벨 관리자(632) 및 라벨 저장부(634)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서 라벨 저장부(634)는 할당 가능한 레이블을 저장하며, 풀(pool)의 형태로 구성될 수 있다. 라벨 관리자(632)는 패킷 처리부(620)로부터 레이블의 할당 요청에 대응하여 라벨 저장부(634)에 저장되어 있는, 할당 가능한 레이블을 패킷 처리부(620)에 출력한다. 이때 라벨 관리부(630)가 할당할 수 있는 레이블의 양은 다중 분할 인코딩이 어떤 식으로 이루어지는 가에 대한 시스템의 설정에 따라 달라진다. 예를 들어, 라벨 관리부(630)는 2^20 -1의 양만큼의 레이블을 할당할 수도 있고, 2^16 -1의 양만큼의 레이블을 할당할 수도 있다.
도 6c는 코어 라우터에서 본 발명에 따른 다중 분할 인코딩을 수행하기 위한 MPLS 패킷 처리 장치의 구성도이다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 코어 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 장치(650)는 패킷 수신부(660), 패킷 처리부(670) 및 패킷 처리부(680)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서 패킷 수신부(660)는 경계 라우터 또는 다른 코어 라우터로부터 MPLS 패킷을 수신한다. 패킷 처리부(670)는 수신한 MPLS 패킷의 헤더를 확인하여 MPLS 헤더에서 요청되는 패킷 처리를 수행한다. 패킷 처리부(670)가 수행하는 패킷 처리는 요청되는 다음 라우터로의 해당 패킷 전송, 요청되는 QoS 등급에 따른 서비스 제공 등이다. 패킷 처리부(670)는 다중 분할 인코딩된 MPLS 패킷 및 다중 분할 인코딩되지 않은 MPLS 패킷을 모두 처리할 수 있다. 패킷 처리부(670)는 플래그 필드(400)를 통해 해당 MPLS 패킷이 다중 분할 인코딩된 MPLS 패킷인지 아닌지를 구분할 수 있다. 패킷 송신부(680)는 해당 패킷을 다른 코어 라우터 또는 경계 라우터에 송신한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도면으로, 경계 라우터에서의 다중 분할 인코딩 과정을 도시하는 순서흐름도이다.
본 발명에 따른, 경계 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 장치(600)는, 제 700단계에서 외부 네트워크로부터 수신한 패킷에 대한 레이블 할당을 수행한다.
수신한 패킷에 대한 다중 분할 인코딩 모드가 수행되고 있는 경우, MPLS 패킷 처리 장치(600)는 제 704 단계에서 수신한 패킷에 포함된 DSCP 정보를 분할하여 분할된 DSCP 정보의 일부분을 MPLS 헤더의 EXP 필드(114)에 포함시키고, 그 나머지 부분을 서브 레이블 필드들 중 하나인 DROP PRECEDENCE 필드(402)에 포함시킨다. 제 706단계에서 MPLS 패킷 처리 장치(600)는, 상기 MPLS 헤더의, 다중 분할 인코딩된 레이블 필드의 다른 서브 레이블 필드인 로컬 레이블 필드(404)에 제 700단계에서 할당된 레이블 정보를 포함시켜서 MPLS 헤더를 생성한다. 물론, 이때 생성되는 MPLS 헤더의 레이블 필드(112)에는 해당 레이블 필드(112)가 다중 분할 인코딩되었음을 알리는 서브 필드인 플래그 필드(400)가 포함된다. 제 708단계에서 MPLS 패킷 처리 장치(600)는 PHB(Per Hop Behavior) 등의 요구 조건에 따른 큐잉(queuing)을 수행한다. PHB는 우선 제어 방법이며, 그 예로는 RFC 2598에 정의되어 있는 EF PHB(Expedited Forwarding PHB)와 RFC 2597에 정의되어 있는 AF PHB(Assured Forwarding PHB)가 있다. EF PHB는 우선적인 패킷 전송 처리의 동작을 지정하며, AF PHB는 패킷 전송 보증형의 동작을 지정한다.
통해 IP 패킷의 QoS 등급 정보 및 ECN 정보를 MPLS 패킷에서도 완전하게 표현할 수 있게 된다.
한편, 수신한 패킷에 대한 다중 분할 인코딩 모드가 수행되고 있지 않은 경우, MPLS 패킷 처리 장치(600)는 제 710 단계에서 수신한 패킷에 대한 DSCP-to-EXP 매핑을 수행한다. 제 712단계에서 MPLS 패킷 처리 장치(600)는, 제 700단계에서 할당한 레이블 정보와 제 710단계에서 DSCP-to-EXP 매핑을 통해 획득한 QoS 등급 정보를 포함하는 MPLS 헤더를 생성한다. 제 714단계에서 MPLS 패킷 처리 장치(600)는 PHB에 따른 큐잉(queuing)을 수행한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도면으로, 코어 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 과정을 도시하는 순서흐름도이다.
본 발명에 따른, 코어 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 장치(650)는, 제 800단계에서 경계 라우터 또는 다른 코어 라우터로부터 MPLS 패킷을 수신한다.
현재 자신이 다중 레이블 인코딩 모드를 수신하고 있는 상태라면, MPLS 패킷 처리 장치(650)는 제 804단계에서 수신한 MPLS 패킷에 대한 레이블 룩업을 수행한다. 제 806단계에서 MPLS 패킷 처리 장치(650)는 수신한 MPLS 패킷의 MPLS 헤더에 포함된 레이블 필드(112)의 플래그 필드(400)를 검사한다. 제 808단계에서 MPLS 패킷 처리 장치(650)는 상기 플래그 필드(400)의 검사 결과 해당 패킷이 다중 레이블 인코딩된 MPLS 패킷인지 아닌지 여부를 판단한다. 해당 MPLS 패킷이 다중 분할 인코딩된 MPLS 패킷이면, 제 810단계에서 MPLS 패킷 처리 장치(650)는 해당 MPLS 패킷에 대한 DSCP 등급화(classification)를 수행한다. 제 812단계에서 MPLS 패킷 처리 장치(650)는 해당 MPLS 패킷에 대해 상기 수행된 DSCP 등급화의 결과에 따른 처리를 수행한다.
제 808단계에서 해당 MPLS 패킷이 다중 분할 인코딩되지 않은 MPLS 패킷이라고 판단되는 경우, MPLS 패킷 처리 장치(650)는 제 820 단계에서 다중 분할 인코딩되지 않은 레이블 프로세싱을 수행한다.
한편, MPLS 패킷 처리 장치(650)는, 자신이 다중 레이블 인코딩 모드가 아니라고 판단되면, 제 830 단계에서 해당 MPLS 패킷에 대한 레이블 룩업을 수행하고, 제 832단계에서 해당 MPLS 패킷의 EXP 필드(114)에 포함된 정보에 따른 등급화를 수행한다. 제 834 단계에서 MPLS 패킷 처리 장치(650)는, 제 832 단계에서의 EXP 등급화 수행 결과 값을 사용하여 DSCP-to-EXP 매핑을 수행한다. 제 836 단계에서 MPLS 패킷 처리 장치(650)는 제 834단계의 매핑 결과에 따른 MPLS 패킷 처리를 수행한다.
상기와 같이 본 발명을 적용함으로써 외부 네트워크로부터 MPLS 네트워크에 유입되는 패킷의 서비스 등급을 완전히 지원할 수 있음은 물론, DSCP-to-EXP 변환 테이블을 사용하지 않고 DiffServ의 서비스 등급을 MPLS 네트워크에서 지원할 수 있게 된다. 또한, 본 발명을 통해 외부 네트워크로부터 MPLS 네트워크에 유입되는 패킷의 ECN(Explicit Congestion Notification) 정보를 MPLS 패킷에도 포함시킬 수 있게 된다.

Claims (17)

  1. 외부 네트워크와 MPLS(Multi Protocol Label Switching) 네트워크의 경계에 위치하는 경계 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 장치에 있어서,
    상기 외부 네트워크로부터 패킷을 수신하는 패킷 수신부와,
    상기 패킷 수신부로부터 패킷을 수신하는 경우 해당 패킷의 레이블 정보와 다양한 패킷 정보를 나타내는 복수개의 서브 필드로 구성되는 레이블 필드가 포함된 다중 분할 인코딩된 MPLS 헤더를 생성한 후 상기 수신한 패킷에 부가하여 MPLS 패킷을 생성하는 패킷 처리부와,
    상기 생성된 MPLS 패킷을 MPLS 네트워크의 코어 네트워크에 송신하는 패킷 송신부를 포함하는 MPLS 패킷 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 패킷 처리부는 상기 수신한 패킷의 QoS 등급 정보의 일부를 EXP 필드에 포함시키고, 상기 QoS 등급 정보 중 상기 EXP 필드에 포함되지 않은 부분을 상기 레이블 필드의 서브 필드에 포함시키는 MPLS 패킷 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 패킷 처리부는 상기 수신된 패킷의 QoS 등급 정보인, 6비트의 DSCP(DiffServ Code Point) 정보 중 3비트를 상기 EXP 필드에 포함시키고, 그 나머지 3비트를 상기 레이블 필드의 서브 필드에 포함시키는 MPLS 패킷 처리 장 치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 수신되는 패킷은 IPv4 패킷인 MPLS 패킷 처리 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 수신된 IPv4 패킷의 DSCP 정보는 IPv4 헤더의 TOS(Type of Service) 필드에 포함되어 있는 MPLS 패킷 처리 장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 수신되는 패킷은 IPv6 패킷인 MPLS 패킷 처리 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 수신된 IPv4 패킷의 DSCP 정보는 IPv6 헤더의 트래픽 클래스 필드에 포함되어 있는 MPLS 패킷 처리 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 생성된 헤더의 레이블 필드는 수신된 패킷의 ECN(Explicit Congestion Notification) 정보에 대응하는 정보를 나타내는 서브 필드를 더 포함하는 MPLS 패킷 처리 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 생성된 헤더의 레이블 필드는 자신이 복수의 서브 필드들을 포함하는 필드인지 아닌지를 나타내는 서브 필드를 더 포함하는 MPLS 패킷 처리 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 레이블 필드는 해당 패킷에 할당된 레이블 정보를 포함하는 서브 필드를 적어도 포함하는 MPLS 패킷 처리 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 패킷 처리부로부터 상기 수신된 패킷에 부가할 MPLS 헤더의 생성을 요청받는 경우, 상기 MPLS 헤더에 포함될 레이블을 할당하는 레이블 관리부를 더 포함하는 MPLS 패킷 처리 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 레이블 관리부는,
    상기 수신한 패킷에 할당 가능한 레이블들을 저장하는 레이블 저장부와,
    상기 패킷 처리부로부터 상기 수신한 패킷에 부가할 MPLS 헤더의 레이블 할 당을 요청받는 경우, 상기 레이블 저장부를 검색하여 상기 수신한 패킷에 부가할 MPLS 헤더의 레이블 필드를 할당하는 레이블 관리자를 포함하는 MPLS 패킷 처리 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 수신한 패킷에 할당 가능한 상기 레이블 필드 중 수신된 패킷에 할당된 레이블 정보를 나타내기 위해 사용되는 서브 필드의 크기에 따라 할당 가능한 레이블이 결정되는 MPLS 패킷 처리 장치.
  14. 삭제
  15. MPLS 코어 네트워크에 위치하는 코어 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 장치에 있어서,
    상기 MPLS 경계 라우터 또는 다른 코어 라우터로부터 MPLS 패킷을 수신하는 패킷 수신부와,
    상기 패킷 수신부로부터 MPLS 패킷을 전달받아 다중 분할 인코딩된 MPLS 패킷인지 아닌지를 판단하고 그 판단 결과에 따라 수신한 MPLS 패킷을 처리하는 패킷 처리부를 포함하는 MPLS 패킷 처리 장치.
  16. 외부 네트워크와 MPLS 네트워크의 경계에 위치하는 경계 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 방법에 있어서,
    상기 외부 네트워크로부터 패킷을 수신하는 제 1 과정과,
    상기 수신된 해당 패킷의 레이블 정보와 다양한 패킷 정보를 나타내는 복수개의 서브 필드로 구성되는 레이블 필드가 포함된 다중 분할 인코딩된 MPLS 헤더를 생성하는 제 2 과정과,
    상기 생성한 MPLS 헤더를 상기 수신한 패킷에 부가하여 MPLS 패킷을 생성하는 제 3 과정을 포함하는 MPLS 패킷 처리 방법.
  17. MPLS 코어 네트워크에 위치하는 코어 라우터에서의 MPLS 패킷 처리 방법에 있어서,
    상기 MPLS 경계 라우터 또는 다른 코어 라우터로부터 MPLS 패킷을 수신하는 제 1 과정과,
    상기 수신한 MPLS 패킷이 다중 분할 인코딩된 MPLS 패킷인지 아닌지를 판단하는 제 2 과정과,
    상기 판단 결과에 따라 수신한 MPLS 패킷을 처리하는 제 3 과정을 포함하는 MPLS 패킷 처리 방법.
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