KR100703488B1 - 라우터 이중화 시스템에서 백업 라우터의 상태 천이 방법및 장치 - Google Patents

라우터 이중화 시스템에서 백업 라우터의 상태 천이 방법및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마스터 라우터와 적어도 하나의 백업 라우터로 구성되어 호스트들을 라우팅하는 라우터 이중화 시스템에서 상기 백업 라우터에 의한 상태 천이 방법으로서, 마스터 라우터의 장애 여부를 판단하는 과정과, 상기 마스터 라우터에 장애가 발생되었다고 판단시, 백업 라우터가 마스터 상태로 천이하고, 상기 백업 라우터의 주소를 상기 마스터 라우터의 주소로 변경하여 상기 변경된 주소를 가지고 동작하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
WLAN, Router, VRRP, HSRP, ARP

Description

라우터 이중화 시스템에서 백업 라우터의 상태 천이 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR STATE TRANSITION BACKUP ROUTER IN A ROUTER REDUNDANCY SYSTEM}
도 1은 종래 기술의 라우터 이중화 프로토콜이 동작하기 위한 네트워크 구성도의 예.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 라우터 이중화 프로토콜이 동작하기 위한 네트워크 구성도의 예.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 백업 라우터의 동작을 나타낸 흐름도.
본 발명은 무선 근거리 네트워크(Wireless Local Area Network: WLAN)에 관한 것으로서, 특히 호스트들의 디폴트 라우터에 대한 이중화 방법 및 장치에 관한 것이다.
전형적인 근거리 네트워크(Local Area Network: LAN)는 하나 또는 그 이상의 라우터들을 통해 다른 근거리 네트워크와 접속되어, 상기 근거리 네트워크 상에 있는 개인컴퓨터(Personal Computer: PC)나 중개 개체와 같은 호스트(Host)가 다른 근거리 네트워크 상의 다른 호스트와 통신할 수 있도록 한다. 라우터(Router)들은 목적지 주소를 가지는 데이터 패킷을 수신하고 상기 목적지 주소로 가장 빠르게 도달할 수 있는 경로를 통해 상기 데이터 패킷을 전달한다.
근거리 네트워크 환경에서 각 호스트들은 외부 네트워크와 통신하기 위하여 단지 하나의 디폴트 라우터를 인지한다. 외부의 주소로 데이터 패킷을 전송하고자 할 때 호스트는 상기 디폴트 라우터로 데이터 패킷을 전송하도록 구성된다. 그런데 라우터는 전원 장애나 재부팅, 스케쥴링 대기(Scheduled maintenance) 등의 여러 가지 이유들로 인하여 정상적인 동작을 하지 못하게 될 수 있다. 따라서 만약 디폴트 라우터에 장애가 발생하면 호스트는 외부와 통신할 수 있는 방법이 없게 된다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 RFC(Request For Comments) 2338에 제시된 VRRP(Virtual Routing Redundancy Protocol)와 RFC2281에 제시된 HSRP(Hot Standby Router Protocol)와 같은 프로토콜들에서는 호스트가 고정적으로 설정된 디폴트 라우터를 사용할 때 하나의 마스터 라우터와 하나 이상의 백업 라우터를 가지도록 한다. 상기 하나 이상의 백업 라우터는 백업 그룹이라 칭해지며, 상기와 같은 장애시에는 백업 라우터 중 선택된 하나의 라우터가 호스트를 위해 사용된다.
마스터 라우터는 자신이 정상 동작중임을 백업 라우터에게 알려주기 위하여 주기적으로 광고(Broadcast) 메시지를 보내고, 백업 라우터는 이 메시지를 받음으로써 마스터 라우터가 정상 동작중임을 인지하게 된다. 만약 마스터 라우터에 장애가 발생하여 더 이상 광고 메시지를 보내지 못하게 되면, 백업 라우터는 광고 메시지를 받지 못하기 때문에 마스터 라우터에 장애가 발생했음을 감지하게 되고 마스터 라우터의 자격을 얻어서 그 역할을 대신한다.
예를 들어, 백업 라우터는 마스터 라우터가 보내는 광고 메시지 전송 주기의 약 3배 시간 동안 어떠한 광고 메시지도 받지 못하면 장애가 발생한 것으로 인식한다.
도 1은 라우터 이중화 프로토콜이 동작하기 위한 네트워크 구성도의 예로서, 도시한 바와 같이 복수의 호스트들(140 내지 146)과, 하나의 마스터 라우터(120)와, 하나의 백업 라우터(122)가 근거리 네트워크(LAN)(130)로 연결되어 있다. 상기 마스터 라우터(120) 또는 상기 백업 라우터(122)는 근거리 네트워크(130)에 접속된 네트워크 요소들을 외부 네트워크, 예를 들어 인터넷(110)의 다른 네트워크 소자들과 통신할 수 있도록 상기 인터넷(110)으로 연결한다.
마스터 라우터(120)와 백업 라우터(122)는 동일한 가상 아이피(IP) 주소 ‘a.b.c.d’와 맥(MAC:Media Access Control) 주소 '00:00:5E:00:01:01'를 가지고 호스트들(140 내지 146) 각각의 라우터로서 동작한다. 호스트들(140 내지 146)은, 디폴트 라우터 즉, 게이트웨이(Gateway)의 아이피 주소를 상기 가상 아이피 주소 a.b.c.d로 설정하여 장애 발생 이전에는 마스터 라우터(120)를 통해 패킷을 전달한다. 만일 마스터 라우터(120)가 장애가 발생하면 백업 라우터(122)가 상기 장애의 발생을 감지해 내고 이후로는 마스터 라우터(120)의 기능을 대신하여, 호스트들(140 내지 144)의 디폴트 라우터로서 동작한다.
도 1에서 보는 바와 같이 마스터 라우터(120)와 백업 라우터(122)는 실제의 아이피 주소와 맥 주소와는 별도로 동일한 가상 ID(Virtual ID)에 따른 가상의 아이피 주소와 맥 주소를 설정 한다. 각 호스트(140내지 146)에서는 가상의 아이피 주소를 디폴트 게이트웨이의 주소로 설정하고 각 호스트들이 전송한 데이터는 동일한 가상 ID와 가상 아이피 주소를 가진 마스터 라우터(120)과 백업 라우터(122)에게 모두 전송되지만 마스터 라우터(120)만 데이터를 전송하게 된다.
이와 같이 종래의 라우터 이중화 프로토콜에서는 마스터 라우터와 백업 라우터에 대해 가상 ID와 아이피 주소, 맥주소 등의 라우터 설정이 별도로 필요하기 때문에 구성이 복잡해지며, 광고메시지에서 가상의 아이피주소 필드가 필요하기 때문에 광고메시지 사이즈도 늘어나게 된다.
따라서 상기와 같은 라우터의 가상 아이피 주소를 이용한 이중화 프로토콜의 문제점을 개선하여 마스터 라우터의 장애 발생으로부터 백업 라우터의 동작 시까지의 가상의 아이피 주소와 맥 주소를 별도로 설정하지 않고도, 오류복구(failover) 시간을 최소화하여 라우터의 고효율성(High Efficiency)을 향상시키기 위한 기술을 필요로 하게 되었다.
따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 마스터 라우터의 장애 발생시 백업 라우터가 마스터 라우터로 천이되어 정상적으로 동작할 수 있도록 하는 라우터 이중화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 마스터 라우터의 장애 발생시 백업 라우터가 마스터 라우터의 아이피 주소와 맥 주소를 이용하여 동작하도록 하는 라우터의 이중화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예는, 마스터 라우터와 적어도 하나의 백업 라우터로 구성되어 호스트들을 라우팅하는 라우터 이중화 시스템에서 상기 백업 라우터의 상태 천이 방법에 있어서,
마스터 라우터의 장애 여부를 판단하는 과정과,
상기 마스터 라우터에 장애가 발생되었다고 판단시, 백업 라우터가 마스터 상태로 천이하고, 상기 백업 라우터의 주소를 상기 마스터 라우터의 주소로 변경하여 상기 변경된 주소를 가지고 동작하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시 예는, 마스터 라우터와 적어도 하나의 백업 라우터로 구성되어 호스트들을 라우팅하는 라우터 이중화 시스템에서 상기 백업 라우터의 상태 천이 장치에 있어서,
마스터 라우터로서, 실제 주소를 가지고 네트워크 동작 수행이 가능함을 백업 라우터에게 알려주기 위하여 주기적으로 광고(Broadcast) 메시지를 보내는 제 1라우터와,
상기 제 1 라우터의 장애 여부를 판단하여, 장애가 발생했다고 판단 시 마스터 상태로 천이하고, 자신의 주소를 상기 제1 라우터의 주소로 변경하여 상기 변경된 주소를 가지고 동작하는 제 2 라우터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
라우터 이중화 프로토콜에 따르면, 기본적으로 마스터 라우터는 자신이 마스터 라우터임을 백업 라우터에게 주기적으로 광고한다. 광고 메시지의 목적지 주소는 멀티캐스트 주소로 하여 LAN에 있는 네트워크 요소들이 받을 수 있도록 한다. 초기에 마스터 라우터와 백업 라우터의 구분은 우선순위(priority)에 의하여 결정할 수 있는데 높은 우선순위 값을 가진 라우터가 마스터 라우터가 된다. 우선순위 값은 라우터 설정 시에 사용자가 임의로 정하게 되며, 우선순위 값이 다른 라우터들에 비해 높으면 마스터 상태가 되고 낮으면 백업 상태가 된다.
백업 라우터는 마스터 라우터가 보낸 광고 메시지로부터 마스터 라우터가 다운되었는지를 판단할 수 있다. 만약 일정시간(예를 들면, 광고 메시지 전송 주기의 약 3배 시간 동안)동안 메시지를 받지 못하면 마스터 라우터가 다운된 것으로 간주하고 마스터 라우터의 자격을 얻어서 그 역할을 대신한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 라우터 이중화 프로토콜이 동작하기 위한 네트워크 구성도의 예를 보여준다.
마스터 라우터(120)와 백업 라우터(122)는 서로 다른 실제 아이피(IP) 주소와 맥(MAC) 주소를 가지며, 마스터 라우터(120)는 호스트들(140 내지 146) 각각의 디폴트 라우터로서 동작한다. 호스트들(140 내지 146)은, 디폴트 라우터 즉, 게이트웨이(Gateway)의 아이피 주소를 상기 마스터 라우터(120)의 실제 아이피 주소‘a.a.a.a’로 설정하여 장애 발생 이전에는 상기 마스터 라우터(120)를 통해 패킷을 전달한다.
만일 마스터 라우터(120)에 장애가 발생하여 백업 라우터(122)가 마스터 라우터(120)의 자격을 얻게 되면 백업 라우터(122)는 자신의 아이피 주소와 맥 주소를 마스터 라우터(120)의 아이피 주소와 맥 주소로 바꾼다. 그리고 주기적으로 광고 메시지를 전송할 때 상기 광고 메시지의 발신지 아이피 주소와 맥 주소를 바뀐 주소로 속여서 보낸다. 또한, 각 호스트들(140 내지 146)로부터 주소결정 프로토콜(ARP:Address Resolution Protocol, 이하 “ARP"라 칭함) 요청(Request)메시지를 받게 되면, 마스터 상태로 천이된 백업 라우터(122)는 발신지 주소를 상기 새로 바뀐 주소 'a.a.a.a' 로 하여 ARP 응답(reply)패킷을 전송하게 된다.
이와 같이 상기 마스터 상태로 천이된 라우터(122)는 발신지의 아이피 주소와 맥 주소를 마스터 라우터의 아이피 주소와 맥 주소로 전환하여 호스트로 하여금 디폴트 라우터가 변경되지 않은 것처럼 행동하는 것이다.
상기 마스터 상태로 천이된 라우터(122)가 라우팅 수행중에 원래의 마스터 라우터(120)가 복구되더라도 상기 마스터 상태로 천이된 라우터(122)는 마스터 라우터의 역할을 수행한다. 단, 상기 라우터(122)가 마스터라우터 역할을 수행 중 장애발생이 일어나면, 상기 복구된 라우터(120)가 다시 마스터 상태로 천이되어 마스터 라우터로서의 역할을 수행하게 된다.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 백업 라우터의 동작을 나타낸 흐름도이다.
상기 도3 을 참조하면, 302단계에서 백업 라우터는 마스터 라우터로부터 수신되는 광고 메시지의 대기를 위한 일정 시간의 타이머를 설정하고, 304단계에서 상기 타이머가 만료되기까지 대기하고 306단계에서 상기 타이머가 만료되기 이전에 마스터 라우터로부터 광고 메시지가 수신되는지 확인한다. 만일 광고 메시지가 수 신되었으면, 상기 백업 라우터는 308단계에서 상기 광고 메시지에 포함된 마스터 라우터의 아이피/맥 주소를 저장 한 후, 백업 상태를 유지하면서 상기 타이머를 다시 시동하고 상기 304단계로 복귀한다. 상기 304단계에서 상기 타이머가 만료되기까지 광고 메시지가 수신되지 않으면, 310단계에서 마스터 상태로 천이 하게 된다.
312단계에서 상기 마스터로 천이된 라우터는 자신의 아이피 주소와 맥주소를 상기 저장된 기존 마스터 라우터의 주소들로 변경하고 314단계에서 광고 메시지의 송신을 위한 타이머가 만료되기까지 대기한다. 상기 타이머가 완료되지 않으면 318단계로 진행하고 상기 타이머가 완료되면 316단계에서 상기 바뀐 아이피 주소와 맥 주소를 발신지로 하는 광고 메시지를 네트워크 상의 네트워크 요소들에게 송신하게 된다.
상기 318단계에서 호스트로부터 ARP 요청 패킷이 수신 되었다면, 마스터 상태로 천이된 라우터는 320단계에서 발신지 주소를 상기 바뀐 주소로 하는 ARP 응답 패킷을 전송하고 322단계에서 패킷 전송 서비스를 진행하게 된다. 하지만, 318단계에서 ARP 요청 패킷을 수신하지 못했다면, 322단계로 진행하여 패킷 전송 서비스를 진행하게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 근거리 네트워크(LAN)에 있는 호스트들의 디폴트 라우터에 대한 이중화 방법에 있어서, 백업 라우터가 마스터 라우터의 IP주소와 MAC주소를 이용하여 이중화를 달성한다. 이러한 본 발명은 라우터들에 가상 IP/MAC 주소의 설정이 별도로 필요하지 않기 때문에 구성이 간단해지며, 광고메시지에서 가상의 아이피주소 필드가 필요하지 않기 때문에 광고메시지 사이즈를 줄일 수 있어 라우터 시스템의 고 효율성(High Efficiency)을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 마스터 라우터와 적어도 하나의 백업 라우터로 구성되어 호스트들을 라우팅하는 라우터 이중화 시스템에서 상기 백업 라우터의 상태 천이 방법에 있어서,
    마스터 라우터의 장애 여부를 판단하는 과정과,
    상기 마스터 라우터에 장애가 발생되었다고 판단시, 백업 라우터가 마스터 상태로 천이하고, 상기 백업 라우터의 주소를 상기 마스터 라우터의 주소로 변경하여 상기 변경된 주소를 가지고 동작하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 라우터 이중화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 미리 정해지는 대기시간 이내에 상기 마스터 라우터로부터 광고 메시지가 수신되면, 상기 마스터 라우터의 주소를 저장하고, 백업 상태를 유지하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라우터 이중화 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 마스터 상태로 천이된 라우터가 상기 변경된 주소를 발신지로 하는 주기적인 광고 메시지를 보내는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라우터 이중화 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 마스터 상태로 천이된 라우터가 상기 호스트들로부터 주소결정 프로토콜 요청 메시지를 수신하고, 상기 변경된 주소를 가지는 주소결정 프로토콜 응답 패킷을 상기 호스트들로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라우터 이중화 방법.
  5. 마스터 라우터와 적어도 하나의 백업 라우터로 구성되어 호스트들을 라우팅하는 라우터 이중화 시스템에서 상기 백업 라우터의 상태 천이 장치에 있어서,
    마스터 라우터로서, 실제 주소를 가지고 네트워크 동작 수행이 가능함을 백업 라우터에게 알려주기 위하여 주기적으로 광고(Broadcast) 메시지를 보내는 제 1라우터와,
    상기 제 1 라우터의 장애 여부를 판단하여, 장애가 발생했다고 판단 시 마스터 상태로 천이하고, 자신의 주소를 상기 제1 라우터의 주소로 변경하여 상기 변경된 주소를 가지고 동작하는 제 2 라우터를 포함하는 것을 특징으로 하는 라우터 이중화 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2라우터는 미리 정해지는 대기시간 이내에 상기 제1 라우터로부터 상기 광고 메시지가 수신되면, 상기 마스터 라우터의 주소를 저장하고, 백업 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 라우터 이중화 장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 마스터 상태로 천이된 제 2라우터는, 상기 변경된 주소를 발신지로 하는 주기적인 광고 메시지를 보내는 것을 특징으로 하는 라우터 이중화 장치.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 마스터 상태로 천이된 제 2라우터는, 상기 호스트들로부터 주소결정 프로토콜 요청 메시지를 수신하고, 상기 변경된 주소를 가지는 주소결정 프로토콜 응답 패킷을 상기 호스트들로 전송하는 것을 특징으로 하는 라우터 이중화 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 장애 여부는 미리 정해지는 대기시간 이내에 마스터 라우터로부터 주기적인 광고 메시지의 수신 여부로 판단함을 특징으로 하는 라우터 이중화 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 주소는 아이피 주소 또는 맥(MAC) 주소임을 특징으로 하는 라우터 이중화 방법.
  11. 제 5항에 있어서, 상기 장애 여부는 미리 정해지는 대기시간 이내에 마스터 라우터로부터 주기적인 광고 메시지의 수신 여부로 판단함을 특징으로 하는 라우터 이중화 장치.
  12. 제 5항에 있어서, 상기 주소는 아이피 주소 또는 맥(MAC) 주소임을 특징으로 하는 라우터 이중화 장치.
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