KR100711163B1

KR100711163B1 - 데이터패킷 중계기의 주소 매핑 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100711163B1
Application number: KR1020050082394A
Authority: KR
Inventors: 김태경
Original assignee: 엘지노텔 주식회사
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2007-04-24
Also published as: KR20070025835A

Abstract

본원 발명은 데이터 패킷 통신을 위한 네트워크 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 데이터 패킷을 중계하는 네트워크시스템에서 다수의 소스단말기의 데이터 패킷에 대한 네트워크와의 통신 접속포인트로 동작하는 중계기에서 소스단말기 주소 정보를 용이하게 검색할 수 있도록 하는 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 방법에 관한 것이다.

상술한 본원 발명의 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 장치는, 상기 소스단말기의 소스포트번호와 상기 소스단말기의 주소를 이루는 데이터 비트 중 소정 데이터 비트를 추출하여 중계기포트번호를 생성하는 중계기포트번호생성부와; 상기 중계기포트번호생성부에서 생성된 중계기포트번호와 중계기주소를 가지는 중계기주소정보와 상기 소스단말기 소스포트번호 및 소스단말기 주소를 가지는 소스단말기 주소정보를 매핑하여 저장하는 주소매핑테이블부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

중계기, 데이터 패킷, NAT, 중계기포트번호, 소스포트번호

Description

데이터패킷 중계기의 주소 매핑 장치 및 그 방법{Address mapping apparatus and the method of the data packet repeater}

도 1은 일반적인 데이터패킷 중계기(repeater)를 구비한 네트워크 구성도이고,

도 2는 도 1의 중계기에서의 데이터패킷 중계를 위한 주소 매핑 과정을 나타내는 순서도이며,

도 3은 도 2의 처리과정에 의해 생성된 주소 매핑 정보를 저장하는 주소매핑테이블의 주소매핑 데이터 포맷을 나타내는 도면이고,

도 4는 중계기(100)에서 본원 발명에 따르는 주소 매핑 장치(100')의 구성을 나타내는 도면이며,

도 5는 도 4의 주소매핑장치(100')에서 본원 발명의 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이고,

도 6은 본원 발명의 일 실시 예로서 중계기가 RFC 1631에서 규정한 NAT(Network Address Translator)기능을 가지는 NAT서버(100")로 구현된 네트워크 시스템의 구성도이며,

도 7은 상술한 도 6의 NAT(Network Address Translator)의 NAT 프로토콜 스택(NAT protocol stack)을 나타내는 도면이고,

도 8은 상기 도 6의 NAT 서버에서 소스단말기의 데이터 패킷을 네트워크로 송신하기 위한 NAT서버와 소스단말기의 주소매핑을 위한 처리과정을 나타내는 순서도이며,

도 9는 도 8의 처리과정 중 NAT서버와 소스단말기의 주소매핑을 위한 주소매핑테이블의 데이터 필드의 구성을 나타내는 도면이고,

도 10은 주소 매핑 데이터의 데이터 저장 구조를 나타내는 도면이며,

도 11은 도 6의 NAT 서버가 네트워크로부터 수신한 데이터패킷을 소스단말기로 전송하기 위한 소스 주소 변경 과정을 나타내는 순서도이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

10 : 중계기 20, 200 : 로컬네트워크

21, 201: 소스터미널 30, 300 : 네트워크

100' : 주소 매핑 장치

100" : 네트워크 주소 번역 서버(NAT 서버: Network Address Translator Server)

110 : 주소매핑제어부 120 : 중계기포트번호생성부

130 : 주소매핑테이블부 140 : 주소정보삽입부

100" : NAT서버

일반적으로 인트라넷, 랜 등으로 이루어지는 로컬네트워크는 로컬네트워크를 구성하는 컴퓨터 등의 소스단말기가 PSTN, WAN, ATM 등의 통신망을 통해 인터넷망을 포함하는 네트워크에 접속하여 데이터 패킷 통신을 수행할 수 있도록 하는 중계기를 가진다. 상술한 중계기는 데이터 패킷의 중계 및 보안을 위한 방화벽 기능 등을 수행하는 프록시서버, 네트워크 주소 번역 서버, RAS 서버 등일 수 있다.

이러한 네트워크 시스템은 외부의 네트워크에서는 중계기의 내부에 위치되는 로컬네트워크의 소스단말기에 접속하는 것이 불가능하게 되며, 로컬 네트워크에 구성된 소스단말기들은 중계기의 주소ID 및 포트번호를 통해서 네트워크에 접속하게 된다.

도 1은 일반적인 데이터패킷 중계기(repeater)를 구비한 네트워크 구성도이고, 도 2는 도 1의 중계기에서의 데이터패킷 중계를 위한 주소 매핑 과정을 나타내는 순서도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 사설IP(private IP) 등의 소스단말기 주소가 부여된 컴퓨터 등의 다수의 소스단말기(source terminal)(21)들을 그 구성원으로 가지는 소규모의 로컬네트워크(20)는 중계기(10)를 경유하여 PSTN, ATM망 등 의 통신망을 통해 인터넷망(IP망)을 포함하는 네트워크에 접속되도록 구성된다.

이때, 네트워크와 데이터 패킷의 송수신을 원하는 소스단말기(21)가 네트워크에 포함된 특정 서버 또는 호스트(host)의 목적지(destination) 주소를 가지는 데이터 패킷을 전송하게 되면 중계기(10)는 소스단말기(21)의 데이터 패킷의 중계를 위하여 TCP/IP프로토콜을 사용하는 경우에는 소스단말기를 위한 중계기의 TCP/UDP 포트번호로 이루어지는 중계기포트번호를 순차적 또는 무작위(Random)로 생성한다. 이와 달리, ATM(Asynchronous Transfer Mode) 망의 경우에는 CID(connection ID(AAL Type 2))를 무작위로 생성한다(S1).

S1과정에 의해 소스단말기의 데이터패킷 통신을 위하여 중계기포트번호가 생성된 후에는 중계기의 주소 및 중계기포트번호를 가지는 중계기 주소정보를 소스단말기 주소 및 소스포트번호를 가지는 소스단말기의 주소정보와 매핑하여 이를 주소매핑 테이블로 저장한다(S2).

도 3은 중계기(10)에 의해 관리되는 주소매핑테이블의 데이터 필드 구성의 일 예를 나타내는 것으로서, 주소매핑테이블은 중계기포트번호(16bit), 소스MAC(8byte)(IP MAC(8byte), ATM망인 경우 VPI(16bit)), 중계기식별자(IP, VCI(Virtual Channel ID) 등), 소스포트번호(TCP/UDP포트번호, ATM 망의 경우 CID(connection ID) 등)(16bit), 플래그(flag)(1bit) 등의 정보를 가진다(S2).

주소매핑테이블을 저장(또는 업데이트(update))한 후 중계기(10)는 소스단말기(21)가 전송하는 데이터패킷 내의 소스주소정보를 중계기의 주소와 중계기포트번호를 가지는 중계기 주소 정보로 변경한 후 소스단말기(21)가 원하는 목적지 (destination)(인터넷 서버, FTP 서버, 애플리케이션 서버, 목적 호스트 등)로 데이터 패킷을 전송한다(S3).

즉, 상술한 S1 내지 S3과정에 의해 중계기는 소스단말기(21)와 네트워크(30) 사이에서 데이터 패킷의 전송을 중계할 수 있게 된다.

그리고 도 2에는 미 도시되어 있으나, 중계기(10)가 목적지로부터 네트워크(30)를 경유하여 소스단말기(21)로 전송되는 데이터패킷을 수신하면, 중계기(10)는 주소매핑테이블을 검색해서 해당 소스단말기(21)의 주소 및 소스포트번호를 읽어 들인 후 플래그 정보를 확인하여 플래그에 유효비트가 저장된 경우 수신된 데이터패킷의 소스주소정보로서 중계기 주소 및 중계기 포트번호를 가지는 중계기 주소정보를 소스단말기(21)의 주소 및 소스포트번호로 변경한 후 소스단말기(21)로 전송한다. 만일 소스단말기(21)가 목적지와의 통신을 위한 세션을 종료한 경우에는 플래그에는 무효비트가 저장되며, 중계기는 네트워크에서 입력된 데이터 패킷을 폐기한다.

이때, 상술한 종래기술의 중계기(10)는 소스단말기(21)를 위한 데이터 패킷의 중계를 위하여 중계요청순서에 따라 순차적으로 또는 랜덤한 수를 발생시키는 것에 의해 중계기포트번호를 무작위적으로 생성한다.

이 후, 외부의 네트워크(30)로부터 소스단말기(21)로 전송되는 데이터 패킷이 수신되는 경우에는 중계기(10)가 주소매핑테이블에 저장된 소스단말기에 대응되는 정보를 순차적으로 검색하여 필요한 정보를 찾아서 데이터패킷의 소스주소정보로 입력한 후 로컬네트워크(20)로 전송하게 된다.

즉, 상술한 바와 같은 종래기술의 경우 중계기(10)는 소스단말기(21)의 데이터 패킷 중계를 위한 중계기포트번호를 무작위로 생성한 후 이를 저장하게 되기 때문에, 외부 네트워크(30)로부터 소스단말기(21)로 전송되는 데이터 패킷이 수신되는 경우 소스단말기(21)를 식별하기 위한 소스 주소 정보를 주소 매핑 테이블에서 어떠한 조건 없이 주소매핑테이블 전체를 검색하여야 한다. 따라서, 주소 매핑 테이블이 많은 경우에는 소스주소정보의 검색에 많은 시간이 소요될 뿐 아니라 중계기의 프로세서의 자원이 낭비되고, 이로 인해 중계기의 성능이 저하된다.

또한, 중계기의 성능 저하 및 소스 주소 정보 검색의 지연에 따른 데이터 패킷 중계의 처리과정의 지연이 발생하고, 이로 인해 데이터 패킷의 전송 지연이 발생된다.

따라서, 종래기술의 경우에는 주소매핑테이블에서 소스단말기의 주소정보 검색에 의한 데이터전송 지연이 발생하고 이로 인해 중계기의 시스템에 과부하가 걸리게 되어 데이터 전송속도가 저하됨으로써 전체 데이터 전송 서비스 품질을 나쁘게 하는 문제점을 가진다.

따라서, 본원 발명은 상술한 종래기술에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 데이터 패킷 전송을 위한 중계기에서 소스단말기를 위한 중계기포트번호의 생성시 소스단말기의 주소와 소스 단말기의 포트번호(소스포트번호)를 결합하여 주소를 생성한 후 소스단말기의 특정 정보를 인덱스로 하여 주소 매핑 테이블에 데이터를 저장함으로써, 중계기에서 중계될 수신 데이터 패킷의 주소 변경시 소스단말기 의 주소 검색 속도를 향상시킬 수 있도록 하는 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 장치는, 상기 소스단말기의 소스포트번호와 상기 소스단말기의 주소를 이루는 데이터 비트 중 소정 데이터 비트를 추출하여 상기 중계기포트번호를 생성하는 중계기포트번호생성부와; 상기 중계기포트번호생성부에서 생성된 중계기포트번호와 중계기주소를 가지는 중계기주소정보와 상기 소스단말기 소스포트번호 및 소스단말기 주소를 가지는 소스단말기 주소정보를 매핑하여 저장하는 주소매핑테이블부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 장치는 또한, 상기 데이터 패킷이 외부네트워크로의 송신인 경우 데이터 패킷의 소스주소정보를 상기 중계기주소정보로 변경하고, 상기 소스단말기로 전송될 수신 데이터 패킷인 경우에는 상기 소스주소정보를 상기 소스단말기의 주소정보로 변경하는 주소정보삽입부와; 상기 소스단말기의 송신 데이터 패킷을 수신한 후 상기 소스단말기 주소정보를 검출하여 상기 중계기포트번호생성부로 출력하고, 상기 중계기포트번호와 상기 호스트주소정보를 상기 주소매핑테이블부에 저장하고, 상기 중계기 포트번호를 가지는 중계기 주소 정보 또는 상기 소스단말기 주소정보를 상기 주소정보삽입부로 출력하여 상기 중계기의 주소매핑을 제어하는 주소매핑제어부를 더 포함하여 구성된다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 방법은, 로컬네트워크를 구성하는 소스단말기와 외부 네트워크 사이에서 송수신 데이터 패킷을 중계하는 중계기에 있어서, 상기 소스단말기의 송신 데이터 패킷의 소스단말기 주소 정보를 추출하는 소스단말기주소정보검출과정과; 상기 소스단말기의 소스포트번호와 상기 소스단말기의 주소를 이루는 데이터 비트 중 소정 데이터 비트를 추출하여 중계기의 중계기포트번호를 생성하는 중계기포트번호생성과정과; 상기 중계기포트번호생성과정에서 생성된 중계기포트번호를 가지는 중계기주소정보와 상기 소스단말기 주소정보를 매핑하여 저장하는 주소매핑테이블생성과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 방법은 또한, 상기 주소매핑테이블생성과정 이 후에 상기 중계기포트번호와 상기 중계기주소를 상기 송신 데이터 패킷의 소스주소정보로 삽입하는 소스주소정보삽입과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 본원 발명에서 상기 중계기포트번호는 16비트(bit)로 구성되며, 상기 중계기포트번호의 상위 또는 하위 8비트(bit)는 소스단말기의 주소 정보 중 소스단말기를 식별하기 위한 8비트(bit)가 할당되고, 상기 중계기포트번호의 나머지 하위 또는 상위 8비트(bit)는 상기 소스 단말기의 소스포트번호 중 상위 또는 하위 8비트(bit) 중 어느 하나가 할당된다.

그리고 상기 소스단말기의 데이터 패킷 중계를 위해 중계기가 생성하여 저장하는 주소매핑테이블은, 상기 주소매핑테이블 이름과, 상기 소스단말기 주소정보의 저장 번지를 나타내는 인덱스와, 상기 중계기포트번호와, 소스단말기 주소정보, 및 플래그를 가지는 데이터 레코드를 가진다.

여기서, 상기 주소매핑테이블의 이름으로는 상기 소스단말기 주소가 할당되며, 상기 인덱스는 소스단말기의 포트번호 중 중계기포트번호를 이루는 8비트(bit) 데이터가 할당되고, 상기 소스단말기 주소정보로는 소스MAC과 상기 소스포트번호 중 상기 중계기포트번호를 이루지 않는 나머지 8비트(bit)가 할당된다.

상술한 구성을 가지는 본원 발명은 중계기의 포트번호와 주소매핑테이블의 데이터 구조를 상술한 바와 같은 구조를 가지도록 함으로써 데이터 패킷을 중계하도록 네트워크에 구성된 중계기가 중계기포트번호를 구성하는 소스 단말기 식별자와 소스포트번호의 정보를 이용하여 주소매핑테이블부에 저장된 소스단말기의 주소정보 검색을 신속하게 수행할 수 있도록 하여 소스 단말기의 주소 정보 검색 속도가 현저히 향상된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본원 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 4는 중계기(10)에서 본원 발명에 따르는 주소 매핑 장치(100')의 구성을 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 중계기의 주소 매핑 장치(100')는 주소매핑제어부(110), 중계기포트번호생성부(120), 주소매핑정보테이블부(130), 주소정보삽입부(140)를 포함하여 구성된다.

주소매핑제어부(110)는 소스단말기로부터 입력되는 데이터 패킷에서 소스주소정보를 검출한 후 이를 중계기포트번호생성부(120)로 출력하고, 중계기포트번호 생성부(120)에서 생성된 데이터를 주소매핑테이블부(130)에 저장하고 또한 주소삽입부(140)로 출력하며, 또한 수신데이터 패킷이 있는 경우 주소매핑테이블부(130)에서 수신 데이터 패킷의 소스단말기 정보를 검출하여 주소삽입부(140)로 출력하는 등의 중계기의 주소매핑처리과정을 전체적으로 제어한다.

상술한 주소매핑제어부(110)에서 송신 데이터 패킷에서 검출되는 소스주소정보는 소스단말기주소(소스ID)와 소스단말기의 소스포트번호가 된다. 여기서 소스단말기주소(소스ID)와 소스포트번호는 TCP/IP 데이터패킷인 경우에는 소스단말기의 32비트(bit) IP와 소스단말기의 16비트(bit) TCP 또는 UDP 포트번호이고, ATM 패킷 데이터인 경우에는 소스단말기를 식별하기 위한 가상채널주소정보(VPI(Virtual Path Identifier : 16bit), VCI(Virtual Channel Identifier : 16bit), CID(Connection Identifier : 16bit))가 된다. 여기서 ATM 패킷의 경우에 VPI는 MAC정보에, VCI는 IP에 CID는 소스포트번호에 대응되는 것으로 설정할 수 있다.

그리고 주소매핑제어부(110)로부터 네트워크로 송신되는 송신 데이터 패킷의 소스주소정보를 수신한 중계기포트번호생성부(120)는 소스단말기주소(소스ID)와 소스포트번호에서 상위 또는 하위 8비트 데이터를 추출한 후 이를 조합하여 중계기포트번호를 생성한 후 이를 주소매핑제어부(110)로 출력하면, 주소매핑제어부(110)가 이를 주소매핑테이블로 주소매핑테이블부(130)에 저장한다.

주소매핑테이블부(130)는 메모리 소자, 하드디스크 어레이 등으로 이루어지는 저장부로 구성될 수 있으며, 주소매핑제어부(110)가 입력하는 주소매핑정보를 주소매핑테이블 형태로 저장한다. 상술한 주소매핑데이블 및 주소매핑테이블의 데 이터구조는 하기의 도 9 및 도 10의 설명에서 더욱 상세히 설명될 것이다.

주소정보삽입부(140)는 네트워크로의 송신 데이터 패킷인 경우에는 데이터 패킷의 소스 주소정보를 중계기의 주소 정보로 대체하여 데이터 패킷의 헤더에 삽입하여 네트워크로 송출하고, 네트워크에서 소스 단말기로 전송되는 수신 데이터 패킷인 경우에는 데이터 패킷의 중계기 주소 정보를 소스단말기의 주소정보로 삽입하여 소스단말기가 포함된 로컬네트워크로 송출한다.

도 5는 도 4의 중계기(100 : 도 6 참조)에서 본원 발명의 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.

도 5를 참조하여 본원 발명의 주소 매핑 과정을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본원 발명의 중계기(100)는 소스단말기(201 : 도 6 참조)로부터 입력되는 송신데이터 패킷을 수신한 후 송신데이터 패킷의 헤더 정보에서 소스단말기의 주소(소스ID), MAC 및 포트번호 정보를 검출한다. 이때, 검출되는 포트번호는 TCP, UDP 또는 CID로서 일반적으로 16비트(bit)로 구성된다. 그리고 소스단말기의 주소(소스ID)는 TCP/IP 프로토콜을 사용하는 데이터 패킷인 경우에는 32비트(bit)를 가지는 소스단말기의 IP가 되며, 특히, 사설IP가 된다. 그리고 ATM 패킷인 경우에는 가상채널주소정보(VPI(Virtual Path Identifier : 16bit), VCI(Virtual Channel Identifier : 16bit), CID(Connection Identifier : 16bit))가 된다. 이때, VPI는 MAC정보에, VCI는 IP에 CID는 포트번호에 대응되는 것으로 가정할 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다(S11).

다음으로, 소스단말기주소(소스ID)에서 호스트를 식별하기 위해 부여된 8비트 데이터비트(bit)를 추출하고, 소스포트번호에서 상위 또는 하위 8비트(bit)를 추출한 후 이를 조합하여 중계기포트번호를 생성한다. 여기서, 소스ID에서 추출되는 소정 데이터비트(bit)는 IP인 경우에는 호스트를 나타내는 하위 8비트(bit)로 선택할 수 있으며, ATM인 경우에는 VCI의 하위 8비트(bit) 또는 상위 8비트(bit) 중 어느 하나의 8비트를 선택할 수 있다. 그리고 소스포트번호에서는 추출되는 데이터는 TCP또는 UDP 또는 CID를 이루는 16비트 중 상위 8비트(bit) 또는 하위 8비트(bit) 중 어느 하나의 데이터 비트(bit)를 선택할 수 있다. 상기 중계기포트번호생성부(120)는 중계기포트번호의 상위 또는 하위 8비트(bit)에 소스단말기 주소 중 호스트식별을 위한 8비트(bit)를 할당하고, 나머지 하위 또는 상위 8비트(bit)에는 상기 소스 단말기의 소스포트번호에서 선택된 8비트(bit)를 할당하는 것에 의해 16비트(bit)의 중계기포트번호를 생성한다(S12).

S12과정에서 상기 소스포트번호가 TCP/IP 프로토콜에 의한 TCP 또는 UDP 포트번호인 경우 중계기포트번호의 상위 또는 하위 8비트(bit)는 소스단말기의 IP중 호스트 식별자인 하위 8비트(bit)가 되고, 중계기포트번호의 나머지 하위 또는 상위 8비트(bit)는 16비트(bit)로 구성되는 소스포트번호에서 추출된 상위 8비트(bit) 또는 하위 8비트(bit) 중 어느 하나의 8비트가 된다.

이와 달리, S12 과정에서 상기 소스포트번호가 ATM 망의 포트번호인 경우 상기 중계기포트번호는 소스단말기의 가상채널식별자(VPI(Virtual Path Identifier)(16bit), VCI(Virtual Channel Identifier)(16bit), CID(Connection Identifier)(16bit))의 조합에 의해 이루어질 수 있다. 이 경우, VPI는 MAC에 대응되고, VCI는 IP에 대응되며, CID는 포트번호에 대응시킬 수 있다. 즉, ATM 망의 경우 중계기포트번호는 CID의 하위 또는 상위 8비트(bit)와 VCI의 상위 또는 하위 8비트(bit)를 조합한 16비트(bit) 데이터를 가지도록 구성될 수 있다. 그러나 상술한 바와 같은 ATM 망의 가상채널의 적용은 사용자에 따라 다양한 방법으로 적용될 수 있다.

다음으로, 상술한 S12과정에 의해서 중계기포트번호가 생성된 후에는 주소매핑제어부(110)는 중계기포트번호를 가지는 중계기주소정보와 소스단말기 주소정보를 매핑한 주소매핑테이블을 생성한 후 이를 주소매핑테이블부에 저장하거나 기 저장된 주소매핑테이블을 갱신(업데이트, update)한다.

이때, 주소매핑테이블은 0 내지 256번의 주소저장 번지를 나타내는 인덱스와, 중계기주소정보와 소스단말기 주소정보, 및 플래그를 가지는 데이터 필드를 가지도록 구성될 수 있다. 여기서, 주소매핑테이블의 이름으로는 상기 소스단말기 주소가 할당되며, 상기 주소매핑테이블에서 상기 소스단말기 정보를 나타내는 인덱스는 소스단말기의 포트번호 중 중계기포트번호를 이루는 8비트(bit) 데이터가 할당되고, 상기 소스단말기 주소 정보 중 소스포트번호를 나타내는 정보는 상기 소스포트번호 중 상기 중계기포트 번호를 이루지 않는 나머지 8비트(bit)정보가 할당된다(S13).

여기서 소스단말기의 소스포트번호를 해석하기 위하여 소스단말기의 소스포트번호의 일부분을 저장할 곳이 필요하게 되는데, 실재 소스포트번호는 16bit로써 32768개가 되며, 상기 인덱스는 이와 같이 소스포트번호를 저장하는 저장장소(주소)를 나타낸다. 그러나 이는 이론적인 수치이며, 하나의 소스단말기(client)가 32768개를 사용한다는 의미는 네트워크세션(network session)을 32768개를 생성한다는 것인데, 실제로 불가능한 수치가 된다. 그리고 로컬네트워크의 소스단말기를 위하여 포트번호의 모든 가능한 값을 할당하게 되면 다른 상위 클래스의 네트워크에서 사용할 포트번호를 할당할 수 없게 됨을 의미한다. 그 이유는 로컬네트워크의 다른 소스단말기를 위해 할당할 포트번호가 없기 때문이다. 따라서 통상적으로 하나의 소스단말기를 위해서는 8비트가 가질 수 있는 256개의 한정된 포트번호만을 할당하게 되며, 이에 의해 0에서 256까지의 할당되고 이에 따라 상기 인덱스는 0에서 256 중의 어느 하나의 값이 지정한다. 즉, 소스포트번호에서 상위 또는 하위 8비트 데이터를 추출하여 인덱스로 설정하는 것은 바로 이러한 이유 때문이다.

S13과정에서의 인덱스 할당의 예를 설명하면, 상기 데이터 패킷이 TCP/IP 데이터 패킷인 경우, 주소매핑테이블의 이름은 소스단말기의 IP 중 호스트 번호가 할당되며, 주소매핑테이블을 이루는 데이터필드의 인덱스로는 소스단말기의 TCP/UDP 포트번호 중 중계기포트번호를 이루는 8비트(bit) 데이터가 할당되고, 상기 소스단말기 주소 정보 중 소스포트번호를 나타내는 정보는 상기 소스포트번호 중 상기 중계기포트 번호를 이루지 않는 나머지 8비트(bit)가 할당된다.

이와 달리, S13과정에서 상기 데이터 패킷이 ATM 데이터 패킷(ATM 셀)인 경우 상기 주소매핑테이블의 이름은 소스단말기의 VCI가 할당되며, 주소매핑테이블을 이루는 데이터필드의 인덱스로는 소스단말기의 CID 중 중계기포트번호를 이루는 8 비트(bit) 데이터가 할당되고, 상기 소스단말기 주소 정보 중 소스포트번호를 나타내는 정보는 상기 소스단말기 CID 중 상기 중계기포트 번호를 이루지 않는 나머지 8비트(bit)가 할당된다.

상술한 S11 내지 S13과정이 본원 발명에서의 중계기의 주소 매핑 방법의 주 처리과정이 된다.

상술한 S11 내지 S13 과정에 의해 중계기포트번호의 생성 및 주소 매핑 절차가 종료된 후, 주소매핑제어부(110)가 중계기포트번호를 가지는 중계기주소정보를 주소정보삽입부(140)로 전송하면, 주소정보삽입부(140)는 송신 데이터 패킷의 헤더의 소스 주소정보를 중계기주소정보로 변경한 후 송신 데이터 패킷을 네트워크로 출력한다(S14).

<실시예>

도 6 내지 도 11은 본원 발명의 중계기가 NAT서버인 경우의 본원 발명의 일 실시 예를 나타낸다.

상술한 NAT은 IP 주소 고갈문제를 줄이기 위한 방법으로서 CIDR과 NAT의 관계를 논의한 RFC 1631의 일반 협약에 설명된 것으로서, 상술한 NAT는 공식적으로 알려진 IP 주소와 사설 IP 주소를 분리함으로써, 네트워크 구축시 많은 량의 공인 IP 주소가 필요하게 되는 문제점을 해결한다. 그리고 CIDR는 공인 IP 주소들을 블록으로 모음으로써, 적은 수의 IP 주소가 소모되도록 한다.

NAT은 외부 네트워크에 알려진 것과 다른 IP 주소를 사용하는 내부 네트워크(로컬 네트워크)에서 IP 주소를 변환한다. 즉, 들어오는 패킷들 상의 공인 IP 주소 를 다시 사설 IP 주소로 변환한다. 이렇게 함으로써 나가거나 들어오는 각 요구들은 주소 변환과정을 반드시 거쳐야 하기 때문에, 보안문제를 확실하게 하는데 도움이 되며, 또한 요구를 제한하거나 인증하고, 또 이전의 요구와 일치시키는 기회를 제공한다.

상술한 도 6 내지 도 11을 참조하여 사설네트워크에 대한 네트워크 주소 번역 서비스를 제공하는 NAT서버(100")에서의 본원발명의 주소 매핑 방법의 적용례를 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본원 발명의 일 실시 예로서 중계기가 사설네트워크의 사설IP를 이용한 인터넷 접속, 보안 서비스 등을 제공하는 RFC 1631에서 규정한 NAT(Network Address Translator)기능을 가지는 NAT서버(100")로 구현된 네트워크 시스템의 구성도이고, 도 7은 상술한 도 6의 중계기(100)의 주소 매핑 방법의 일 예로서, RFC 1631서 규정한 NAT(Network Address Translator)의 프로토콜 스택을 나타내는 도면이다.

도 6에서 사설IP를 가지는 소스단말기(201)들로 구성되는 로컬네트워크(200)가 네트워크 주소 번역(NAT)에 의한 인터넷 서비스를 제공하는 중계기(100)로서의 NAT서버(100")에 의해 PSTN, ATM, 인터넷 망을 포함하는 네트워크(300)에 접속할 수 있도록 구성된다. 여기서, 상술한 NAT서버(100")는 본원 발명에 따르는 주소매핑방법을 수행하게 된다.

그리고 상술한 NAT서버(100")는 도 7에 도시된 바와 같이, NAT 서버 MAC(Media Access Control Protocol), NAT 서버 IP 및 NAT 서버 TCP 포트번호 또는 NAT UDP 포트번호를 소스단말기의 소스 MAC, 소스 IP, 소스 TCP 포트번호 또는 UDP 포트번호를 대응시켜서 소스단말기와 네트워크 사이의 데이터 패킷의 송수신을 중계한다.

도 8은 도 6의 NAT 서버에서의 주소 매핑 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다. 도 6 내지 도 7을 참조하여 도 8의 NAT서버에서의 본원발명에 따르는 주소매핑방법의 처리과정을 설명하면 다음과 같다.

로컬네트워크(200)의 소스단말기(201)로부터 외부 네트워크(300)로 전송되는 데이터 패킷이 수신되면 NAT서버(100")는 수신된 데이터 패킷으로부터 소스단말기(201)의 IP주소(p.p.p.n)와 소스포트번호(H(8bit)L(8bit)를 포함하는 소스단말기 주소정보를 검출한다. 여기서, p.p.p는 사설네트워크 식별자를 나타내며, n은 호스트(소스단말기) 식별자를 나타낸다. 그리고 H는 16비트 소스포트번호 중 상위 8비트를 나타내고, L는 하위 8비트를 나타낸다(S21).

이 후 상술한 NAT서버(100")는 소스단말기(201)의 IP 중 하위 8비트(n)를 중계기포트번호(도 6 내지 도 11에서 NAT서버 포트번호)의 상위 또는 하위 8비트에 할당하고, 소스단말기의 TCP/UDP 포트번호 중 상위 또는 하위 8비트 중 어느 하나를 중계기포트번호의 하위 또는 상위 8비트에 할당하는 것에 의해 중계기포트번호(NAT서버포트번호)를 생성한다. 도 6 내지 도 11에서 소스단말기의 IP중 하위 8비트로 하고, 중계기포트번호의 하위 8비트는 소스포트번호의 상위 8비트로 하여 중계기포트번호(nL)을 생성하였다(S22).

중계기포트번호(nL)가 생성된 후에는 NAT서버(100")는 주소매핑테이블의 주 소매핑정보를 갱신한다(S23).

도 9는 상술한 S23과정에서 NAT서버(100")에 의해 생성되는 주소매핑정보의 데이터를 나타내는 것으로서, 중계기포트번호로서의 NAT서버포트번호(nL)(16bit), 소스단말기 MAC(8byte), 소스단말기 IP(p.p.p.n), 소스포트번호(HL)(16bit), 플래그(flag)(1bit)를 포함한다.

그리고 S23과정에서 생성된 주소매핑정보는 도 10과 같은 데이터 구조를 가지고 주소매핑테이블부(140)에 저장된다. 이를 더욱 상세히 설명하면 주소매핑테이블부의 이름으로는 소스단말기의 IP가 할당되고, 주소매핑테이블부는 0에서 256의 인덱스를 가지며, 이 중 소스단말기의 포트번호 중 하위 8비트(L)(bit)를 인덱스로 할당한다. 인덱스에 의해 구별되는 주소매핑테이블은 소스단말기의 MAC과, 소스포트번호의 상위 8비트(H)(bit) 및 플래그 비트가 저장되는 데이터 구조를 갖는다.

S23과정과 동시에 중계기포트번호가 생성되면, 주소정보삽입부는 송신 데이터패킷의 헤더부에 삽입되는 정보로서 새로이 생성된 NAT서버 포트번호에 대한 첵섬(checksum)을 생성하여 소스 포트번호 및 소스포트번호 첵섬 대신 NAT서버 포트번호와 NAT서버 포트번호에 대한 첵섬 데이터를 삽입한다(S24).

그리고 이와 함께, 중계기 즉, NAT서버(100")의 IP주소에 대한 첵섬(checksum)을 생성한 후, 송신 데이터 패킷의 헤더 정보 중 소스IP 및 소스IP 첵섬 대신 NAT서버(100")의 IP와 NAT서버 IP에 대한 첵섬 데이터를 삽입한다(S25).

NAT서버는 S25과정에 의해 송신 데이터 패킷의 헤더 정보를 변경하는 것에 의해 소스단말기의 송신 데이터 패킷을 자신이 송신하는 것으로 하여 네트워크로 송출한다.

다음으로, 도 12는 도 6의 NAT서버(100")에서 네트워크(300)로부터 수신된 수신 데이터 패킷을 소스단말기로 전송하기 위한 데이터 처리과정을 나타내는 순서도이다.

네트워크(300)로부터 송신 데이터 패킷에 대한 응답으로 소스단말기(201)를 목적으로 하는 수신 데이터 패킷이 수신되면, NAT서버(100")는 헤더정보에서 중계기포트번호(NAT포트번호(nL))를 추출한다(S31).

이후 NAT서버(100")는 주소매핑테이블부에서 중계기포트번호인 NAT서버포트번호 중 소스 단말기의 호스트 IP번호를 나타내는 n을 이용하여 주소매핑테이블을 검색한 후, 중계기포트번호(nL) 중 하위 8비트에 해당하는 인덱스를 가지는 데이터레코드로부터 소스MAC과 소스포트번호의 상위 8비트(H)와 소스MAC을 검출한다. 그리고 소스포트번호의 상위 8비트(H)와 중계기포트번호(NAT포트번호)의 하위 8비트(L)를 조합하여 소스포트번호(HL)을 검출하고, 중계기포트번호의 상위 8비트(n)을 이용하여 소스단말기의 IP(p.p.p.n)를 검출한다(S32).

이 후, S31 및 S32과정에 의해 소스포트번호와 IP가 검색된 후에는 플래그의 유효 여부를 판단한다(S33).

S33과정의 판단 결과, 플래그가 유효한 경우에는 소스포트번호와 소스IP에 대한 첵섬을 생성한 후 수신 데이터 패킷의 헤더정보에서 중계기주소정보를 소스단말기의 소스포트번호와 소스IP 및 소스포트번호와 소스IP에 대한 첵섬으로 대체한 후 로컬 네트워크의 소스단말기(201)로 전송한다(S34, S35).

그리고 S33과정의 판단 결과 플래그가 무효비트를 가지는 경우에는 소스단말깅 목적지의 호스트 또는 서버 사이의 네트워크 세션이 종결된 것으로 판단하여 중계기(NAT 서버(100'))는 수신된 데이터 패킷을 폐기한다(S36).

상술한 처리과정에 의해 NAT서버는 사설IP를 가지는 소스단말기의 데이터 패킷을 네트워크 사이에서 송수신함으로써 사설IP를 가지는 소스단말기들에 대한 인터넷 접속 서비스, 보안 기능 등을 제공하게 되는데, 이때, 본원 발명은 데이터 패킷의 중계시 수신 데이터 패킷에 대한 소스 단말기의 소스주소정보를 용이하게 검색할 수 있도록 함으로써 데이터 패킷의 전달 지연시간을 줄이게 된다.

본원 발명의 실시 예를 나타내는 도 6 내지 도 11의 설명에서, TCP/IP프로토콜을 사용하는 IP망을 그 예로 설명하였으나, 상술한 본원 발명의 설명에서와 같이 본원 발명은 ATM망에도 적용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 물리적인 포트번호를 가지는 데이터 패킷의 중계기에 모두 적용될 수 있다.

상술한 본원 발명은 네트워크와 소스단말기 사이의 데이터 패킷을 중계하는 중계기에서 소스단말기의 데이터 패킷 중계를 위한 주소매핑정보의 검색을 용이하게 함으로써 중계기에서 발생하는 데이터 패킷의 전달지연을 최소로 하여 데이터 전송속도의 저하를 방지하게 된다.

그리고 데이터 패킷의 중계에 있어서 소스포트번호가 실시간으로 업데이트 되므로 포트번호번호의 불일치에 의한 데이터의 손실을 방지함으로써 네트워크에서의 데이터 트래픽 처리율을 향상시키게 된다.

따라서, 본원 발명의 중계기에서의 데이터 패킷의 전달지연을 최소로 하고 포트번호의 불일치에 의한 데이터의 손실을 방지함으로써 양질의 데이터 전송 서비스를 제공할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

또한, 상술한 본원 발명은 중계되는 데이터 패킷의 소스단말기 정보를 용이하게 식별할 수 있으므로, 패킷 요금부과용 데이터 생성 및 클라이언트 관리를 용이하게 하는 효과를 제공한다.

Claims

로컬네트워크를 구성하는 소스단말기와 외부 네트워크 사이에서 송수신 데이터 패킷을 중계하는 중계기의 주소 매핑 장치에 있어서,

상기 소스단말기의 소스포트번호와 상기 소스단말기의 주소를 이루는 데이터 비트 중 소정 데이터 비트를 추출하여 중계기포트번호를 생성하는 중계기포트번호생성부와;

상기 중계기포트번호생성부에서 생성된 중계기포트번호와 중계기주소를 가지는 중계기주소정보와 상기 소스단말기 소스포트번호 및 소스단말기 주소를 가지는 소스단말기 주소정보를 매핑하여 저장하는 주소매핑테이블부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 데이터 패킷이 외부네트워크로의 송신인 경우 데이터 패킷의 소스주소정보를 상기 중계기주소정보로 변경하고, 상기 소스단말기로 전송될 수신 데이터 패킷의 경우에는 상기 소스주소정보를 상기 소스단말기의 주소정보로 변경하는 주소정보삽입부와;

상기 중계기포트번호생성부로 출력하고, 상기 주소매핑테이블부, 상기 주소정보삽입부를 제어하여 상기 중계기의 주소매핑을 제어하는 주소매핑제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 장치.
제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중계기포트번호는,

16비트(bit)로 구성되며, 상기 중계기포트번호의 상위 또는 하위 8비트(bit)는 소스단말기의 주소 정보 중 소스단말기를 식별하기 위한 8비트(bit)가 할당되고, 상기 중계기포트번호의 나머지 하위 또는 상위 8비트(bit)는 상기 소스 단말기의 소스포트번호 중 상위 또는 하위 8비트(bit) 중 어느 하나가 할당되는 것을 특징으로 하는 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 장치.
제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주소매핑테이블은,

상기 주소매핑테이블 이름과, 상기 소스단말기 주소정보의 저장 번지를 나타내는 인덱스와, 상기 중계기포트번호와, 소스단말기 주소정보, 및 플래그를 가지는 데이터 레코드를 가지는 것을 특징으로 하는 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 장치.
제 4항에 있어서, 상기 주소매핑테이블은,

상기 주소매핑테이블의 이름으로는 상기 소스단말기 주소가 할당되며, 상기 인덱스는 소스단말기의 포트번호 중 중계기포트번호를 이루는 8비트(bit) 데이터가 할당되고, 상기 소스단말기 주소정보로는 소스MAC과 상기 소스포트번호 중 상기 중계기포트번호를 이루지 않는 나머지 8비트(bit)가 할당되는 것을 특징으로 하는 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 장치.
제 5항에 있어서, 상기 소스단말기의 주소 정보는,

상기 소스단말기의 IP와 소스단말기의 TCP 또는 UDP 포트번호를 가지는 소스포트번호를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 소스단말기의 주소정보는,

상기 소스단말기의 ATM셀의 가상패스식별자(VPI), 가상컨테이너식별자(VCI), 커넥션식별자(CID)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 장치.
로컬네트워크를 구성하는 소스단말기와 외부 네트워크 사이에서 송수신 데이터 패킷을 중계하는 중계기의 주소 매핑 방법에 있어서,

상기 소스단말기의 송신 데이터 패킷의 소스단말기 주소 정보를 추출하는 소스단말기주소정보검출과정과;

상기 소스단말기의 소스포트번호와 상기 소스단말기의 주소를 이루는 데이터 비트 중 소정 데이터 비트를 추출하여 중계기의 중계기포트번호를 생성하는 중계기포트번호생성과정과;

상기 중계기포트번호생성과정에서 생성된 중계기포트번호를 가지는 중계기주소정보와 상기 소스단말기 주소정보를 매핑하여 저장하는 주소매핑테이블생성과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 방법
제 8 항에 있어서, 상기 주소매핑테이블생성과정 이 후,

상기 중계기포트번호와 상기 중계기주소를 상기 송신 데이터 패킷의 소스주소정보로 삽입하는 소스주소정보삽입과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 방법.
제 8 항 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중계기포트번호는,

16비트(bit)로 구성되며, 상기 중계기포트번호의 상위 또는 하위 8비트(bit)는 소스단말기의 주소 정보 중 소스단말기를 식별하기 위한 8비트(bit)가 할당되고, 상기 중계기포트번호의 나머지 하위 또는 상위 8비트(bit)는 상기 소스 단말기의 소스포트번호 중 상위 또는 하위 8비트(bit) 중 어느 하나가 할당되는 것을 특징으로 하는 데이터 패킷 중계기의 주소 매핑 방법.