KR100731230B1

KR100731230B1 - 라우터의 폭주 방지 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100731230B1
Application number: KR1020010075326A
Authority: KR
Inventors: 신영수
Original assignee: 엘지노텔 주식회사
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2007-06-21
Also published as: KR20030044531A; US20030103458A1

Abstract

본 발명은 패킷의 프로토콜 타입에 따라 동적으로 RED(Random Early Detection)/WRED(Weighted Random Early Detection)를 적용시켜 폭주를 방지할 수 있도록 하는 라우터의 폭주 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래 폭주를 방지하기 위한 RED/WRED는 TCP 트래픽처럼 폭주가 발생할 때까지 윈도 크기를 늘려가는 TCP 프로토콜 망에서는 포괄적 동기화를 방지하여 효율적으로 동작하게 되나, TCP 트래픽 이외의 트래픽을 처리할 경우에는 버퍼 오버플로우가 발생하기 전에 패킷을 버리게 되어 단순히 시스템에 있는 패킷 버퍼의 크기를 줄이는 효과만을 가지게 되므로, 망의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 IP 패킷의 프로토콜 타입에 따라 IP 패킷의 프로토콜 타입이 TCP 프로토콜인 경우에만 RED/WRED를 적용시킴으로써, 망의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

라우터의 폭주 방지 장치 및 방법{Congestion Prevention Apparatus and Method of Router}

도 1은 본 발명에 따른 라우터의 폭주 방지 장치의 구성을 예시적으로 보인 간략도.

도 2는 본 발명에 적용되는 IP 패킷의 구성을 보인 도.

도 3은 본 발명에 따른 라우터의 폭주 방지 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10. IP 패킷 수신부, 20. 제어부,

30. 스위치, 40. IP 패킷 송신부,

50. 모니터링부, 60. RED/WRED 적용부,

70. RED/WRED 적용 결정부, 80. 프로토콜 타입 구별부,

90. 버퍼부

본 발명은 라우터의 폭주 방지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 패킷의 프로토콜 타입에 따라 동적으로 RED(Random Early Detection)/WRED(Weighted Random Early Detection)를 적용시켜 폭주를 방지할 수 있도록 하는 라우터의 폭주 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 라우터라 함은 전용 회선을 통해 LAN(Local Area Network)에 접속된 여러 시스템들이 동시에 인터넷을 사용할 수 있도록 하는 장치로서, 목적지까지 데이터가 전달될 수 있도록 하는 기능을 수행하며, 2개 이상의 네트워크를 접속할 때 사용되어 상호간의 데이터를 중계한다.

여기서, 라우터는 패킷을 목적지까지 전달하기 위해서 라우팅 정보를 이용하여 어느 노드에 전달하는 가를 각 노드가 판단할 수 있게 하고, 그 정보에 따라서 패킷을 전달하게 되는 데, 포트의 외부로 송신될 패킷을 처리하는 버퍼에 트래픽이 많아 버퍼에 오버플로우(Over Flow)가 발생될 경우에는 버퍼에 입력되는 패킷을 드롭(Drop)시키게 된다.

전술한 바와 같이, 라우터에서 패킷을 드롭시키게 되면, 라우터 장치에 연결되어 있는 단말에 구현되어 있는 TCP(Transmission Control Protocol)는 TCP/IP(Internet Protocol) 트래픽 특성(Slow Start and Exponential Back-off)에 따라 전송하는 패킷의 수를 최소 패킷인 하나의 패킷으로 줄이게 되어 라우터로 들어가는 입력을 줄인다.

전술한 바와 같이, 종래에는 폭주로 인한 버퍼 오버플로우가 발생했을 때 드롭된 패킷이 속하는 모든 TCP 단말이 윈도 크기(Window Size)를 줄이는 포괄적 동기화(Global Synchronization)가 발생하여 트래픽이 일시에 감소하여서 출력 대역폭을 제대로 활용하지 못하게 되어 자원이 낭비되는 문제점이 있다.

전술한 바와 같은, 포괄적 동기화로 인한 자원 낭비를 방지하기 위한 방법으로 종래에는 버퍼 오버플로우로 인해 모든 TCP 단말 또는 커넥션에서 패킷 드롭이 발생하기 전에 일부 커넥션(connection)에서만 윈도 크기를 줄여 버퍼가 오버플로우되는 것을 방지하는 RED(Random Early Detection) 방법과 WRED(Weighted Random Early Detection) 방법이 제안되어 있다.

전술한, RED 방법은 모든 커넥션들에 대해 버퍼 크기에 대한 임계치(Threshold)를 일정하게 미리 설정하고, 버퍼의 현재 평균 사이즈와 임계치를 비교 분석했을 때, 버퍼의 현재 평균 사이즈가 임계치를 넘어서면 해당 버퍼에 입력될 패킷을 임의로 드롭시킴으로써, 전체 커넥션들이 아닌 일부 커넥션에서만 윈도 크기를 줄여 버퍼 오버플로우가 발생되지 않게 한다.

그리고, WRED 방법은 패킷이 속하는 순위(Precedence) 또는 DSCP(Diff Serve Code Point) 값에 따라서 서로 다른 임계치를 미리 설정하고, 버퍼의 현재 평균 사이즈와 버퍼에 입력될 패킷의 순위 또는 DSCP 값에 따라 설정된 임계치를 비교 분석했을 때, 버퍼의 현재 평균 사이즈가 버퍼에 입력될 패킷의 순위 또는 DSCP 값에 따라 설정된 임계치를 넘어서면 해당 버퍼에 입력될 패킷을 임의로 드롭시킴으로써, 전체 커넥션들이 아닌 일부 커넥션에서만 윈도 크기를 줄여 버퍼 오버플로우가 발생되지 않게 한다.

이상에서 살펴본 바와 같은, RED 방법과 WRED 방법은 TCP 트래픽처럼 폭주가 발생할 때까지 윈도 크기를 늘려가는 TCP 프로토콜 망에서는 포괄적 동기화를 방지하여 효율적으로 동작하게 된다.

그러나, ICMP(Internet Control Message Protocol), UDP(User Datagram Protocol) 등과 같은 TCP 트래픽 이외의 트래픽을 처리할 경우에는 버퍼 오버플로우가 발생하기 전에 패킷을 버리게 되어 단순히 시스템에 있는 패킷 버퍼의 크기를 줄이는 효과만을 가지게 되므로, 망의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 버퍼에 입력될 패킷의 프로토콜 타입에 따라 RED/WRED를 동적으로 적용시켜 패킷을 드롭시킴으로써, 망의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 라우터의 폭주 방지 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 라우터의 폭주 방지 장치는, 스위치로부터 수신받은 IP 패킷의 프로토콜 타입을 구별하는 프로토콜 타입 구별부와; 상기 프로토콜 타입 구별부에서 구별된 프로토콜 타입에 따라 RED/WRED를 적용할 지를 결정하는 RED/WRED 적용 결정부를 구비하여 이루어진다.

한편, 본 발명에 따른 라우터의 폭주 방지 방법은, 수신받은 IP 패킷의 헤더에 포함되어 있는 프로토콜 필드를 분석하여 상기 IP 패킷의 프로토콜 타입을 구별하는 과정과; 상기 구별된 IP 패킷의 프로토콜 타입에 따라 RED/WRED를 동적으로 적용시키는 과정으로 이루어진다.

여기서, 상기 RED/WRED를 동적으로 적용시키는 과정은, 상기 구별된 IP 패킷의 프로토콜 타입이 TCP 프로토콜인 지를 판단하는 과정과; 상기 판단결과 상기 구별된 IP 패킷의 프로토콜 타입이 TCP 프로토콜인 경우에는 RED/WRED를 적용하여 버퍼의 현재 평균 크기와 임계치에 따라 패킷을 드롭시키는 과정과; 상기 판단결과 상기 구별된 IP 패킷의 프로토콜 타입이 TCP 프로토콜이 아닌 경우에는 상기 버퍼의 현재 평균 크기만 변경시키고 상기 수신받은 IP 패킷을 상기 버퍼에 입력시키는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라우터의 폭주 방지 장치 및 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 라우터의 폭주 방지 장치의 구성을 예시적으로 보인 간략도로, IP 패킷 수신부(10)와, 제어부(20)와, 스위치(30)와, IP 패킷 송신부(40)와, 버퍼부(90)를 구비하여 이루어진다.

이와 같은 구성에 있어서, IP 패킷 수신부(10)는 IP 패킷을 수신받아 스위치(30)로 인가한다.

제어부(20)는 시스템 전체 동작을 제어한다.

스위치(30)는 IP 패킷 수신부(10)로부터 인가받은 IP 패킷을 IP 패킷 송신부(40)로 전달한다.

IP 패킷 송신부(40)는 모니터링부(50)와 RED/WRED 적용부(60)로 이루어지며, 스위치(30)로부터 인가받은 IP 패킷의 라우팅 정보에 따라 IP 패킷을 해당 버퍼에 입력한다.

전술한, 모니터링부(50)는 제어부(20)의 제어하에 RED/WRED 적용부(60)를 제어하고, RED/WRED 적용부(60)로 인가되는 IP 패킷의 수를 카운트하며, QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해 커넥션이 만들어질 때 합의된 이상으로 데이터를 보내는 플로우를 모니터링한다.

RED/WRED 적용부(60)는 스위치(30)로부터 수신받은 IP 패킷의 프로토콜 타입을 구별하여 스위치(30)로부터 수신받은 IP 패킷의 프로토콜 타입이 TCP 프로토콜인 경우에는 '1'로 세팅된 플래그를 수신받은 IP 패킷에 첨부하고, 수신받은 IP 패킷의 프로토콜 타입이 TCP 프로토콜이 아닌 경우에는 '0'으로 세팅된 플래그를 수신받은 IP 패킷에 첨부하는 프로토콜 타입 구별부(80)와, 프로토콜 타입 구별부(80)로부터 전달받은 IP 패킷에 첨부되어 있는 플래그의 값에 따라 RED/WRED를 적용할 지를 결정하는 RED/WRED 적용 결정부(70)를 구비하여 이루어진다.

여기서, RED/WRED 적용 결정부(70)는 프로토콜 타입 구별부(80)로부터 전달받은 IP 패킷에 첨부되어 있는 플래그의 값이 '1'로 세팅되어 있는 경우에는 RED/WRED를 적용시키고, 프로토콜 타입 구별부(80)로부터 전달받은 IP 패킷에 첨부되어 있는 플래그의 값이 '0'으로 세팅되어 있는 경우에는 RED/WRED를 적용시키지 않는다.

한편, 버퍼부(90)는 IP 패킷 송신부(40)로부터 입력받은 IP 패킷을 회선으로 전송한다.

도 2는 본 발명에 적용되는 IP 패킷의 구성을 보인 도로, IP 패킷은 헤더부(a)와 데이터부(b)로 이루어지는 데, 헤더부에는 현재 IP 버전을 나타내는 버전 필드, 헤더의 전체 길이를 나타내는 IHL(Internet Header Length) 필드, 서비스 형태를 나타내는 TOS(Type of Service) 필드, IP 패킷의 총 길이를 바이트 수로 나타낸 총 길이 필드, 호스트에서 보내는 패킷 각각을 식별하기 위해서 패킷마다 유일한 값으로 세팅되는 식별 번호 필드, 'M 프레그먼트(more fragment)'를 나타낼 때 사용되는 플래그 필드, 본래의 패킷에서 이 프레그먼트가 어느 정도의 오프셋을 갖는가를 나타내는 분할 오프셋 필드, 패킷이 통과할 수 있는 라우터 수의 상한선을 나타내는 TTL(Time to Live) 필드, IP에게 데이터 전송 요청을 한 프로토콜을 나타내는 프로토콜 필드, 에러 발생 여부를 판단할 때 사용되는 헤더 검사합 필드, 발신 IP 주소 필드, 착신 IP 주소 필드, 가변 길이의 선택 정보를 갖는 옵션 필드로 이루어진다.

도 3은 본 발명에 따른 라우터의 폭주 방지 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

우선, 라우터의 IP 패킷 송신부(40)에서 스위치(30)로부터 전송할 IP 패킷을 수신받으면(S10), RED/WRED 적용부(60)의 프로토콜 타입 구별부(80)에서 수신받은 IP 패킷의 헤더에 포함되어 있는 프로토콜 필드를 분석하여, 수신받은 IP 패킷의 프로토콜이 TCP 프로토콜인 지를 판단한다(S12).

상기한 과정 S12의 판단결과 수신받은 IP 패킷의 프로토콜이 TCP 프로토콜인 경우에는, 수신받은 IP 패킷의 프로토콜이 TCP 프로토콜임을 나타내기 위해 플래그를 '1'로 세팅하고, '1'로 세팅된 플래그를 수신받은 IP 패킷에 첨부하여 RED/WRED 적용 결정부(70)로 인가한다(S14).

한편, 상기한 과정 S12의 판단결과 수신받은 IP 패킷의 프로토콜이 TCP 프로토콜이 아닌 경우에는, 수신받은 IP 패킷의 프로토콜이 TCP 프로토콜 이외의 프로토콜임을 나타내기 위해 '0'으로 세팅된 플래그를 수신받은 IP 패킷에 첨부하여 RED/WRED 적용 결정부(70)로 인가한다(S16).

이후, 상기한 과정 S14 또는 과정 S16을 통해 프로토콜 타입 구별부(80)로부터 IP 패킷을 인가받은 RED/WRED 적용 결정부(70)는 프로토콜 타입 구별부(80)로부터 인가받은 IP 패킷에 RED/WRED를 적용하는 지를 판단한다(S18).

상기한 과정 S18에서 프로토콜 타입 구별부(80)로부터 인가받은 IP 패킷에 RED/WRED를 적용하는 지에 대한 여부는 인가받은 IP 패킷에 첨부되어 있는 플래그의 값에 따라 결정되는 데, 인가받은 IP 패킷에 첨부되어 있는 플래그의 값이 '1'로 세팅되어 있는 경우에는 인가받은 IP 패킷에 RED/WRED를 적용시키고, 인가받은 IP 패킷에 첨부되어 있는 플래그의 값이 '0'으로 세팅되어 있는 경우에는 인가받은 IP 패킷에 RED/WRED를 적용시키지 않는다.

따라서, 상기한 과정 S18의 판단결과 인가받은 IP 패킷에 RED/WRED를 적용하는 경우에는, RED/WRED를 적용하여 포괄적 동기화가 발생하는 것을 방지한다(S20).

즉, 라우터에 RED이 구현되어 있는 경우에는 상기한 과정 S10에서 수신받은 IP 패킷이 입력될 버퍼의 현재 평균 크기가 임계치를 넘어섰는 지를 판단하여, 상기한 과정 S10에서 수신받은 IP 패킷이 입력될 버퍼의 현재 평균 크기가 임계치를 넘어선 경우에는, 상기한 과정 S10에서 수신받은 IP 패킷을 드롭시키고, 상기한 과정 S10에서 수신받은 IP 패킷이 입력될 버퍼의 현재 평균 크기가 임계치를 넘어서지 않은 경우에는, 상기한 과정 S10에서 수신받은 IP 패킷을 해당 버퍼에 입력시킨다.

한편, 라우터에 WRED이 구현되어 있는 경우에는 상기한 과정 S10에서 수신받은 IP 패킷이 입력될 버퍼의 현재 평균 크기가 해당 버퍼에 입력될 패킷의 순위 또는 DSCP 값에 따라 설정된 임계치를 넘어섰는 지를 판단하여, 상기한 과정 S10에서 수신받은 IP 패킷이 입력될 버퍼의 현재 평균 크기가 해당 버퍼에 입력될 패킷의 순위 또는 DSCP 값에 따라 설정된 임계치를 넘어선 경우에는, 상기한 과정 S10에서 수신받은 IP 패킷을 드롭시키고, 상기한 과정 S10에서 수신받은 IP 패킷이 입력될 버퍼의 현재 평균 크기가 해당 버퍼에 입력될 패킷의 순위 또는 DSCP 값에 따라 설정된 임계치를 넘어서지 않은 경우에는, 상기한 과정 S10에서 수신한 IP 패킷을 해당 버퍼에 입력시킨다. 여기서, 버퍼에 입력된 IP 패킷은 회선(Line)으로 전송된다.

한편, 상기한 과정 S18의 판단결과 인가받은 IP 패킷에 RED/WRED를 적용시키지 않는 경우에는, 버퍼의 현재 평균 크기를 변경시키고(S22), 상기한 과정 S10에서 수신한 IP 패킷을 해당 버퍼에 입력시킨다(S24).

상기한 과정 S22에서 IP 패킷이 TCP 트래픽이 아닌 경우에도 버퍼의 현재 평균 크기를 변경시키는 이유는, 이후에 수신되는 TCP 트래픽을 처리할 때 보다 정확한 버퍼의 현재 평균 크기에 의해 RED/WRED가 적용될 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명의 라우터의 폭주 방지 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 라우터의 폭주 방지 방법에 따르면, 수신받은 IP 패킷의 프로토콜 타입을 분석하여, 수신받은 IP 패킷의 프로토콜 타입이 TCP 프로토콜인 경우에만 RED/WRED를 적용시키고, IP 패킷의 프로토콜 타입이 TCP 프로토콜 이외의 프로토콜인 경우에는 버퍼의 현재 평균 크기만을 변경한 후 수신받은 IP 패킷을 버퍼에 입력시킴으로써, 망의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims

스위치로부터 수신받은 IP 패킷의 프로토콜 타입을 구별하는 프로토콜 타입 구별부와;

상기 프로토콜 타입 구별부에서 구별된 프로토콜 타입에 따라 RED/WRED를 적용할 지를 결정하는 RED/WRED 적용 결정부를 구비하여 이루어지는 라우터의 폭주 방지 장치.
수신받은 IP 패킷의 헤더에 포함되어 있는 프로토콜 필드를 분석하여 상기 IP 패킷의 프로토콜 타입을 구별하는 과정과;

상기 구별된 IP 패킷의 프로토콜 타입에 따라 RED/WRED를 동적으로 적용시키는 과정으로 이루어지는 라우터의 폭주 방지 방법.
제 2항에 있어서, 상기 RED/WRED를 동적으로 적용시키는 과정은,

상기 구별된 IP 패킷의 프로토콜 타입이 TCP 프로토콜인 지를 판단하는 과정과;

상기 판단결과 상기 구별된 IP 패킷의 프로토콜 타입이 TCP 프로토콜인 경우에는 RED/WRED를 적용하여 버퍼의 현재 평균 크기와 임계치에 따라 패킷을 드롭시키는 과정과;

상기 판단결과 상기 구별된 IP 패킷의 프로토콜 타입이 TCP 프로토콜이 아닌 경우에는 상기 버퍼의 현재 평균 크기만 변경시키고 상기 수신받은 IP 패킷을 상기 버퍼에 입력시키는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 라우터의 폭주 방지 방법.