KR100737525B1 - 아이피 버전 6 (ＩＰｖ６) 플로우레이블 생성방법 - Google Patents

아이피 버전 6 (ＩＰｖ６) 플로우레이블 생성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IPv6에서 서비스 품질(QoS) 보장을 위하여 IPv6 단말에서 서비스 프로토콜 및 송,수신지 포트 정보 등을 IPv6 패킷의 플로우레이블에 부여하여 새로운 IPv6 플로우레이블을 생성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은, IPv6 단말에서 송신지 IPv6주소, 수신지 IPv6주소, 프로토콜, 송신지 포트 및 수신지 포트 정보로 구성된 5 튜플(tuple) 기반의 플로우를 형성하는 단계; 및 상기 플로우를 기반으로 IPv6 패킷의 헤더에 삽입하기 위한 서비스 프로토콜과 송신지 또는 수신지 포트 정보를 포함하는 플로우레이블을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 플로우레이블을 이용하여 망 장치에서 서비스 품질을 차별화 할 수 있는 다양한 방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.
IPv6, 플로우레이블, 서비스 품질(QoS), 차별화서비스, 프로토콜, 포트

Description

아이피 버전 6 (ＩＰｖ６) 플로우레이블 생성방법{Generation Method of IPv6 Flow Label}
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 IPv6 망의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 플로우레이블이 생성된 IPv6 헤더의 상세구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 플로우레이블 생성시 이용되는 필드값을 도시한 예시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : IPv6 헤더 110 : 버전 필드
120 : 트래픽 클래스 필드 130 : 플로우레이블
140 : 페이로드 길이 필드 150 : 다음 헤더 필드
160 : 홉 카운트 정보 필드 170 : 송신지 주소
180 : 수신지 주소
본 발명은 아이피 버전 6(이하, IPv6이라 함) 플로우레이블(flow label) 생성방법에 관한 것으로서, 특히 IPv6에서 서비스 품질(QoS) 보장을 위하여 IPv6 단말에서 서비스 프로토콜 및 송,수신지 포트 정보 등을 기초로 새로운 IPv6 플로우레이블을 생성하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 아이피 버전4(이하, IPv4라 함) 주소체계에서는 송신지에서 수신지로 흘러가는 데이터스트림(data stream)을 구분하기 위해 송신지 IP주소, 수신지 IP주소, TCP/UDP(Transmission Control Protocol/User Datagram Protocol) 등의 프로토콜 필드, 송신지 포트, 수신지 포트 등으로 구성된 5가지 튜플(tuple) 기반의 플로우를 정의하고 있으며, 이와 더불어 서비스 타입(ToS:Type of Service) 필드나 차별화 서비스를 위한 차별화 서비스 코드 포인트(DSCP:DiffServ Code Point) 필드를 이용한 서비스 품질(이하, QoS라 함) 차별화를 통하여 플로우 기반의 QoS 보장과 서비스 차별화 정책을 제공하고 있다.
인터넷의 발전에 따라 IPv4에서 IPv6로 망의 진화가 이루어질 때, IPv6 망 장치에서도 IPv4 망 장치에서 처리하던 인터넷 QoS 보장을 처리할 수 있도록 하고 있다. 하지만, IPv6의 경우 다양한 헤드들이 연결 고리 기반으로 중첩되어 붙고 송신지/수신지 프로토콜과 포트를 찾기 위하여 여러 단계의 헤드 찾는 작업을 거쳐야 하는 번거로움으로 인하여 고속화된 하드웨어 처리를 어렵게 한다. 이를 해결하기 위하여 IPv6 헤드에서는 기존 IPv4에서 제공하던 차별화 서비스를 제공을 위해 1바이트의 트래픽클래스(Traffic Class)를 지원하고 있으며, 보다 단순하게 송신지 IPv6주소, 수신지 IPv6주소 및 플로우를 구분할 수 있는 20비트로 구성된 플로우레 이블의 3 튜플 정보를 이용하도록 하고 있다. 이러한 20 비트의 플로우레이블을 이용하면 중계 망 장치에서는 동일한 3 튜플을 동일한 형식대로 처리하기 때문에 5 튜플을 찾기 위하여 여러 헤드정보를 찾던 오버헤드를 줄일 수 있는 장점을 제공한다.
이와 같이 단순화된 플로우레이블은 망 장치에서 IPv6 헤드가 다중으로 붙은 패킷을 수신할 때, 사용자 프로토콜 데이터 앞에 붙게 되는 TCP/UDP 등의 프로토콜과 프로토콜 송,수신지 포트 등의 정보를 헤드마다 찾지 않고, 플로우레이블을 통하여 각 스트림을 구분할 수 있도록 한다. 하지만, 플로우레이블은 단말에서 붙여주는 값으로 초기에 네트워크 장치에서는 알 수 없을 뿐만 아니라, 네트워크 장치에서 수정하거나 변경할 수 없어서 단말과 네트워크 장치에서 상호간 특별한 시그널링 없이는 QoS를 보장하기는 어렵다.
한편, 20비트의 플로우레이블을 사용하기 위하여 단말에서 자원 예약 프로토콜(RSVP:Resource Reservation Protocol)을 동작시켜 플로우레이블을 생성하여 네트워크 서비스 품질 보장을 미리 설정하거나 혹은 첫 번째 패킷을 전송할 때 요구되는 서비스 품질 보장의 값들을 기록하여 내부적으로 제어신호가 처리된 것처럼 하는 방법을 사용할 수도 있다. 하지만, 현재까지 연구되고 있는 기술들은 인터넷의 주소체계가 IPv6로 빠르게 변환되지 못한 것뿐만 아니라, 실제 IPv4 망에서조차 플로우 기반의 인터넷 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위하여 백본 라우터에서 많은 플로우들의 처리와 플로우 집성(Aggregation) 문제와, 주기적으로 재전송하는 플로우 리프레쉬(Refresh) 메시지들의 처리 오버헤드 등의 문제들이 나타나 현시점에서 사용하기는 어렵다.
또한, 단말에서 IPv6의 헤드를 형성할 때 각 세션을 구별하기 위하여 형성하는 5 튜플 정보로 구성된 플로우를 형성하는데, 이때 5 튜플 정보를 3 튜플로 처리할 수 있도록 새롭게 정의된 필드가 플로우레이블이지만, 플로우레이블을 이용하여 플로우 별 서비스 품질 정도를 예약하고자 한다면 망 장치의 오버헤드가 증가하게 되고 백본으로 갈수록 처리하기 어려워진다.
QoS 보장을 위한 IP 패킷 분류에 관하여, 한국 특허공개공보 제2004-54110호(명칭:튜플 공간 검색 기반의 IP 패킷 분류장치 및 분류방법)에 IP 패킷 헤더로부터 목적지 주소(DA) 및 발신지 주소(SA)를 조합하여 IP 패킷을 분류하는 장치 및 방법이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 특허공개공보 제2003-89747호(명칭:차등화된 QoS 서비스를 제공하는 라우터 및 그것의 고속 IP 패킷 분류방법)에 플로우 테이블을 저장하는 내부 캐쉬 메모리를 두어 테이블 엔트리를 관리함으로써 빠른 플로우 검색을 수행하여 패킷 분류 속도를 향상시키는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기 선행특허에서는 입력 패킷 분류작업을 위하여 2차원 튜플을 만들고 해쉬처리하여 검색시간을 단축시키거나 플로우테이블을 내부 캐쉬에서 검색함으로써 패킷 분류속도를 향상시키고자 하는 것이며, IPv6 단말에서의 새로운 플로우레이블 생성에 대해서는 기재하고 있지 않다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, IPv6 단말에서 서비스 프로토콜 및 송,수신지의 포트 정보를 플로우레이블에 기록하여 전송함으로써 IPv6 네트워크 장치에서 플로우레이블을 쉽게 분석하여 차별화 서비스를 제공하고 차별화 서비스의 세밀화 정도를 확장시키도록 하는 QoS 차별화를 위한 IPv6 플로우레이블 생성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 IPv6 플로우레이블 생성방법은, IPv6 단말에서 송신지 IPv6주소, 수신지 IPv6주소, 프로토콜, 송신지 포트 및 수신지 포트 정보로 구성된 5 튜플(tuple) 기반의 플로우를 형성하는 단계; 및
상기 형성된 플로우를 기반으로 원하는 4튜플 정보를 매핑하기 위한 IPv6 패킷의 헤더에 삽입되는 플로우레이블을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 플로우레이블은 프로토콜 필드, 포트 필드 및 상기 포트 필드를 송신지 포트를 이용할지 수신지 포트로 이용할지 결정하는 SD 필드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 프로토콜 필드는 3비트의 서비스 프로토콜 값을 갖으며, 상기 SD 필드는 1비트로, 상기 송신지 또는 수신지 포트 필드 16비트로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 서비스 프로토콜은, UDP, TCP, SCTP, DCCP 또는 특정 제어용 프로토콜을 포함하는 그룹에서 선택되는 하나의 프로토콜인 것이 바람직하다.
본 발명은 QoS 차별화를 위한 IPv6 플로우레이블 생성방법을 제공한다. 본 발명에서는 IPv6 단말기에서 플로우레이블을 생성할 때 송신지나 수신지의 포트 정 보의 의미를 플로우레이블에 기록하여 전송함으로써 네트워크 장비에서 응용프로그램을 쉽게 확인하도록 하여 응용 프로그램간 차별화된 서비스를 제공할 수 있도록 하는 IPv6 플로우레이블을 생성한다.
특히, 본 발명에서는 IPv6 네트워크에서 차별화 서비스를 위한 트래픽 클래스를 이용하며, 이를 세분화하기 위하여 플로우레이블 필드를 나누어 송신지나 목적지 포트 정보를 담아오게 함으로써 망의 라우터와 같은 장치에서 송신지나 목적지 프로토콜 및 포트 정보를 찾기 위하여 여러 헤드를 찾아 다닐 필요 없이 플로우레이블을 분석함으로 쉽게 4 튜플 정보 기반의 해당 플로우로 분류할 수 있는 장점이 있으며, 차별화 서비스의 차별화 정도를 세밀하게 할 수 있도록 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 그에 대한 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 IPv6 플로우레이블이 포함된 IPv6 패킷을 이용하는 IPv6 망 구성도이다.
도 1을 참조하면, IPv6 주소체계를 사용하는 다수의 IPv6 단말(10)(30)이 각각의 L2 스위치(21)(23)을 통해 IPv6 네트워크(20)와 연결된다. 상기 IPv6 네트워 크(20)에는 다수의 IPv6 라우터(22)와 IPv6 단말(10,30)의 애그리게이션(Aggregation)을 위한 L2 스위치(또는 L3 스위치)(21,23)가 존재한다. IPv6 망에서의 데이터 통신은 기존의 IPv4 망에서와 동일하고, 다만 주소체계가 바뀌어서 그 부분의 처리가 틀려진다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 플로우레이블이 생성된 IPv6 헤더의 상세구조도이고, 도 3은 본 발명에 따른 플로우레이블 생성시 이용되는 필드값을 도시한 예시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 IPv6 헤드(100)는 4비트(bit)의 버전정보(110), 1바이트(byte)의 트래픽 클래스(Traffic Class)(120), 20비트의 플로우레이블(130), 데이터 페이로드의 길이(140), 연결된 다음 헤드 정보(150), 현재의 패킷이 흘러갈 수 있는 홉 카운트를 표시하는 홉 리미트(Hop Limit)(160), 송신지 IPv6 주소필드(170), 수신지 IPv6 주소필드(180)로 구성된다.
본 발명에서는 IPv6 단말에서 IPv6의 헤더를 형성할 때 각 플로우를 나눌 수 있는 5 튜플 정보를 바탕으로 원하는 4 튜플 정보로 매핑하여 IPv6의 첫 번째 헤더 정보만 보더라도 4 튜플 정보를 찾을 수 있도록 한다. 이 경우 5 튜플을 4 튜플로 매핑하는데 이용되는 TCP/UDP(Transmission Control Protocol/User Datagram Protocol) 헤드(200)는 각 전송방식에 따라 헤드 정보는 차이가 나지만, 기본적으로 송신지 응용 프로그램에서 이용하는 송신지 포트(210) 또는 수신지 응용프로그 램에서 이용하는 수신지 포트(220)를 포함하고 있다.
이러한 각 정보들을 이용하여 IPv6 단말에서 20비트의 플로우레이블(130)을 만들고자 할 때, 예를 들어 3비트의 프로토콜 필드(131), 1비트의 SD 필드(132), 그리고 16비트의 송신지 또는 수신지 포트 필드(133)로 나누어 형성한다. 각 필드의 내용들은 도 3에서 표현하고 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 IPv6 플로우레이블(130)은 상기한 바와 같이 프로토콜 필드(131), SD 필드(132) 및 송신지 또는 수신지 포트 필드(133)으로 구성되며, 상기 포트 필드(133)는 SD필드(132)의 값에 따라 TCP/UDP 헤드의 송신지(Source) 포트(210)를 이용할지 수신지(Destination) 포트(220)를 이용할지 결정된다. 도면에는 일례로서 각 필드별 비트수가 도시되어 있으나 이러한 비트수는 필드별로 다르게 구현될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일례로서 3비트의 프로토콜 필드(131)에서는 만약 사용하고 싶지 않을 경우는 예를 들어, 0(즉, '000')(301)의 값을 기록하고, 현재 많이 사용하고 있는 UDP의 경우 1('001')(302)로 기록하며, TCP의 경우 값을 2('010')로 기록하며, 향후 많이 사용이 될 SCTP(Stream Control Protocol)의 경우 3('011')으로 기록하며, DCCP(datagram Congestion Control Protocol)의 경우는 4('100')로 표현하도록 하며, 다른 프로토콜에 대하여 5('101') 또는 6('110') 등으로 표현하고, 특별한 제어(Control)용 의미를 부여할 경우 7('111')로 표현하도록 설정을 한다. 상기한 각 프로토콜의 의미 부여는 일례에 불과하며 다양하게 구 현될 수도 있다. 예를 들어 도면에 UDP의 경우 1('001')로 기록하고, TCP의 경우 2('010')로 기록한 것으로 도시되어 있으나, UDP의 경우 2('010')로, TCP의 경우 1('001')로 기록할 수도 있다. 이러한 기록은 다른 프로토콜의 경우에도 적용될 수 있다.
또한, SD 필드(132)의 경우 송신지(Source) 프로토콜 필드의 포트인지 목적지(Destination) 프로토콜 필드의 목적지인지를 구분하기 위해 사용되며, 예를 들어, 송신지 프로토콜 필드의 경우 0(301)의 값을 채우게 되며, 수신지 프로토콜 필드의 내용이 포함된 경우 1(302)의 값을 기록할 수 있으며, 반대의 경우도 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 IPv6 단말에서 IPv6의 헤드를 형성할 때 각 플로우를 나눌 수 있는 5 튜플 정보를 바탕으로 원하는 4 튜플 정보로 매핑함으로써 IPv6 첫 번째 헤드정보만 보더라도 4 튜플 정보를 찾을 수 있다.
또한, 20비트의 플로우레이블을 이용하므로 16비트의 송신지 또는 수신지 프로토콜 필드 모두를 포함할 수 없는 문제가 있지만 특별한 신호 프로토콜 없이 망 장치에서 세밀한 분류를 가능하게 함으로 향후 서비스 다양화와 서비스 별 차별화를 요구할 경우 적절하게 대처할 수 있다.
상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기 술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 네트워크 내부에 포함된 망 장치와 단말간 프로토콜을 정의함으로 플로우에 포함된 송수신지 정보를 바탕으로 스트림에 대한 플로우를 구분할 때 송신지 IPv6주소, 수신지 IPv6주소, 트래픽 클래스, 및 프로토콜, 송신지, 수신지 정보가 포함된 플로우레이블을 이용하여 다양한 분류가 가능하며, 망 장치에서 서비스 품질을 차별화 할 수 있는 다양한 방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 특별한 신호 프로토콜 없이 망 장치에서 세밀한 분류를 가능하게 함으로 향후 서비스 다양화와 서비스 별 차별화를 요구할 경우 적절하게 대처할 수 있는 장점을 제공한다.
나아가, 본 발명에 따르면, 망 사업자의 관점에서 볼 경우에도 서비스 품질보장을 위하여 시그널링에 의하여 형성된 플로우레이블들은 관리가 어려울 뿐만 아니라 사업자 관점의 제어를 하기가 쉽지 않지만, 제안된 방법을 적용하면 중앙에서 쉽게 확인 가능한 플로우레이블로 생성하게 함으로 다양한 응용 서비스를 제공할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. IPv6 단말에서 송신지 IPv6주소, 수신지 IPv6주소, 프로토콜, 송신지 포트 및 수신지 포트 정보로 구성된 5 튜플(tuple) 기반의 플로우를 형성하는 단계; 및
    상기 형성된 플로우를 기반으로 원하는 4튜플 정보를 매핑하기 위한 IPv6 패킷의 헤더에 삽입되는 플로우레이블을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 플로우레이블은 프로토콜 필드, 포트 필드 및 상기 포트 필드를 송신지 포트를 이용할지 수신지 포트로 이용할지 결정하는 SD 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 IPv6 플로우레이블 생성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로토콜 필드는 3비트의 서비스 프로토콜 값을 갖으며, 상기 SD 필드는 1비트로, 상기 송신지 또는 수신지 포트 필드 16비트로 구성됨을 특징으로 하는 IPv6 플로우레이블 생성방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 서비스 프로토콜은, UDP, TCP, SCTP, DCCP 또는 특정 제어용 프로토콜을 포함하는 그룹에서 선택되는 하나의 프로토콜인 것을 특징으로 하는 IPv6 플로우레이블 생성방법.
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