KR100794367B1 - 차등서비스를 지원하는 엠피엘에스 트래픽 엔지니어링을 이용한 가상 네트워킹 방법 - Google Patents

차등서비스를 지원하는 엠피엘에스 트래픽 엔지니어링을 이용한 가상 네트워킹 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차등서비스를 지원하는 멀티프로토콜라벨스위칭(MPLS: Multi Protocol Label Switching) 트래픽 엔지니어링 모델에서 LSP를 이용하여 가상 망을 구성하는 방법을 개시한다.
본 발명의 방법은 에지 라우터(LER)들과 코어 라우터(LSR)들로 이루어진 MPLS망을 이용하여 가상 망을 구현하는 방법에 있어서, 상기 라우터들을 설정하는 과정이, 가상망의 클래스 타입별 서비스수준계약(SLA)과 정책을 설정하는 단계; 분류를 위한 억세스 리스트와 클래스 맵을 정의하는 단계; 메터링/마킹을 위한 정책 맵을 설정하는 단계; 및 각 클래스 타입별로 대역폭을 보장하기 위해 스케쥴링을 설정하는 단계; 라우트 맵을 설정하는 단계로 구성된다.
따라서 본 발명은 각 클래스타입(class-type)마다 각각 가상 망(Virtual Network)을 구성하는 것으로 각 클래스타입(class-type)별 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 보장하기 쉽고 자원 활용(resource utilization)을 높이는 효과를 제공한다.
DiffServ-over-MPLS TE, 가상 망, LSP, 클래스 타입, 차등, QoS

Description

차등서비스를 지원하는 엠피엘에스 트래픽 엔지니어링을 이용한 가상 네트워킹 방법{Virtual Networking Method using Diffserv-over MPLS TE}
도 1은 본 발명에 따른 가상 중첩 망(Virtual overlay Network) 개념을 도시한 도면,
도 2는 본 발명이 적용된 테스트 베드의 예를 도시한 구성 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 시험결과를 도시한 그래프,
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도 13은 본 발명에 따른 가상 중첩 망의 전체 클래스 다이어그램,
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도 15는 본 발명에 따라 관리객체를 구성하는 절차를 도시한 순서도,
도 16은 본 발명에 따라 서비스품질 가상 망을 생성하는 절차를 도시한 순서도,
도 17은 본 발명에 따라 트래픽 엔지니어링 연결(TE Connectivity)을 생성하는 절차를 도시한 순서도,
도 18은 본 발명에 따라 패킷흐름을 부가하는 절차를 도시한 순서도.
본 발명은 가상 망(Virtual Network)을 구현하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차등서비스를 지원하는 멀티프로토콜라벨스위칭(MPLS: Multi Protocol Label Switching) 트래픽 엔지니어링(이하, 'DiffServ-over-MPLS TE' 라 한다) 모델에서 L-LSP(Label-only-inferred-Label Switched Path)를 이용하여 가상 망(Virtual Network)을 구성하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 가상 망(Virtual Network)은 가상전용회선(virtual leased line)을 이용하여 각 클래스 타입(class-type)마다 각각 가상 망(Virtual Network)을 구성하는 것으로, 각 클래스 타입(class-type)별 서비스 품질(QoS:Quality of Service)을 보장하기 쉽고 자원의 활용도(resource utilization)를 높이는데도 좋다.
한편, 최근 들어 인터넷의 새로운 변화를 수용하면서 고속화(High-Speed)와 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 제공할 수 있는 차세대 인터넷 망으로 진화하기 위한 하나의 움직임으로써 IETF(Internet Engineering Task Force)의 MPLS(Multi-Protocol Label Switching) 기술이 있다.
MPLS는 패킷 전달을 고속화하기 위해서 ATM 이나 Frame Relay와 같은 제2 계층의 교환 기술을 사용하고, 망의 확장성을 제공하기 위해서 제3 계층의 라우팅 기능을 접목한 제3 계층 스위칭 기술의 일종이다. 이러한 MPLS에서는 짧고 고정된 길이의 레이블을 기반으로 패킷을 전송하는 레이블 교환(Label Swapping) 방식을 이용한다.
MPLS 네트워크는 호스트 혹은 다른 네트워크와의 연동을 담당하는 에지 라우터(LER: Label Edge Router)과 코어에 위치하여 레이블 교환(Label Swapping)을 수행하는 코어 라우터(LSR: Label Switch Router)로 구성된다. 입구(Ingress) 에지 라우터(LER)는 IP패킷을 수신하면 패킷의 목적지 IP를 분석해 이 패킷이 전달될 LSP(Label Switched Path)를 결정하여 패킷에 레이블을 삽입한 후 패킷을 해당 인터페이스로 전달하고, 레이블이 삽입된 패킷을 수신한 코어 라우터(LSR)는 레이블만 검사하여 레이블을 교환해 전달한다. 이를 위하여 MPLS 심 헤더는 20비트의 레이블과 3비트의 EXP, 1 비트의 S, 8비트의 TTL(Time To Live)로 구성된다.
한편, 차등 서비스(DiffServ) 모델은 분류자(classifier)와 메터(meter), 마커(marker), 컨디셔너(conditioner), 큐잉(Queueing)으로 구성된다. 분류자로 들어오는 트래픽은 다양한 기준에 따라 여러 개의 클래스로 구분되고, 분류자를 통과한 패킷들은 각 트래픽 플로우에 할당된 메터에 의해 측정된다. 측정된 결과는 사전에 약속한 QoS 트래픽 특성과 비교되며 그 결과에 따라 몇 가지 우선순위로 마킹된다. 마킹된 패킷들은 컨디셔너를 거치면서 사전에 약속된 트래픽의 대역폭 특성에 맞도록 조절된다. 통상 컨디셔너는 지연을 이용해 대역폭을 조절하는 세이핑(Shaping)과 드로퍼(dropper)를 이용해 대역폭을 조절하는 폴리싱(policing)으로 구성된다. 컨디셔너를 통과한 패킷들은 큐잉을 거치면서 분류자에서 결정된 자신의 클래스에 맞는 큐에 저장되고, 큐에 저장된 패킷들은 스케쥴링 과정을 통해 출력링크로 보내진다.
차등 서비스를 지원하는 MPLS(DiffServ-over-MPLS)에서 차등 서비스 클래스 타입을 LSP(Label Switched Path)로 맵핑하는 방식은 E-LSP(Exp-inferred-LSP)와 L-LSP(Label-only-inferred LSPs) 모델이 있다. 그리고 트래픽 엔지니어링(TE)은 트래픽을 망 인프라에 적절히 분배하여 QoS 지원, 망 자원사용의 효율성(efficiency), 존속성(survivability), 경제성(economy) 등을 성취하는 것이다.
본 발명은 가상전용회선(virtual leased line)으로 차등 서비스를 지원하는 MPLS 트래픽 엔지니어링(DiffServ-over-MPLS TE) 모델에서 레이블 교환 전달경로(L-LSP)를 이용하여 가상 망을 구현하는 가상 네트워킹 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 한 측면에 따른 방법은, 에지 라우터(LER)들과 코어 라우터(LSR)들로 이루어진 MPLS망을 이용하여 가상 망을 구현하는 방법에 있어서, 상기 라우터들을 설정하는 과정이, 가상망의 클래스 타입별 서비스수준계약(SLA)과 정책을 설정하는 단계; 분류를 위한 억세스 리스트와 클래스 맵을 정의하는 단계; 메터링/마킹을 위한 정책 맵을 설정하는 단계; 및 각 클래스 타입별로 대역폭을 보장하기 위해 스케쥴링을 설정하는 단계; 라우트 맵을 설정하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따른 방법은, 관리자측으로부터 가상 중첩 망 구성 요청이 수신되면, 서비스품질가상망서버가 현재 MPLS 자율시스템 망에 있는 에지 라우터의 리스트를 관리자측으로 전달하는 단계; 관리자가 구성할 가상 중첩 망의 클래스 타입과 에지 라우터의 리스트를 결정하면, 결정한 사항에 따라 서비스품질 가상망 클래스(QoS_VirtualNetwork class)를 생성하는 단계; 상기 서비스품질 가상망(QoS_VirtualNetwork) 클래스가 상기 MPLS 자율시스템망(MPLS_ASNetwork)으로 레이블교환경로(LSP) 설정을 요청하는 단계; 상기 MPLS자율시스템망(MPLS_ASNetwork)이 엘리먼트관리시스템(EMS)으로 라우터를 설정하기 위한 함수들을 호출하고, 설정된 LSP를 관리하기 위해 해당 LSP가 지나는 모든 인터페이스에 해당 LSP가 설정되었음을 알리고, 각 관리객체(MO)의 정보를 업데이트하는 단계; 트래픽 엔지니어링 연결 클래스(TEConnectivity class)를 생성하는 단계; 가상 중첩 망에 대한 모든 준비가 이루어진 후, 실제 사용자의 패킷 플로우를 서비스하기 위해서, 트래픽 엔지니어링 연결 클래스(TEConnectivity class)가 패킷 플로우 클래스를 생성하는 단계; 및 상기 MPLS자율시스템망(MPLS_ASNetwork)이 사용자의 패킷 플로우에 서비스품질(QoS)을 제공하기 위해 사용자 트래픽이 특정 LSP를 지난다는 것을 관리객체(MO)에 알리고 라우터를 설정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 가상 망(Virtual Network)의 개념을 도시한 도면으로서, 하나의 물리 망 위에 Best Effort(BE) 가상망, Assured Forwarding(AE) 가상망, Expedited Forwarding(EF) 가상망, 네트워크 콘트롤 트래픽(NCT) 가상망이 중첩되어 구현된 것을 보여준다.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에서는 하나의 물리적인 망(physical network)에 여러 개의 가상 망(Virtual Network)을 구성할 수 있다. 각 가상 망(Virtual Network)을 구성하고 있는 L-LSP는 클래스 타입(class-type)별로 서비스 품질(QoS)을 보장하기 위해 대역폭(bandwidth), 지연(delay), 보호모드(protection mode) 등에서 서로 다른 특성을 가진다. 예를 들어, 네트워크 콘트롤 트래픽(NCT) 가상망인 경우 1+1 또는 1:1의 보호모드(protection mode)를 가지지만 Assured Forwarding(AF) 가상망의 경우 M:N의 보호모드(protection mode)를 가지도록 설정할 수 있다.
가상 중첩 망(Virtual Overlay Networking)의 또 다른 장점은 자원 할용도(resource utilization)를 높일 수 있다는 것이다. 각각의 가상 망(Virtual Network)이 모두 각각 물리 망(physical network)으로 구성할 경우 다른 특정 클래스타입(class-type)의 망은 잉여 대역폭이 많지만, 다른 클래스 타입(class-type)의 망은 대역폭이 부족하여 패킷들이 드롭(drop)되는 현상이 발생할 수 있다.
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하지만, 이를 가상 중첩 망(virtual overlay network)으로 구성할 경우 각 클래스 타입(class-type)별로 가상 망(Virtual Network)들 간에 대역폭 대여(bandwidth borrowing)가 가능하며 이를 통해 자원 활용도(resource utilization)를 높일 수 있다.
가상 망(Virtual Network)을 통해 전송되는 패킷은 먼저 분류(classification)를 통해 어느 클래스 타입(class-type)에 속하는지가 결정되며 사전에 정해진 트래픽 파라메터(traffic parameter)에 따라 메터/마커(Meter/Marker)를 거친다. 메터/마커(Meter/Maker)를 거친 패킷은 클래스 타입(class-type) 및 목적지 주소(destination address) 등에 따라 어느 가상 망(Virtual Network)으로 전송될지 결정되게 되고, 해당하는 큐(queue)에서 대기한다.
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가상 망(Virtual Network)에서는 각 LSP 별로 큐(queue)를 여러 개 둘 수 있으며 각 큐(queue)는 특정 사용자 그룹(user group)에 할당된다. 즉, 동일한 클래스 타입(class-type)의 패킷들은 어느 사용자 그룹(user group)에 속하느냐에 따라 서로 다른 우선순위(priority)를 가지고 가상 망(Virtual Network)으로 전송되며 차별화된 서비스 품질(QoS)을 제공받게 된다.
[ 가상 중첩 망(Virtual Overlay Networking)을 위한 라우터 구성(Router Configuration) ]
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가상 중첩 망(Virtual Overlay Networking)을 구현하기 위하여 에지(edge) 라우터(LER)에서는 트래픽 분류(traffic classification), 메터링/마킹(metering/marking), 스케쥴링(scheduling) 기능이 필요하다. 그리고 시스코(Cisco) 라우터에서 MPLS TE-LSP 설정 시 대역폭(bandwidth)을 할당할 수 있도록 되어 있으나, 이때 설정한 대역폭(bandwidth)은 제어평면(control plane)에서 각 포트(port)별 할당된 대역폭(bandwidth)의 양을 관리하기 위함으로 실제 트래픽(traffic)이 전송되는 데에는 아무런 영향을 미치지 않는다.
그렇기 때문에 각 LSP를 지나는 트래픽(traffic)에 대해 할당된 대역폭(bandwidth)을 보장하기 위해 LSP가 지나는 경로 상에 있는 모든 라우터에서 스케쥴링(scheduling)을 설정해줄 필요가 있다. 이 때, 코어 라우터들(LSRs)을 지나는 패킷(packet)은 MPLS 헤더(MPLS shim header)로 캡슐화(encapsulation)되어 있기 때문에 분류(classification)를 위해서는 MPLS 헤더에 있는 필드들을 사용할 수 밖에 없다. 시스코 라우터에서 IP DSCP(DiffServ Code Point) 필드에 마킹(marking)을 할 경우 상위 3비트가 디폴트(default)로 MPLS EXP 필드로 복사된다. 그러므로 이를 이용하여 코어 라우터(LSR)에서 패킷들을 분류(classification)할 수 있다.
위에서 언급한 사항들을 토대로 가상 중첩 망(Virtual Overlay Networking)을 설정하고 실제 각 클래스 타입(class-type)별로 할당한 대역폭(bandwidth)이 제대로 보장되는지 알아보기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 실험 망을 구성하고, 다음 표1과 같이 NCT, EF, AF4 클래스 타입(class-type)을 위한 LSP를 설정하였다.
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Figure 112006072885785-pat00027
상기 표1은 각 클래스 타입(class-type)별 서비스 수준 계약(SLA: Service Level Agreement)과 초과 트래픽(traffic)에 대한 정책(policy)을 나타낸다. 이와 같은 사전 설정을 거친 후, 가상 중첩 망(Virtual Overlay Network)을 위한 자세한 설정은 아래에 나타내는 바와 같다.
[ 분류(Classification)를 위한 억세스 리스트(access-list), 클래스 맵(class-map) 정의 ]
Figure 112006072885785-pat00002
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상기 표2는 에지 라우터(LER)의 입력 포트에서의 분류(classification)를 위한 설정이다. 앞서 표1에서 정의한 바와 같이 각 클래스 타입(class-type)별 포트 번호의 범위를 설정하였다. 시험에서는 트래픽의 출발지와 목적지가 정해져 있기 때문에 억세스 리스트(access-list)를 정의할 때, 출발지(source)와 목적지(destination)에 대한 정보를 따로 설정하지 않았다. 하지만, 실제 적용 시에는 출발지(source)와 목적지(destination)까지 모두 고려하여 억세스 리스트(access-list)를 작성한다.
Figure 112006072885785-pat00003
Figure 112006072885785-pat00004
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상기 표3은 메터링/마킹(Metering/Marking)을 위한 정책 맵(policy-map)을 나타낸다. 앞서 표2와 같은 설정을 통해 분류(classification)된 트래픽(traffic)들은 사전에 설정된 서비스 수준 계약(SLA)에 따라 메터링(metering)되고 마킹(marking)된다. 실제로 설정한 정책 맵(policy-map)을 메터링/마킹(Metering/Marking)을 위해 사용하기 위해서는 트래픽(traffic)이 들어오는 포트(port)에 적용해 주어야 한다. 다음 표3의 단계 15부터 단계 20까지가 설정한 정책 맵(policy-map)을 포트에 적용하기 위한 명령이다.
이렇게 메터링/마킹(Metering/Marking)을 거친 트래픽(traffic)들은 각각 클래스타입(class-type)별로 큐(queue)에 들어가게 되고, 스케쥴링(scheduling)에 의해 다음 노드(node)로 전송된다. 각 LSP에 할당한 대역폭(bandwidth)을 보장해주기 위해서는 스케쥴링(scheduling)을 반드시 설정하여야 하는데, 이때 클래스 타입(class-type)은 MPLS EXP 필드를 이용하여 구분한다. 즉, 위에서 DSCP 필드가 '0'으로 마킹된 패킷은 SLA를 지키지 않고 초과되어 들어온 트래픽이고, 이러한 트래픽에 대해서는 서비스 품질(QoS)을 보장해줄 필요가 없기 때문에 BF 클래스타입(class-type)과 동일하게 처리한다.
Figure 112006072885785-pat00005
상기 표4는 스케쥴링(scheduling)을 위한 분류(classification)를 나타낸다. 이 경우 각 클래스타입(class-type)의 트래픽들은 각각의 클래스타입(class-type)에 맞는 MPLS EXP 필드로 마킹(marking)되어 있기 때문에 그것을 기준으로 하여 분류(assification)한다. 이때, 각 클래스타입(class-type)에 맞는 값으로 마킹(marking)된 패킷들은 인-프로파일(in-profile)이므로 이에 대해서는 QoS(bandwidth)를 보장해줄 수 있어야 한다. 이들 패킷에 대한 대역폭(bandwidth) 보장을 위한 스케쥴링(scheduling) 설정은 다음 표 5에 나타난다.
Figure 112006072885785-pat00006
상기 표5에서는 각각의 클래스 타입(class-type)별로 대역폭(bandwidth)을 보장해주기 위한 스케쥴링(scheduling) 설정을 보여준다. NCT 클래스타입(class-type)인 경우, 우선순위 키워드(priority keyword)를 이용하고, 나머지 트래픽들에 대해서는 대역폭 키워드(bandwidth keyword)를 이용한다. 우선순위 키워드(Priority keyword)는 시스코(Cisco) 라우터에서 LLQ(Low Latency Queue)를 사용하는 것으로, 지정된 대역폭(bandwidth)만큼은 반드시 보장하는 반면 그 이상의 트래픽이 들어올 경우 모두 드롭(drop)시키는 특성을 가진다. 대역폭 키워드(Bandwidth keyword)는 시스코 라우터에서 CBWFQ(Class-based Weighted Fair Queuing)을 사용하는 것으로, 지정된 대역폭(bandwidth)를 가중치(weight)로 사용한다.
지금까지의 설정은 LSP를 설정하였을 때, 그 LSP를 지나는 트래픽(traffic)을 제어하기 위한 설정들이었다. 특정 트래픽을 원하는 LSP를 통과해서 전송되도록 하기 위해서는 다음 표6과 같은 라우트 맵(route-map) 설정이 필요하다.
Figure 112006072885785-pat00007
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Figure 112006072885785-pat00008

상기 표6과 같은 라우트 맵(Route-map)은 하나의 인터페이스(interface)에 하나만 설정 가능하므로 여러 트래픽을 여러 LSP로 맵핑(mapping)시키기 위해서는 표6과 같이 시퀀스 번호(sequence number)를 달리하여 설정하여야 한다.
지금까지의 설정은 모두 에지 라우터(7204_H)에서의 설정이다. 앞서 언급한 것과 같이 각 LSP에 할당된 대역폭을 보장하기 위해서는 중간 경로에 위치하는 코어 라우터들에도 스케쥴링을 설정해주어야 한다. 이때, 설정하는 내용은 앞서 설명한 표4, 표5와 동일하다.
위와 같은 설정을 거친 후 대역폭(bandwidth)이 제대로 보장되는지 알아 보기 위해 다음 표7과 같이 트래픽을 생성시켰고, 그 결과는 도 3에 도시된 바와 같다. 도 3을 참조하면, 횡축은 시간을 나타내고 종축은 NCT, EF, AF4, BF 클래스에서 대역폭을 나타낸다. 도시된 그래프에 따르면, 각 클래스 타입(class-type)별로 할당한 대역폭(bandwidth)이 제대로 잘 보장됨을 알 수 있다.
한편, 가상 중첩 망(Virtual Overlay Network)을 구성하는 부분은 크게 두 가지로 나누어 생각할 수 있다. 첫 번째가 망에 어떠한 클래스타입(class-type)을 위한 가상 중첩 망(Virtual Overlay Network)을 구성할 것인지 결정한 뒤, 가상 중첩 망(Virtual Overlay Network)의 가상 링크(virtual link)를 구성할 LSP를 설정하는 것이고, 두 번째가 사용자 트래픽(user traffic) 요청이 있을 때 미리 설정해 둔 가상 중첩 망(Virtual Overlay Network)을 이용해 전송될 수 있도록 설정하는 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 가상 중첩 망의 전체 클래스 다이어그램이다.
도 13을 참조하면, 가상 중첩 망의 전체 클래스는 서비스품질가상망서버(QoSVNServer) 클래스로부터 연결허용제어(ConnectionAdmissionControl) 클래스, 서비스품질차등네트워킹(QoSDiffServVirtualNetworking) 클래스, 서비스품질 가상망(QoS_Virtual Network) 클래스, TE연결(TEconnectivity) 클래스, 패킷플로우(Packet flow), MPLS 자율시스템망 클래스(MPLS_ASNetworking), MPLS 라우터, MPLS ABR, MPLS_ASBR, TEEnable 인터페이스로 이루어진다.
본 발명에 따른 서비스 품질 가상망서버 클래스(QoSVNServer class)는 다음 표 7과 같다.
Figure 112006072885785-pat00028
상기 표 7에서 서비스 품질 가상망 서버 클래스(QoSVNServer class)는 이동 GUI(Mobile GUI)와의 통신을 위한 클래스로서, Mobile GUI로부터의 요청이나 Mobile GUI로 가는 응답들은 모두 이 클래스(class)를 거쳐서 이루어진다. 서비스 품질 가상망 서버(QoSVNServer)는 서비스품질차등가상네트워킹클래스(QoSDiffServ Virtual Networking class)와 연결허용제어클래스(Connection Admission Control class)의 포인터를 가지고, GUI쪽에서의 요청에 대해 해당 클래스(class)의 적절한 함수를 호출한다.
다음 표 8은 본 발명에 따른 연결허용제어클래스(Connection Admission Control class)를 나타낸다.
Figure 112006072885785-pat00029
상기 표8에서 연결허용제어클래스(ConnectionAdmissionControl class)는 일반 사용자의 연결 요청에 대한 허용제어(admission control)를 하는 함수로, 이는 사용자의 연결 요청이 들어오는 경우 실행된다.
다음 표9는 본 발명에 따른 서비스품질 차등 가상 네트워킹 클래스 (QoSDiffServVirtualNetworking class)를 나타낸다.
Figure 112006072885785-pat00030
상기 표 9에서 서비스품질 차등 가상 네트워킹 클래스(QoSDiffServVirtualNetwor-king class)는 하나의 자율시스템 도메인(AS domain) 내에서 여러 개의 가상 망(Virtual Network)들을 전체적으로 관리하는 역할을 한다. 서비스품질 차등 가상네트워킹 클래스(QoSDiffServVirtualNetworking class)는 각 클래스타입(class-type)별 서비스품질 가상망 클래스(QoS_VirtualNetwork class)의 포인터 리스트와 MPLS 자율시스템망 클래스(MPLS_ASNetwork class)의 포인터를 가진다.
처음 망관리시스템(NMS)에서 관리하기 위한 관리객체(MO:Managed Object)들을 구성할 때, MPLS 자율시스템망 클래스(MPLS_ASNetwork class)를 인스턴싱(instancing) 시키고, GUI에서 서비스품질 가상망(QoS_VirtualNetwork)을 생성하고자 하는 요청이 왔을 때 서비스품질 가상망(QoS_VirtualNetwork)을 인스턴싱(instancing)시킨다. 그리고 GUI로부터의 모든 요청은 이 클래스를 통해 MPLS 자율시스템망 클래스(MPLS_ASNetwork)이나 서비스품질 차등 가상 네트워킹 클래스(QoSDiffServVirtualNetworking class)로 전달된다.
다음 표 10은 본 발명에 따른 서비스품질 가상망(QoS_VirtualNetwork)에 대한 클래스이다.
Figure 112006072885785-pat00031
상기 표 10을 참조하면, 서비스품질 가상망 클래스(QoS_VirtualNetwork class)는 하나의 클래스타입(class-type)에 대한 가상 망(Virtual Network)을 관리하는 클래스이다. 하나의 클래스타입(class-type)을 위한 가상 망(Virtual Network)은 실제로 여러 개의 TE-LSP를 링크로 하여 구성되기 때문에 서비스품질 가상망 클래스(QoS_VirtualNetwork class)는 여러 개의 TE 연결 클래스(TE Connectivity class)를 가지고 관리한다.
다음 표 11은 본 발명에 따른 TE 연결 클래스(TEConnectivity class)를 나타낸다.
Figure 112006072885785-pat00032
상기 표11을 참조하면, TE 연결 클래스(TE Connectivity class)는 실제 가상 망(Virtual Network)을 구성하는 TE-LSP(TE connectivity)를 관리하기 위한 클래스이다. 이를 위해 TE 연결 클래스(TEConnectivity class)는 TE-LSP의 특성뿐만 아니라 실제 라우터에서 TE-LSP를 설정하고 관리하는데 사용되는 여러 값들을 멤버 변수(member variable)로 가지고 있다.
또한 TE 연결 클래스(TEConnectivity class)는 해당하는 TE-LSP를 통해 서비스를 제공받는 여러 패킷 플로우(packet flow)에 대해 관리하기 위하여 패킷흐름 클래스(PacketFlow class)를 가지고 관리한다.
다음 표12는 본 발명에 따른 패킷 플로우 클래스를 나타낸다.
Figure 112006072885785-pat00033
상기 표12를 참조하면, 패킷 플로우 클래스(PacketFlow class)는 가상 망(Virtual Network)을 통해 서비스를 제공받고 있는 사용자의 패킷 플로우(packet flow)를 관리하기 위한 클래스이다. 이를 위하여 패킷플로우 클래스(PacketFlow class)는 라우터에서 사용자의 패킷플로우(packet flow)에 대한 설정 관련 값들을 멤버변수(member variable)로 가지고 관리한다.
다른 한편, 전체적인 구조 상 가상 중첩 망(Virtual Overlay Networking) 관리를 위한 부분은 망관리시스템(NMS)에 위치하게 된다. 망관리시스템(NMS)은 자율시스템망(AS network) 전체에 대한 관리 기능을 담당하게 되고, 이를 위하여 MPLS 자율시스템망 클래스(MPLS_ASNetwork class)가 존재하며, MPLS 자율시스템망 클래스(MPLS_ASNetwork class)는 자율시스템망(AS network) 내에 있는 노드와 링크에 대한 정보를 가지게 된다. 본 발명의 시스템에서 엘리먼트관리시스템(EMS)과 망관리시스템(NMS)의 기능이 명확하게 구분되어 있지 않지만, 앞으로의 확장을 위해 MPLS계층망(MPLS layer network)과 구분하여 새로이 관리객체(MO)들을 클래스로 만들어 관리한다. MPLS 자율시스템망 클래스(MPLS_ASNetwork class)는 여러 엘리먼트관리시스템(EMS)과의 통신을 위한 방법을 알고 있어야 하며, 엘리먼트관리시스템(EMS)과의 모든 통신은 MPLS 자율시스템망 클래스(MPLS_ASNetwork class)를 통해서 이루어진다. 망관리시스템(NMS)은 초기에 엘리먼트관리시스템(EMS)들로부터 관리객체(MO)의 정보를 얻어와 새로이 관리객체(MO)를 구성하고 관리한다. 그리고 NMS를 통한 모든 설정들은 EMS를 거쳐 다시 라우터로 전달된다.
다음 표13은 본 발명에 따른 MPLS 자율시스템망 클래스(MPLS_ASNetwork class)를 보여주고 있다.
Figure 112006072885785-pat00034
상기 표 13에서 MPLS계층 망(MPLS Layer Network)으로부터 관리객체(MO) 정보를 얻어오는 것은 앞으로의 확장을 위하여 XML형식으로 주고 받으며, MPLS 계층망(MPLS Layer Network)으로의 요청은 MPLS 계층 망(MPLS Layer Network)에서 정의한 응용프로그램인터페이스(API)들을 사용한다.
다음 표 14와 표 15는 MPLS 계층 망(MPLS Layer Network)으로부터 받아온 정보를 이용하여 구성하는 노드(Node)와 링크(Link)에 대한 클래스(class)이다.
Figure 112006072885785-pat00035
Figure 112006072885785-pat00036
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TE-LSP를 설정한 후 할당된 대역폭(bandwidth)을 보장하기 위해서는 LSP가 지나는 모든 노드들에 스케쥴러(scheduler)를 설정해주어야 한다. 이를 위해서는 NMS에서 각 인터페이스(interface)별로 어떠한 클래스타입(class-type)의 LSP가 지나며 이 LSP에 할당된 대역폭(bandwidth)이 얼마인지에 대한 정보를 알고 관리하여야 한다. 이를 위해서 하나의 TE-LSP가 설정된 이후에는 그 LSP가 지나는 모든 인터페이스(TEEnabledInterface class)에 그 사실을 알려주도록 하였다.
도 15는 본 발명에 따라 관리객체를 구성하는 절차를 도시한 순서도이고, 도 16은 본 발명에 따라 서비스품질 가상 망을 생성하는 절차를 도시한 순서도, 도 17은 본 발명에 따라 트래픽 엔지니어링 연결(TE Connectivity)을 생성하는 절차를 도시한 순서도, 도 18은 본 발명에 따라 패킷 플로우를 부가하는 절차를 도시한 순서도이다.
도 15 내지 도 18을 참조하면, 가장 먼저 MPLS자율시스템망(MPLS_ASNetwork)이 생성되면, 엘리먼트관리시스템(EMS)에 있는 MPLS계층망(MPLSLayerNetwork)으로 EMS가 관리하고 있는 라우터 리스트(RouterIDList)를 요청한다(GetMPLSRouterIDList). 라우터 리스트(Router ID List)를 받으면 라우터 수만큼 MPLS라우터(MPLSRouter)를 생성하면서 아래의 일들을 반복한다. 즉, MPLS라우터(MPLSRouter)를 생성하고 난 이후 다시 그 라우터의 정보를 요청하여 생성한 관리객체(MO)에 설정해주고, 그 라우터에 있는 인터페이스 리스트(Interface List)를 요청한다.
그리고 인터페이스(Interface) 수만큼 트래픽 인에이블 인터페이스(TEEnabledInterface class)를 생성하고, 각 인터페이스(interface)에 대한 정보를 받은 후 그 정보를 해당하는 인터페이스에 설정한다. 이러한 일이 모두 끝나게 되면 망관리시스템(NMS)은 엘리먼트관리시스템(EMS)이 가지는 모든 관리객체(MO)에 대한 정보를 얻어 관리객체(MO)를 구성하게 된다.
가상 중첩 망(Virtual Overlay Networking) 기능을 사용하기 위해서 관리자는 먼저 어떠한 클래스타입(class-type)의 가상 중첩 망(Virtual Overlay Network)을 자율시스템망(AS Network)에 구성할 것인지, 그리고 가상 중첩 망(Virtual Overlay Network)을 어느 에지 라우터(edge router)를 이용하여 구성할 것인지를 결정하여야 한다. 이를 위해서 가상 중첩 망(Virtual Overlay Network)을 구성하겠다는 요청이 모바일 지유아이(Mobile GUI)로부터 전해지면, 현재 MPLS 자율시스템 망(AS network)에 있는 에지 라우터(edge router:ASBR)의 리스트를 Mobile GUI쪽으로 보낸다.
이를 이용하여 관리자가 구성할 가상 중첩 망(Virtual Overlay Network)의 클래스 타입(class-type)과 에지 라우터(edge router)의 리스트를 결정하면, 결정한 사항에 따라 서비스품질 가상망 클래스(QoS_VirtualNetwork class)를 생성하게 된다. 서비스품질 가상망 클래스(QoS_VirtualNetwork class)는 각 클래스 타입(class-type)별로 하나씩 생성되며, 자신이 어떠한 에지 라우터(edge router)들로 구성되는지에 대한 정보를 가지게 된다. 이때 정보를 가지는 에지 라우터(edge router)는 가상 중첩 망(Virtual Overlay Network) 관점에서 봤을 때는 가상 망(Virtual Network)을 구성하는 노드(node)가 된다.
클래스타입(class-type)과 에지 라우터(edge router)에 대한 관리자의 결정이 있은 후, 관리자는 다시 이들 에지 라우터 사이의 TE-LSP를 설정하여야 한다. TE-LSP는 가상 중첩 망(Virtual Overlay Network) 관점에서 가상 망(Virtual Network)을 구성하는 링크이다. TE-LSP의 구성을 위해서는 가장 우선적으로 구성하려는 TE-LSP가 속하는 클래스 타입(class-type)과 출발지/목적지(source/destination)에 대한 정확한 정보가 필요하다.
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관리자가 클래스타입(class-type)에 대한 정보를 결정하면, 해당 서비스 품질 가상망(QoS_VirtualNetwork)에서 설정 가능한 에지 라우터들의 리스트(list)를 Mobile GUI쪽으로 전달해 준다. 관리자는 에지 라우터 리스트(edge router list)중에서 출발지(source)와 목적지(destination)를 선택하고, 그 이외에 필요한 정보를 설정하여 서비스품질 가상망(QoS_VirtualNetwork)쪽으로 TE-LSP(TE_connectivity) 설정을 요청한다.
실제 라우터에 요청받은 TE-LSP를 설정하여야 하기 때문에 서비스품질 가상망(QoS_VirtualNetwork)은 MPLS자율시스템망(MPLS_ASNetwork)으로 TE-LSP설정 요청을 한다. MPLS자율시스템망(MPLS_ASNetwork)은 EMS(MPLSLayerNetwork)으로 라우터에 대한 설정을 위한 함수들을 호출하고, 설정된 TE-LSP에 대해 관리하기 위해 TE-LSP가 지나는 모든 인터페이스에 TE-LSP가 설정되었음을 알리고, 관리객체(MO)의 정보를 업데이트한다. 이러한 과정이 모두 끝난 뒤 트래픽 엔지니어링 연결 클래스(TEConnectivity class)를 생성한다.
가상 중첩 망(Virtual Overlay Network)에 대한 모든 준비가 이루어진 후, 실제 사용자의 패킷플로우(packet flow)가 서비스를 받기 위해서는 패킷플로우 클래스(packet flow class)를 생성하고, 사용자 트래픽(user traffic)이 특정 TE-LSP(TE_Connectivity)를 지난다는 것을 관리객체(MO)에 알리고 라우터에 설정하여야 한다. 사용자의 패킷 플로우(Packet Flow)가 지나게 될 TE-LSP(TE_Connectivity)를 선택하고, 흐름(flow)에 대한 정보들을 설정하여 해당하는 서비스품질가상망(QoS_VirtualNetwork)쪽으로 패킷플로우 부가(AddPacketFlow)를 요청하면 이 패킷 플로우(packet flow)를 허용할만한 대역폭(bandwidth)이 남아있는지 호수락성검사(CAC: Call Admission ontrol)를 통해 검사한 후, 가능한 경우 패킷 플로우 클래스(PacketFlow class)를 생성하고 이러한 정보를 라우터(router)에 설정하기 위해 MPLS자율시스템망(MPLS_ASNetwork)에 요청한다.
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MPLS자율시스템망(MPLS_ASNetwork)은 적절한 여러 함수들을 호출하여 사용자의 패킷 플로우(packet flow)에게 서비스품질(QoS)을 제공하기 위해 라우터(router)에 설정한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 차등서비스를 지원하는 MPLS 트래픽 엔지니어링(DiffServ-over-MPLS TE) 모델에서 L-LSP를 이용하여 가상 망(Virtual Network)을 구성하는 것이 가능하게 하며, 가상 망(Virtual Network)은 가상전용회선(virtual leased line)을 이용하여 각 클래스타입(class-type)마다 각각 가상 망(Virtual Network)을 구성하는 것으로, 각 클래스 타입(class-type)별 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 보장하기 쉽고 자원 활용도(resource utilization)를 높이는 효과를 갖는다.

Claims (6)

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  4. 관리자측으로부터 가상 중첩 망 구성 요청이 수신되면, 서비스품질가상망서버가 현재 MPLS 자율시스템 망에 있는 에지 라우터의 리스트를 관리자측으로 전달하는 단계;
    관리자가 구성할 가상 중첩 망의 클래스 타입과 에지 라우터의 리스트를 결정하면, 결정한 사항에 따라 서비스품질 가상망 클래스(QoS_VirtualNetwork class)를 생성하는 단계;
    상기 서비스품질 가상망(QoS_VirtualNetwork) 클래스가 상기 MPLS 자율시스템망(MPLS_ASNetwork)으로 레이블교환경로(LSP) 설정을 요청하는 단계;
    상기 MPLS자율시스템망(MPLS_ASNetwork)이 엘리먼트관리시스템(EMS)으로 라우터를 설정하기 위한 함수들을 호출하고, 설정된 LSP를 관리하기 위해 해당 LSP가 지나는 모든 인터페이스에 해당 LSP가 설정되었음을 알리고, 각 관리객체(MO)의 정보를 업데이트하는 단계;
    트래픽 엔지니어링 연결 클래스(TEConnectivity class)를 생성하는 단계;
    가상 중첩 망에 대한 모든 준비가 이루어진 후, 실제 사용자의 패킷 플로우를 서비스하기 위해서, 트래픽 엔지니어링 연결 클래스(TEConnectivity class)가 패킷 플로우 클래스를 생성하는 단계; 및
    상기 MPLS자율시스템망(MPLS_ASNetwork)이 사용자의 패킷 플로우에 서비스품질(QoS)을 제공하기 위해 사용자 트래픽이 특정 LSP를 지난다는 것을 관리객체(MO)에 알리고 라우터를 설정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 차등서비스를 지원하는 엠피엘에스 트래픽 엔지니어링을 이용한 가상 네트워킹 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 패킷 플로우를 생성하는 단계는,
    사용자의 패킷 플로우가 지나게 될 LSP(TE_Connectivity)를 선택하고, 플로우에 대한 정보들을 설정하여 해당하는 서비스품질가상망(QoS_VirtualNetwork)쪽으로 패킷 플로우 부가(AddPacketFlow)를 요청하면,
    상기 패킷 플로우(packet flow)를 허용할만한 대역폭(bandwidth)이 남아 있는지 연결수락성검사(CAC)를 통해 검사한 후, 가능한 경우 패킷 플로우 클래스(PacketFlow class)를 생성하는 것을 특징으로 하는 차등서비스를 지원하는 엠피엘에스 트래픽 엔지니어링을 이용한 가상 네트워킹 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 서비스품질 가상망 클래스(QoS_VirtualNetwork class)는
    하나의 클래스타입(class-type)에 대한 가상 망(Virtual Network)을 관리하고, 여러개의 TE 연결 클래스(TE Connectivity class)를 가지고 관리하는 것을 특징으로 하는 차등서비스를 지원하는 엠피엘에스 트래픽 엔지니어링을 이용한 가상 네트워킹 방법.
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한국정보과학회 2004 가을 학술발표논문집(3),pp.547-549, 2004., "QoS 보장형 차별화 서비스 제공을 위한 IP/MPLS 망에서의 Multiple Virtual Network 구성"

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