KR100843184B1 - 패킷 전송의 최적 경로 선택 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패킷 전송의 최적 경로 선택 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 개시된 최적 경로 선택 장치는 다중 경로를 지원하는 패킷 처리 시스템에 유입된 패킷의 특정 필드에 대응하는 필드 값을 추출하는 필드 값 추출부와, 추출한 필드 값을 해싱한 해시 값을 재계산된 다중 경로 최대 개수로 나눈 나머지를 경로로 선택하여 해당 경로가 존재하면 유입된 패킷을 송신하는 선택 경로 존재 판단부와, 해당 경로가 존재하지 않으면 가용한 경로 개수를 초과하지 않는 소수를 구하여 해시값을 나눈 나머지를 넥스트 홉 인덱스에 할당하는 경로 계산부와, 넥스트 홉 인덱스로 넥스트 홉 인덱스 테이블을 검색하여 검색된 값을 새로운 경로로 선택하는 경로 선택부를 포함하며, 패킷 순서가 뒤바뀌는 현상이나 패킷 손실을 방지할 수 있어 네트워크에 추가적으로 발생할 수 있는 부하를 줄일 수 있으며 고속 포워딩 기능을 수행할 수 있어 패킷 처리 성능을 향상시키는 이점이 있다.

라우터, 최적 경로, 비동일 비용, 경로 선택

Description

패킷 전송의 최적 경로 선택 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR SELECTING OPTIMAL PACKET-TRANSMITTING PATH AND METHOD THEREFOR}

도 1은 패킷 포워딩 기능을 수행하기 위한 라우터의 구성을 보인 도면,

도 2는 본 발명에 따른 패킷 전송의 최적 경로 선택 장치의 구성을 보인 도면,

도 3은 본 발명에 따른 패킷 전송의 최적 경로 선택 방법을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 패킷 전송의 최적 경로 선택 방법을 위해 다중 경로들에서 전체 다중 경로 개수와 가용 경로 개수를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면.

본 발명은 패킷 전송의 최적 경로 선택에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경로별 동일하지 않는 비용이 할당된 다중 경로들 중에서 패킷 전송을 위한 최적 경로를 선택하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

도 1은 패킷 포워딩 기능을 수행하기 위한 라우터의 구성을 보인 도면이다.

패킷의 송수신 처리를 위해 라우터는 세 개의 부분으로 구성되는데, 패킷 수신기(10), 패킷 포워딩 엔진(forwarding engine)(20) 및 패킷 송신기(30)이다.

패킷 수신기(10)는 패킷을 외부 장치로부터 수신하는 기능을 수행하며, 패킷 포워딩 엔진(20)은 패킷의 목적지 주소와 출력포트 간의 매핑(mapping)을 포함한 전달 테이블에 근거하여 패킷의 출력포트를 결정하는 기능을 수행한다. 패킷 송신기(30)는 패킷 포워딩 엔진(20)에 의해 결정된 출력포트로 패킷을 송신하는 기능을 수행한다.

통상적으로 패킷을 송신함에 있어서는 라우터가 경로별 동일하지 않는 비용이 할당된 다중 경로를 지원할 경우 패킷 포워딩 엔진(20)에서 다중 경로 중에서 하나의 경로를 선택하는 기능을 수행하는데, 경로 선택의 기준은 패킷 처리 성능(Performance)이 보장되고 경로 추가 및 삭제에 따른 기존 패킷의 경로 변경(Disruption) 비율이 작아야 하며 부하 분산(Load Balancing)이 최적화되어야 한다.

따라서, 경로별 동일하지 않는 비용이 할당된 다중 경로들 중에서 패킷 전송을 위한 최적 경로를 선택하는 장치와 방법에 대한 연구 과제가 부각되었다.

본 발명은 이와 같은 연구 과제에 따른 한 결과물로서, 경로별 동일하지 않는 비용이 할당된 다중 경로를 지원하는 패킷 처리 시스템에 유입되는 패킷을 다중 경로 중에서 하나의 경로를 선택하여 송신할 때 최적의 패킷 포워딩 성능과 최소의 패킷 경로 변경 비율을 가지게 하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일 관점으로서 패킷 전송의 최적 경로 선택 장치는, 경로별 동일하지 않는 비용이 할당된 다중 경로들 중에서 패킷 전송을 위한 최적 경로를 선택하는 장치로서, 다중 경로를 지원하는 패킷 처리 시스템에 유입된 패킷의 특정 필드에 대응하는 필드 값을 추출하는 필드 값 추출부와, 추출한 필드 값을 해싱한 해시 값을 재계산된 다중 경로 최대 개수로 나눈 나머지를 경로로 선택하여 해당 경로가 존재하면 유입된 패킷을 송신하는 선택 경로 존재 판단부와, 해당 경로가 존재하지 않으면 가용한 경로 개수를 초과하지 않는 소수를 구하여 해시값을 나눈 나머지를 넥스트 홉 인덱스에 할당하는 경로 계산부와, 넥스트 홉 인덱스로 넥스트 홉 인덱스 테이블을 검색하여 검색된 값을 새로운 경로로 선택하는 경로 선택부를 포함한다.

본 발명의 다른 관점으로서 패킷 전송의 최적 경로 선택 방법은, 경로별 동일하지 않는 비용이 할당된 다중 경로들 중에서 패킷 전송을 위한 최적 경로를 선택하는 방법으로서, 다중 경로를 지원하는 패킷 처리 시스템에 유입된 패킷의 특정 필드에 대응하는 필드 값를 추출하는 단계와, 추출한 필드 값을 해싱한 해시 값을 경로별 비용에 따라 재계산된 최대 다중 경로 개수로 나눈 나머지를 경로로 선택하는 단계와, 선택한 경로의 존재 여부를 판별하여 존재하면 선택된 경로로 유입된 패킷을 송신하는 단계와, 선택한 경로가 존재하지 않으면 재계산된 가용한 경로 개수를 초과하지 않는 소수를 구하여 해시값을 나누어 그 나머지를 넥스트 홉 인덱스에 할당하는 단계와, 넥스트 홉 인덱스로 넥스트 홉 인덱스 테이블을 검색하여 검색된 값을 새로운 경로로 선택하는 단계를 포함한다.

본 발명의 이해의 편의를 도모하기 위해 우선 본 발명이 제공하는 기술적 사상의 핵심을 제시하면, 라우터로 유입되는 패킷을 송신할 수 있는 경로별 동일하지 않는 비용이 할당된 경로가 여러 개 존재할 경우 그 중 하나의 경로를 패킷 처리 성능, 경로 추가 및 삭제에 따른 패킷의 선택 경로 변경 비율 및 부하 분담 측면을 고려하여 최적 경로를 선택하는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 도면의 구성요소들에 도면 부호를 부여하고 설명함에 있어서 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 패킷 전송의 최적 경로 선택 장치의 구성을 보인 도면으로서, 경로별 동일하지 않는 비용이 할당된 다중 경로를 지원하는 패킷 처리 시스템에서 다중 경로 중 최적화된 특정 경로를 선택할 수 있는 장치를 나타내고 있다.

필드 값 추출부(110)는 패킷 수신기(10)로부터 수신한 패킷의 특정 필드에 대응하는 필드 값들의 해싱 값을 추출하여 모듈로-N(Modulo-N) 처리부(120)에 전송한다. 여기서 특정 필드의 예로는 송신지(Source) IP 주소, 목적지(Destination) IP 주소, CRC, 프로토콜 종류(UDP or TCP), TCP/UDP 포트 번호 등이 사용될 수 있 다.

모듈로-N 처리부(120)는 상기한 해싱 값을 경로별 비용을 이용하여 재계산된 최대 경로 수로 나누어 그 나머지를 경로 구별자로 선택하고 이 값이 나타내는 경로가 존재하면 그 경로를 최적 경로로 선택하고 아니면 경로를 다시 선택하기 위해 재계산한다. 예를 들면 목적지 IP 주소의 마지막 바이트를 사용하고 그 값이 12이고 경로별 비용에 따라 재계산된 전체 경로 개수가 8개이면 해싱 결과 값은 4(12 modulus 8)가 된다. 따라서 경로 4가 존재하는지 검색하고 있으면 경로 4번으로 패킷을 송신하고 없으면 해시값을 이용하여 다른 경로를 재계산한다.

경로 계산부(130)는 패킷 송신을 위한 다른 경로를 선택하기 위해 가용한 경로 수를 초과하지 않는 소수를 구하고 이를 이용하여 해시값으로 나눈 나머지를 구한다. 여기서 가용한 경로 수를 초과하지 않는 소수의 값은 예를 들어 가용한 경로 수가 16이라 가정하면 16을 초과하지 않는 소수 2, 3, 5, 7, 11, 13이 구해진다. 바람직하기로는 패킷 전송의 로드 분배가 유리한 소수 13이 선택될 수 있다.

경로 선택부(140)는 상기한 새로운 넥스트-홉(Next-Hop) 인덱스를 넥스트 홉 인덱스 테이블의 인덱스로 선택하여 넥스트 홉 인덱스 테이블의 값을 구한다. 이렇게 검색된 값을 이용하여 경로를 선택하게 된다.

이 때, 소수를 구하거나 넥스트 홉 인덱스 테이블 값을 변경하거나 전체 경로 개수나 가용 경로 개수를 재계산하는 시점은 경로가 추가되거나 삭제될 경우에만 수행되기 때문에 패킷 포워딩 성능과는 무관하다.

이러한 본 발명은 최적의 경로 검색 성능을 가지고 있으며 경로 추가 및 삭제에 따른 기존 패킷의 경로 변경 비율도 우수하다. 따라서 경로 검색 성능은 최적의 성능을 유지하면서 경로 변경 비율을 낮춤으로 해서 패킷 순서가 뒤바뀌는 현상 이나 패킷 손실을 방지할 수 있어 네트워크에 추가적으로 발생할 수 있는 부하를 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 패킷 전송의 최적 경로 선택 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 경로별 동일하지 않는 비용이 할당되는 다중 경로를 지원하는 패킷 처리 시스템에서 다중 경로 중 최적화된 특정 경로를 선택할 수 있는 절차를 나타내고 있다.

먼저, 유입된 패킷의 특정 필드에 대응하는 필드 값들을 해싱하여 해시 값을 추출한다(S201). 추출된 해시 값을 경로별 비용에 따라 재계산된 다중 경로의 최대 개수로 나누어 그 나머지를 이용하여 경로를 선택한다(S203),

단계 S203에서 선택된 경로가 존재하면 그 경로로 패킷을 외부로 송신한다(S205, S211). 아니면 가용한 경로 개수를 초과하지 않는 소수를 이용하여 해시값을 나눈 나머지로 넥스트 홉 인덱스를 구한다(S207). 넥스트 홉 인덱스를 이용하여 넥스트 홉 인덱스 테이블에서 경로를 검색(S209)한 후 패킷을 외부로 송신하게 된다(S211).

도 4는 본 발명에 따른 패킷 전송의 최적 경로 선택 방법을 위해 다중 경로들에서 전체 다중 경로 개수와 가용 경로 개수를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

전체 다중 경로들에 할당된 비용들을 모두 곱셈을 이용하여 정수화시킨다(S301). 그리고 정수화된 각 경로별 비용들을 모두 합산하여 재계산된 전체 경로 개수를 구한다(S302). 다음으로, 가용 경로들에 할당된 정수화된 모든 비용들을 합 산하여 재계산된 가용 경로 개수를 구한다(S303). 이렇게 재계산된 전체 경로 개수와 가용 경로 개수를 경로 선택시 이용한다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명은 동일하지 않는 비용이 할당된 다중 경로를 지원 하는 패킷 처리 시스템에 유입되는 패킷을 다중 경로 중에서 하나의 경로를 선택하여 송신할 때 경로의 추가나 삭제시 기존 경로 변경을 최소화되도록 하여 패킷 순서가 뒤바뀌는 현상이나 패킷 손실을 방지할 수 있어 네트워크에 추가적으로 발생할 수 있는 부하를 줄일 수 있으며 고속 포워딩 기능을 수행할 수 있어 패킷 처리 성능을 향상시키고 유입되는 패킷들을 경로별 할당된 가중치에 비례하여 할당하도록 하여 가중치에 따른 경로별 부하 분산이 가능한 효과가 있다.

Claims (9)

1. 경로별 동일하지 않는 비용이 할당된 다중 경로들 중에서 패킷 전송을 위한 최적 경로를 선택하는 장치로서,

   상기 다중 경로를 지원하는 패킷 처리 시스템에 유입된 패킷의 특정 필드에 대응하는 필드 값을 추출하는 필드 값 추출부와,

   상기 추출한 필드 값을 해싱한 해시 값을 재계산된 다중 경로 최대 개수로 나눈 나머지를 경로로 선택하여 해당 경로가 존재하면 상기 유입된 패킷을 송신하는 선택 경로 존재 판단부와,

   상기 해당 경로가 존재하지 않으면 가용한 경로 개수를 초과하지 않는 소수를 구하여 해시값을 나눈 나머지를 넥스트 홉 인덱스에 할당하는 경로 계산부와,

   상기 넥스트 홉 인덱스로 넥스트 홉 인덱스 테이블을 검색하여 검색된 값을 새로운 경로로 선택하는 경로 선택부

   를 포함하는 패킷 전송의 최적 경로 선택 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 다중 경로 최대 개수는, 전체 다중 경로들에 할당된 비용들을 모두 곱셈을 이용하여 정수화시킨 후에 정수화된 각 경로별 비용들을 모두 합산하여 재계산하는

   패킷 전송의 최적 경로 선택 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 가용한 경로 개수는, 가용 경로들에 할당된 상기 정수화시킨 모든 비용들을 합산하여 재계산하는

   패킷 전송의 최적 경로 선택 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 소수를 구하거나 상기 넥스트 홉 인덱스 테이블 값을 변경하거나 상기 전체 경로 개수나 상기 가용 경로 개수를 재계산하는 시점은 경로가 추가되거나 삭제될 경우에만 수행하는

   패킷 전송의 최적 경로 선택 장치.
5. 경로별 동일하지 않는 비용이 할당된 다중 경로들 중에서 패킷 전송을 위한 최적 경로를 선택하는 방법으로서,

   (a) 상기 다중 경로를 지원하는 패킷 처리 시스템에 유입된 패킷의 특정 필드에 대응하는 필드 값를 추출하는 단계와,

   (b) 상기 추출한 필드 값을 해싱한 해시 값을 경로별 비용에 따라 재계산된 최대 다중 경로 개수로 나눈 나머지를 경로로 선택하는 단계와,

   (c) 상기 선택한 경로의 존재 여부를 판별하여 존재하면 상기 선택된 경로로 상기 유입된 패킷을 송신하는 단계와,

   (d) 상기 선택한 경로가 존재하지 않으면 재계산된 가용한 경로 개수를 초과하지 않는 소수를 구하여 해시값을 나누어 그 나머지를 넥스트 홉 인덱스에 할당하는 단계와,

   (e) 상기 넥스트 홉 인덱스로 넥스트 홉 인덱스 테이블을 검색하여 검색된 값을 새로운 경로로 선택하는 단계

   를 포함하는 패킷 전송의 최적 경로 선택 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 다중 경로 최대 개수는, 전체 다중 경로들에 할당된 비용들을 모두 곱셈을 이용하여 정수화시킨 후에 정수화된 각 경로별 비용들을 모두 합산하여 재계산하는

   패킷 전송의 최적 경로 선택 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 가용한 경로 개수는, 가용 경로들에 할당된 상기 정수화시킨 모든 비용들을 합산하여 재계산하는

   패킷 전송의 최적 경로 선택 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 소수를 구하거나 상기 넥스트 홉 인덱스 테이블 값을 변경하거나 상기 전체 경로 개수나 상기 가용 경로 개수를 재계산하는 시점은 경로가 추가되거나 삭제될 경우에만 수행하는

   패킷 전송의 최적 경로 선택 방법.
9. 삭제

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