KR100862500B1

KR100862500B1 - 동일 링크에 연결된 복수의 단말간 2계층 통신이이루어지지 않는 가입자액세스 장치에 있어서 단말간통신을 가능하게 하는 통신장치 및 방법

Info

Publication number: KR100862500B1
Application number: KR1020070002291A
Authority: KR
Inventors: 전병천; 박천관; 연삼모
Original assignee: (주)넷비젼텔레콤
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-10-08
Also published as: KR20080065325A

Abstract

본 발명은 E-PON(Ethernet Passive Optical Network : 수동광네트워크)이나 xDSL (Digital Subscriber Line) 기술을 적용하여 다수의 가입자를 수용하는 가입자액세스장치에 있어서 구조적으로 가입자간 2계층의 통신 경로가 존재하지 않는 경우, 이를 3계층(IP: Internet Protocol)을 경유하여 가입자간 통신이 이루어지도록 하는 통신장치 및 통신 방법에 대한 것이다.

실제적으로 가입자간 상호 통신이 이루어져야 하기 때문에 가입자액세스장치에 있는 3계층 스위치에서 인터넷프로토콜에 의한 통신이 이루어지도록 하는 기술인 주소변환대행자(Proxy ARP: address Resolution Protocol) 기술을 적용한다. 이는 주소변환대행자에서 2계층간 직접통신이 되지 않는 가입자에게는 인터넷프로토콜 계층에서 통신이 이루어지도록 하기 위해 주소변환요청시(ARP요청) 목적지 IP 주소에 대응된 목적지 MAC 주소 대신 3계층 통신이 이루어지도록 하는 접속점의 MAC 주소를 대신 전달해주는 방식이다.

이러한 기술은 가입자종단장치가 내부적으로 이더넷 스위치 기능을 가지거나, 또는 가입자종단장치 외부에 이더넷 스위치를 연결하여 다수의 가입자 단말을 접속하는 경우, 로컬 가입자 단말간의 IP 주소에 대응된 MAC주소를 얻어오기 위한 ARP(address Resolution Protocol)_요구패킷은 방송 주소를 사용하므로 가입자 액세스 장치까지 전달되어 목적지 로컬가입자 단말뿐만 아니라 가입자액세스장치의 주소변환대행자도 ARP_응답 패킷을 ARP_요구패킷을 발생시킨 로컬 가입자 단말로 단달하게 된다. 이 경우 2개의 ARP_응답 패킷은 서로 다른 MAC 주소를 제공하므로 어느 것을 선택하느냐에 따라 경유지가 다르게 되던지, 또는 하나의 IP에 2개의 MAC 주소가 대응되어 중복현상이 발생하게 된다.

따라서 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 가입자종단장치에서 가입자액세스장치로 전달될 필요가 없는 ARP 요청 패킷을 방지함으로써 근본적으로 중복된 ARP 응답 패킷이 나타나지 않도록 한다. 이를 통하여 불필요한 트래픽에 따른 통신 성능 저하를 방지하는 특징을 가진다.

PON, 주소변환프로토콜, 가입자액세스장치, 가입자종단장치, xDSL 모뎀, 주소변환대행자, 3계층

Description

동일 링크에 연결된 복수의 단말간 2계층 통신이 이루어지지 않는 가입자액세스 장치에 있어서 단말간 통신을 가능하게 하는 통신장치 및 방법 {Communication system and communication method for enabling communication between customers connected same link that there is no layer 2 communication path}

제 1도 수동광네트워크(PON) 기술을 적용한 망구성 예

제 2도 xDSL(Digital Subscriber Line) 기술을 적용한 망구성 예

제 3도 ARP 패킷의 내부 포맷 구성도

제 4도 가입자종단장치에 하나의 가입자 단말이 연결된 경우 구성도

제 5도 가입자종단장치에 다수의 가입자 단말이 연결된 경우 구성도

제 6도 가입자종단장치에 다수의 가입자 단말이 연결된 경우 주소변환동작

제 7도 가입자종단장치에 연결된 이더넷 스위치를 통하여 다수의 가입자 단말이 연결된 경우 주소변환동작

제 8도 가입자액세스장치의 주소변환대행자에서의 동작

제 9도 본 발명이 적용된 가입자종단장치 구성 예

제 10도 가입자 단말로부터 ARP 패킷을 수신한 경우의 ARP 처리기 동작

제 11도 가입자액세스장치로부터 ARP 패킷을 수신한 경우의 ARP 처리기 동작

본 발명은 PON 또는 xDSL 기반의 가입자액세스장치에 있어서 동일 링크에 접속되어 가입자간 2계층(이더넷 계층)에서 직접통신이 이루어지지 않는 경우 3계층(IP 계층)에서 통신이 이루어지게 하는 기술인 주소변환대행자를 적용하는데 있어, 가입자종단장치 내 또는 가입자종단장치 외부에 이더넷 스위치를 접속하여 다수의 가입자 단말들을 접속하는 경우, 가입자종단장치에 연결된 가입자 단말간 통신시에도 가입자액세스장치를 경유하여 통신이 이루어지는 것과 IP주소 중복으로 인식하여 통신이 이루어지지 않는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

즉 가입자종단장치에 이더넷 스위치를 연결하여 다수의 가입자 단말을 접속하는 경우, 로컬 가입자 단말들간 통신시에 이더넷 스위치를 통한 직접통신이 이루어져야 하나, 목적지 로컬 가입자 단말의 IP 주소에 대응된 MAC 주소를 얻어오기 위한 ARP(address Resolution Protocol)_요구 패킷은 방송 주소를 사용하므로 가입자액세스장치까지 전달되어 목적지 로컬 가입자 단말뿐만 아니라 가입자액세스장치의 주소변환대행자도 ARP_응답 패킷을 ARP_요구 패킷을 발생시킨 로컬 가입자 단말로 전달하게 된다. 이 경우 2개의 ARP_응답 패킷은 서로 다른 MAC 주소를 제공하므로 어느 것을 선택하느냐에 따라 경유지가 다르게 되던지, 또는 하나의 IP에 2개의 MAC 주소가 대응되어 중복현상이 발생하게 된다. 만약 주소변환대행자가 발생시킨 ARP_응답 패킷을 사용하게 되면 로컬 가입자 단말간 통신시에도 가입자액세스장치를 경유하게 되어 가입자액세스장치에 불필요한 부하를 발생시키며 로컬 가입자 단말간 통신 속도가 가입자액세스장치와 가입자종단장치간 설정된 대역폭으로 제약된다는 문제점이 있다. 또한 로컬 가입자 단말간 통신 트래픽이 가입자액세스장치를 경유하는 트래픽의 품질 특성을 저하시킬 수 있다는 단점이 있다. 또 송신 가입자 단말이 두군데서 ARP 응답 패킷을 수신하면 동일 IP 주소에 대해 서로 다른 2개의 MAC 주소를 가진 가입자 단말이 있다는 것이므로 송신 가입자 단말에서는 IP주소 중복으로 인식하게 되어 통신이 불가능하게 된다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 가입자종단장치에 ARP_요구 패킷의 가입자종단장치 전달 여부를 결정하는 ARP처리기를 두어 로컬 가입자 단말간에는 항상 직접통신이 가능하게 하는 것으로, 가입자종단장치에 있는 ARP 처리기에서 불필요한 ARP 요청 패킷이 상향(가입자액세스장치)으로 전달되는 것을 방지하여 근본적으로 송신 가입자 단말에 중복된 ARP 응답 패킷이 나타나지 않도록 함으로써 통신성능 저하를 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 종단장치간 이더넷 계층에서 직접 통신이 이루어지지 않는 경우 인터넷 계층에서 통신이 이루어지도록 하기 위해 주소변환대행자를 적용하는 가입자액세스장치를 적용하는 망에서 종단장치에 접속된 다수의 로컬 단말간 직접통신이 보장되도록 하는 기술이다. 기존 기술과의 차이점은 다음과 같다.

가상에이알피 패킷을 이용한 프록시 에이알피 동작 방법 (등록번호 : 10-0455130, 등록일자 : 2004년10월21일, 특허권자 : 엘지전자 주식회사)은 종래의 Proxy ARP를 이용한 하나의 IP 서브넷으로 구성된 가상랜 환경에서는, 가상랜 간 트래픽을 라우팅으로 처리하게 되고, 이로 인해 트래픽의 전달 시간이 지연되어 가상랜간 전달되는 트래픽을 처리하기 위한 라우터 부하가 증가하는 문제점이 있고, 이를 해결하기 위해 고속의 라우터가 가지고 있는 포워딩 엔진 등의 하드웨어를 사용할 경우에는 트래픽의 처리 비용이 상승하게 되는 문제점이 있는 것을 해결한 것으로, 임의의 포트를 MAC 주소로 하는 송신 가입자 단말이 ARP_요구 패킷을 브로드캐스팅하는 제 1단계와; 상기 송신 가입자 단말로부터 ARP_요구 패킷을 수신한 프록시 에이알피 (Proxy ARP) 서버는, 자신의 MAC 주소가 아닌 송신 가입자 단말의 MAC 주소와 IP 주소를 소스로 하는 가상 ARP_요구 패킷을 만들어 목적지 가입자 단말로 전달하는 제 2단계와; 상기 가상 ARP_요구 패킷을 수신한 목적지 가입자 단말은 ARP_응답 패킷에 자신의 MAC 주소와 IP 주소를 담아 스위칭부를 통하여 송신 가입자 단말로 직접 응답하는 3단계로 이루어져 상기 단계 이후의 가상랜 간 트래픽에 대하여 지연 시간을 줄이고, 가상랜 간 트래픽을 처리하기 위해 CPU를 사용하지 않도록 함으로써, 가상랜 간 전달되는 3계층 트래픽을 2계층에서 전달되도록 하여 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있지만, 가입자간 직접통신이 이루어지지 않는 xDSL 또는 PON 시스템에는 적용할 수 없다.

비동기전송모드와 이더넷 네트워크상에서 레이어 2 스위치를 이용한 레이어 3 아이 피 스위칭 장비 및 방법 (등록번호 : 10-0299144, 등록일자 : 2001년06월07일, 특허권자 : 삼성전자 주식회사)은 ATM 및 이더넷 네트워크상에서 서로 다른 가상 랜 간의 통신에 있어서, 상기 가상 랜 간 라우팅을 수행하는 라우터에 각 가상 랜에 속한 단말에 대한 MAC 주소 및 상기 MAC 주소에 대한 ATM 주소와 해당 IP 주소 정보를 구비하는 New Proxy ARP/LE_ARP 모듈을 구비시켜 각 가상 랜에 속한 단말로부터 서로 다른 가상 랜에 속한 목적지 단말로의 IP 통신 요구가 있는 경우 상 기 New Proxy ARP/LE_ARP 모듈을 통해 목적지 단말의 MAC 주소 및 ATM 주소를 각 가상 랜이 속한 레이어-2 스위치로 전송하여 줌으로써 레이어-2 스위치를 통하여 레이어-3 스위칭이 수행되도록 함을 특징으로 한다. 이 방법은 ATM 및 이더넷 네트워크상에서 이질적인 가상 랜 간의 통신에 있어서 각 가상 랜에 속한 단말로부터 서로 다른 가상 랜에 속한 목적지 단말로의 IP 통신 요구가 있는 경우 상기 New Proxy ARP/LE_ARP 모듈을 통해 목적지 단말의 MAC 주소 및 ATM 주소를 각 가상 랜이 속한 레이어-2 스위치로 전송하여 주는 것으로 본 발명의 가입자 단말간 직접통신이 이루어지지 않는 가입자액세스장치에서 가입자 단말간 통신을 위한 주소변환방법과는 근본적인 차이점을 가지고 있다.

복수의 가상랜으로 구성된 이더넷 상에서의 스위칭 장치와 이를 이용한 통신 방법 (공개번호 : 10-2004-0011936, 공개일자 : 2004년02월11일, 특허권자 : 주식회사 디오넷)은 이더넷상에서 가상 랜간의 데이터 통신에 관한 것이다. 특히, IP 주소가 부여되지 않은 다수의 가상 랜을 포함하는 이더넷상에서 서로 다른 가상 랜간의 데이터 통신을 지원하면서 불법으로 접속하는 단말기를 차단하는 이더넷상에서 스위칭 장치는 가입자 단말기가 IP 주소를 할당받을 때 Proxy_ARP 설정 정보를 생성하고, 서로 다른 가상 랜들 중 특정 가상 랜에 속한 소스 단말기로부터 다른 가상 랜에 속한 목적지 단말기를 목적지로 하는 ARP 요청이 있을 경우, 소스 단말기가 속한 가상 랜의 MAC 주소를 이용하여 ARP 응답을 하는 Proxy_ARP 모듈과, 가상 랜들을 관리하는 IP 서브넷과 생성된 Proxy_ARP 설정 정보를 저장하는 데이터 베이스를 더 포함하며; Proxy_ARP는 ARP 응답에 따라 소스 단말기에서 생성된 IP 패킷을 목적지 단말기가 속한 가상 랜을 통하여 목적지 단말기로 전송하는 것을 특징으로 한다. 이 특허는 동일한 포트에 접속된 다수의 단말간 직접통신이 이루어질 수 없으므로 Proxy_ARP 모듈이 제공하는 동일 가상랜의 MAC 주소로 패킷을 전달하면 이더넷계층 전달기능은 IP 주소를 기반으로 이를 해당 단말로 전달할 수 있게 된다. 이 방식은 종단장치에 하나의 단말이 접속되는 경우에는 문제가 없으나 종단장치내 또는 외부에 이더넷스위치를 접속하고 다수의 단말을 접속하는 경우, 하나의 종단장치에 이더넷스위치를 통하여 접속된 다수의 단말들간에 통신을 하기 위해 발생한 ARP_요구 패킷에 대해서도 가입자액세스장치의 Proxy_ARP 모듈이 ARP_응답 패킷을 발생한다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점은 주소변환대행자(Proxy_ARP, 프록시 에이알피)가 수신한 ARP_요구 패킷을 발생시킨 가입자 단말과 통신하고자 하는 목적지 가입자 단말이 동일한 가입자종단장치에 접속되어 있는지 알 수 없기 때문에 발생된다. 즉 주소변환대행자는 ARP_요구 패킷을 발생시킨 단말과, ARP_요구 패킷의 목적지 가입자 단말이 동일 스위치 포트에 연결되어 있는지는 알 수 있으나, 특정 가입자종단장치에 연결된 복수 단말들간의 로컬 통신인지, 동일 스위치 포트에 접속된 서로 다른 가입자종단장치에 연결된 가입자 단말간의 통신인지를 구분할 수 없으므로 주소변환대행자는 동일 스위치 포트내의 단말간 통신인 경우에는 무조건 ARP_응답 패킷을 발생시키게 된다.

이 경우 송신 가입자 단말이 두 군데서 ARP 응답 패킷을 수신하면 동일 IP 주소 를 가진 두 개의 단말이 있다는 것이므로 송신지 가입자 단말에서는 IP주소 중복으로 판단하여 통신을 불가능하게 되거나, 송신지 단말에서 어느 하나의 MAC 주소를 선택하여 동작할 수 있기 때문에 IP패킷이 비정상적인 경로를 통하여 전달되는 문제가 발생한다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종단장치에 ARP_요구 패킷의 가입자액세스장치 전달 여부를 결정하는 ARP처리기를 두어 로컬 단말간에는 항상 직접통신이 가능하게 하는 것으로, 가입자종단장치에서 불필요한 ARP 요청 패킷이 상향으로 전달되는 것을 방지하여 근본적으로 중복된 ARP 응답 패킷이 나타나지 않도록 하여 통신성능 저하를 방지할 수 있는 것이다.

본 발명은 PON 또는 xDSL 기반의 가입자액세스장치에 있어서 동일 링크에 접속되어 로컬 가입자간 2계층(이더넷 계층)에서 직접 통신이 이루어지지 않는 경우 3계층(인터넷프로토콜 계층)에서 통신이 이루어지게 하는 기술인 주소변환대행자를 적용하는데 있어서 문제점인 종단장치 내 또는 종단장치 외부에 이더넷스위치를 접속하여 다수의 단말들을 접속하는 경우 로컬 가입자 단말간 통신시에도 주소변환대행자에 의한 중복된 ARP_응답이 원천적으로 발생되지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.

발명의 상세한 내용은 다음과 같다.

제 1도는 수동광네트워크(PON) 기술을 적용한 망구성예이다. 다수의 PON 정합부(1-1)와 주소변환대행자(1-2)를 포함하는 2/3계층 스위치(1-3)로 구성된 PON 가입자액세스장치(1-4), 각 PON 정합부(1-1)의 광 링크를 다수개의 광 링크로 분배해 주는 수동 광분배기 (Passive Optical Splitter, 1-5), 그리고 가입자 단말(1-7)이 연결되어 있는 PON 종단장치(1-6)로 구성된다. 각 PON 정합부(1-1)의 광링크에는 수동 광분배기(1-5)를 통하여 다수의 PON 종단장치(1-6)가 접속될 수 있다. PON은 구조가 단순하여 효율적인 방법으로 망을 구성할 수 있고, 높은 대역폭을 제공하는 광섬유를 사용하므로 데이터, 비디오, 그리고 음성 트래픽을 전달하는데 효율적이다. 통상 PON 정합부(1-1)에 접속된 다수의 PON 종단장치(1-6)들 간에는 이더넷 계층에서의 통신이 이루어지지 않도록 구성되어 있으므로 이들 간 통신을 위해서 2/3계층 스위치(1-3)의 3계층 라우팅 기능을 활용하여야 한다.

제 2도는 xDSL(Digital Subscriber Line) 기술을 적용한 망 구성도를 나타낸다. 다중화 장치(2-1)를 통하여 다수의 모뎀(2-2)를 다중화 시켜주는 xDSL 정합부(2-3)와 주소변환대행자(1-2)를 포함하는 2/3계층 스위치(1-3)로 이루어진 xDSL 가입자액세스장치(2-4), 그리고 가입자 단말(1-7)이 연결되어 있는 xDSL 종단장치(2-5)로 구성된다. 이더넷 기반의 xDSL 가입자액세스 장치로 다수의 xDSL 종단장치(2-5)를 접속하기 위한 xDSL 정합부(2-3)는 자신에게 접속된 xDSL 종단장치(2-5)간 직접 통신할 수 있는 경로를 제공하지 않는다. 따라서 2/3계층 스위치(1-3)의 3계층 라우팅 기능을 활용하여 xDSL 종단장치(2-5)간 통신이 이루어지도록 한다.

제 1도와 제 2도의 경우에, 동일한 2/3계층스위치(1-3) 포트에 접속된 가입자 단말(1-7)간 통신을 하고자 하는 경우, 목적지 IP 주소에 대응된 MAC 주소를 얻기 위해 송신 가입자 단말이 발생하는 ARP_요구 패킷이 이더넷 계층에서는 목적지 가입자 단말로 전달될 수 없으므로 정상적인 ARP_응답이 이루어질 수 없게 된다. 따라서 2/3계층 스위치(1-3)는 동일한 포트에 접속된 타 가입자 단말의 IP 주소에 대한 MAC 주소를 찾기 위한 ARP_요구 패킷에 대한 ARP_응답을 대행해주는 주소변환대행자(1-2)가 필요하게 된다. 동일한 포트에 접속된 다수의 가입자 단말(1-7)간 직접통신이 이루어질 수 없으므로 주소변환대행자(1-2)에서 3계층 전달기능을 제공하는 지점의 MAC 주소로 패킷을 전달하면 3계층 전달기능은 IP 주소를 기반으로 이를 해당 가입자 단말로 전달할 수 있게 된다.

이 방식은 종단장치(1-6)(2-5)에 하나의 단말이 접속되는 경우에는 문제가 없으나 종단장치(1-6)(2-5) 내 또는 외부에 이더넷 스위치를 접속하고 다수의 단말을 접속하는 경우, 하나의 종단장치(1-6)(2-5)에 이더넷 스위치를 통하여 접속된 복수의 가입자 단말(1-7)들 간에 통신을 하기 위해 발생한 ARP_요구 패킷은 특성상 방송(Broadcast) 통신이기 때문에 해당 목적지 가입자 단말 뿐만 아니라 가입자액세스장치의 주소변환대행자(1-2)가 ARP_응답 패킷을 발생한다는 문제점이 있다.

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제 3도는 주소변환프로토콜(ARP) 패킷 형식을 나타낸 것이다. ARP는 IP 네트워크상에서 IP 주소를 물리적네트워크(MAC) 주소로 대응시키기 위해서 사용되는 프로토콜이다. 여기서 MAC 주소는 이더넷 또는 토큰링의 48비트 네트워크 카드 주소를 나타낸다. 예를 들어 IP 단말 A가 IP 단말 B로 패킷을 보내고자할 때 IP 단말 B의 MAC 주소를 모를 경우, ARP 프로토콜을 사용하여 목적지 단말 B의 IP주소와 방송용 MAC 주소(FFFFFFFFFFFF)를 가지는 ARP 패킷을 네트워크상으로 전송한다. IP 단말 B는 자신의 IP주소가 목적지에 있는 ARP 패킷을 수신하면 자신의 MAC 주소를 IP 단말 A로 전송한다. 이와 같은 방식으로 수집된 IP 주소와 MAC 주소는 각 IP 단말의 ARP 캐시라는 메모리에 테이블형태로 저장된 후 다음 패킷 전송시 다시 사용된다.
(ARP) 패킷 형식에서, 하드웨어 형태는 주소변환프로토콜이 동작하는 네트워크 형태를 나타낸다. 그 기술은 크게 이더넷, 토큰링, 그리고 토큰 버스 등이 있는데, 대부분 이더넷을 사용한다. 프로토콜형식은 네트워크 계층 프로토콜 종류마다 상이한 주소체계를 구분해 주는 역할을 수행한다. 하드웨어 길이는 MAC 주소영역의 바이트 수를 정의한다. 이 필드는 하드웨어 형태에 따라 달라지며 이더넷의 경우 6(48비트, MAC 주소)이다. 프로토콜 길이는 네트워크 계층 주소영역 (IP 주소)의 바이트수를 표시해 준다. 인터넷 프로토콜(IP : Internet Protocol)인 경우 4(32비트) 이다. 송신지 MAC주소와 목적지 MAC주소는 각각 송신지와 목적지의 MAC 주소를 나타낸다. 송신지 IP주소와 목적지 IP주소는 각각 송신지와 목적지의 IP 주소를 나타낸다.

제 4도는 가입자종단장치(4-6)에 하나의 단말이 연결된 경우의 구성도를 나타낸다. 제 1도의 PON 종단장치(1-6)와 제 2도의 xDSL 종단장치(2-5)는 가입자종단장치(4-6)의 예 이다. 제 4도에서 수동 광 분배기(1-5)를 통하여 다수의 가입자종단장치(4-6)가 하나의 광 링크를 통하여 가입자액세스장치(4-5)에 연결되어 있으며, 각 가입자종단장치(4-6)에 하나의 가입자 단말이 연결된 것을 보여준다. 제 1도의 PON 가입자액세스장치(1-4)와 제 2도의 xDSL 가입자액세스장치(2-4)는 가입자액세스장치의 예 이다. 가상랜(4-2)은 2계층 통신 기능 즉 MAC주소에 의한 스위칭 기능을 수행한다. 3계층 라우팅(4-1)에는 주소변환대행자(1-2)를 두어 가입자종단장치(4-6)에서 요구된 주소변환 기능을 대신하여 처리해 주며, 이를 위하여 주소변환대행자 테이블(4-3)을 가지고 있다. 주소변환대행자 테이블(4-4)은 하드웨어 주소, 프로토콜 주소, 인터페이스, 그리고 aging time 등으로 구성되는 예를 보여주고 있다. 이 구성을 통하여 동일 수동 광 분배기(1-5)에 접속된 가입자종단장치(4-6)에 연결된 가입자 단말(1-7)간 통신을 하는 경우, 가입자 단말(1-7)간 직접 통신이 이루어지지 않기 때문에, 가입자 액세스장치(4-5)의 3계층 라우팅(4-1)을 통하여야 한다. 이 경우 목적지 IP 주소에 대응된 MAC 주소를 얻기 위하여 송신 가입자 단말이 발생하는 ARP_요구 패킷이 이더넷 계층에서는 목적지 가입자 단말로 전달될 수 없으므로 정상적인 ARP_응답이 이루어질 수 없게 된다. 따라서 3계층 라우팅(4-1)은 동일한 포트에 접속된 타 가입자 단말의 IP 주소에 대한 MAC 주소를 찾기 위한 ARP_요구 패킷에 대한 ARP_응답을 대행해 주는 주소변환대행자(1-2)가 필요하다. 그러므로 동일한 포트에 접속된 가입자 단말간 직접통신이 이루어질 수 없기 때문에, 주소변환대행자(1-2)에 제공하는 인터넷계층 전달기능 지점의 MAC 주소로 패킷을 전달하면 이더넷 계층 전달기능은 IP 주소를 기반으로 해당 가입자 단말로 패킷을 전달할 수 있게 된다.
이 방식은 제 4도에서와 같이 가입자종단장치(4-6) 각각에 하나의 가입자 단말(1-7)만이 연결된 경우에는 문제가 없으나, 가입자종단장치(4-6)내 또는 외부에 이더넷 스위치를 접속하고 다수의 가입자 단말을 접속하는 경우, 하나의 가입자종단장치(4-6)에 이더넷 스위치를 통하여 접속된 다수의 가입자 단말들간 통신을 위해 발생한 ARP_요구 패킷에 대하서도 가입자액세스장치(4-5)의 주소변환대행자(1-2)가 ARP_응답 패킷을 발생한다는 문제점이 있다.

제 5도는 가입자종단장치(4-6)에 복수의 가입자 단말(1-7)이 연결된 경우 구성도를 나타낸다. 하나는 각 가입자종단장치(4-6) 내부에 이더넷 스위칭 기능이 내장되어 다수의 가입자 단말(1-7)이 연결될 수도 있고, 다른 하나는 가입자종단장치(4-6) 외부에 이더넷 스위치(5-1)를 연결하여 다수의 가입자 단말(1-7)이 연결될 수 있다. 이와 같은 구성에서도 동일 가입자종단장치(4-6)에 속한 가입자 단말(1- 7)간 통신이 가능해야 한다. 이 경우 이들 가입자 단말(1-7)간 통신을 위해 발생한 ARP_요구 패킷에 대해서도 가입자액세스장치(4-5)의 주소변환대행자(1-2)가 ARP_응답 패킷을 발생한다는 문제점이 있다. 따라서 ARP_요구 패킷을 발생시킨 가입자 단말은 목적지 가입자 단말이 응답한 ARP_응답과 주소변환대행자(1-2)가 응답한 ARP_응답을 모두 받게 되어 IP 주소 중복으로 인식되어 통신이 불가능하게 되거나, 가입자액세스장치(4-5)를 경유하여 로컬 가입자 단말(1-7)간 통신이 이루어지는 경우가 발생될 수 있다.

제 6도는 가입자종단장치(4-6)에 다수의 가입자 단말(1-7)이 연결된 경우 주소변환동작을 나타낸다. 이 경우 가입자 종단장치는 이더넷 스위치를 포함하고 있으며, 이를 통하여 다수의 가입자 단말(1-7)이 연결된다. 송신 가입자 단말(1-7)은 통신전에 ARP_요구 패킷(6-1)를 방송(Broadcast)한다. 방송된 패킷은 3계층 라우팅(4-1)과 송신 가입자 단말(1-7)과 동일한 가입자종단장치(4-6)에 연결된 목적지 가입자 단말(1-7)로 전송된다. 방송된 패킷을 수신한 3계층 라우팅(4-1)과 목적지 가입자 단말(1-7)은 ARP_응답 패킷을 송신 가입자 단말(1-7)로 전송한다. 송신 가입자 단말(1-7)은 ARP 프로토콜을 통하여 주소변환대행자(1-2)의 MAC 주소 또는 목적지 가입자 단말(1-7)의 MAC 주소를 획득할 수 있다. 이 경우 송신 가입자 단말(1-7)은 동일 IP 주소에 대하여 서로 다른 2개의 MAC 주소를 가진 가입자 단말이 있는 것으로 판단하여 송신 가입자 단말에 IP 중복 메시지가 나타나며, 통신이 불가능할 수 있다. 또는 이들 주소를 통하여 목적지 가입자 단말(1-7)과 통신을 할 수 있는데, 문제는 송신 가입자 단말(1-7)에서 목적지 가입자 단말(1-7)로 직접 통신하는 것이 바람직하나, 송신 가입자 단말(1-7)에서 3계층 라우팅(4-1)을 통하여 목적지 가입자 단말(1-7)과 통신하는 경우가 발생할 수도 있다.

제 7도는 가입자종단장치(4-6)에 이더넷 스위치(5-1)를 통하여 다수의 가입자 단말이 연결된 경우 주소변환동작을 나타낸다. 이 구성에서 이더넷 스위치(5-1)에 연결된 가입자 단말(1-7)간 통신을 위해 발샐한 ARP_요구 패킷에 대해서도 가입자액세스장치(4-5)의 주소변환대행자(1-2)가 ARP_응답 패킷을 발생한다는 문제점이 있다. 송신 가입자 단말(1-7)은 통신전에 ARP 요청 패킷(7-1)를 브로드캐스팅한다. 브로드캐스팅된 패킷은 3계층 라우팅(4-1)과 송신 가입자 단말과 동일한 이더넷 스위치(5-1)에 연결된 목적지 가입자 단말(1-7)로 전송된다. 브로드캐스팅된 패킷을 수신한 3계층 라우팅(4-1)과 송신 가입자 단말(1-7)과 동일한 이더넷 스위치(5-1)에 연결된 목적지 가입자 단말(1-7)은 ARP_응답 패킷을 송신 가입자 단말(1-7)로 전송한다. 이 경우 제 6도에서와 같이 통신이 불가능하게 되거나, 송신 가입자 단말(1-7)에서 3계층 라우팅(4-1)을 통하여 목적지 가입자 단말(1-7)과 통신하는 경우가 발생할 수도 있다.

제 8도는 주소변환대행자(1-2)에서의 주소변환동작 흐름도를 나타낸 것이다. 주소변환대행자(1-2)가 ARP_요구 패킷을 수신하면(8-1) ARP_요구 패킷의 송신지 IP주소와 목적지 IP주소 값을 주소변환대행자 테이블(4-3)에서 검색하여(8-5) 통신하고자 하는 두 개의 단말이 동일 포트에 연결되어 있는지를 확인한다. 두 개의 단말이 동일 포트에 연결된 경우, 가상 라우터 포트의 MAC 주소를 포함한 ARP_응답 패킷을 송신 가입자 단말(1-7)로 전송한다(8-6). 두 개의 단말이 서로 다른 포트에 연결된 경우에는 통신하고자 하는 두 단말간에 직접 ARP 패킷을 교환하게 되므로 주소변환대행자는 별도의 처리를 하지 않는다.

주소변환대행자 테이블(4-3)에는 각 단말로부터 ARP_요구 패킷을 수신할때마다 해당 단말의 IP주소, MAC주소, 해당 단말이 연결된 포트 번호가 저장된다. 따라서 주소변환대행자는 ARP_요구 패킷을 수신했을때 송신 단말의 MAC 주소와 IP 주소가 등록되어 있지 않은 경우, 주소변환대행자 테이블(4-3)에 송신 단말의 MAC 주소와 IP 주소를 등록한다(8-4). 이때 각 정보는 일정 시간 이상 경과되는 경우 이를 무효화하기 위한 유효 시간 정보를 같이 저장할 수 있다.

제 9도는 본 발명이 적용된 가입자종단장치(4-5)의 구성 예를 나타낸다. 가입자종단장치(4-6)는 E-PON 또는 xDSL 가입자액세스장치와 접속을 위한 선로정합부(9-1), 중복 ARP 패킷의 전달방지를 위한 ARP 처리기(9-3), 단말과의 정합을 위한 이더넷정합부(9-3)로 구성된 것을 특징으로 한다.

즉 ARP처리기(9-2)는 ARP 패킷이 발생될 때마다 ARP 패킷을 발생시킨 단말의 IP주소를 ARP 처리기 테이블(9-4)에 저장하며, 또한 테이블을 검색하여 통신하고자 하는 두 단말이 동일 가입자종단장치(4-6)에 연결되어 있는 경우 ARP_요구 패킷을 가입자액세스장치(1-4)로 전달되지 않도록 하여 가입자액세스장치(1-4)의 주소변환대행자(1-2)에 의한 중복 ARP_응답이 발생되는 것을 방지한다. 이더넷정합부(9-3)는 하나의 이더넷 포트를 지원하거나, 또는 내부에 이더넷 스위치를 가지고 있어서 복수의 이더넷 포트를 지원할 수 있는 것을 특징으로 한다.

가입자종단장치(4-5)는 ARP 패킷을 분리할 수 있는 기능이 어디에 있는가에 따라 다양한 형태의 구성이 가능하다. 즉 선로정합부가 ARP 패킷을 분리할 수 있는 기능이 있는 경우 구성1, 이더넷 정합부가 ARP 패킷을 분리할 수 있는 기능이 있는 경우 구성2, 선로정합부 및 이더넷 정합부 모두 ARP 패킷을 분리할 수 없는 경우에는 구성3과 같은 형태의 구성이 적용될 수 있다.

제 10도는 가입자 단말(1-7)로부터 ARP 패킷을 수신한 경우의 ARP 처리기(9-2) 동작을 나타낸다. 가입자종단장치(4-6)내의 ARP 처리기(9-2)가 가입자 단말(1-7)로부터 ARP 패킷을 수신하면(10-1) 다음과 같은 동작을 수행한다.

수신된 패킷이 ARP_요구 패킷이면 패킷의 송신지 IP주소를 ARP 처리기(9-2)의 테이블(9-4)에 등록하고(10-3), 목적지 IP주소를 ARP 처리기(9-2)의 테이블(9-4)에서 검색하며(10-4), 테이블에 목적지 IP주소가 없는 경우에만 ARP_요구 패킷을 가입자액세스장치로 전달한다(10-6). 즉 테이블에 ARP_요구 패킷의 목적지 IP주소가 존재하면 가입자종단장치(4-6)에 접속된 단말간에 통신을 하고자 하는 것이므로 ARP_요구 패킷을 가입자액세스장치(4-5)로 전달하지 않는다.

수신된 패킷이 ARP_응답 패킷이면 송신지 IP주소를 ARP 처리기(9-2)의 테이블에 등록하고(10-8) 해당 패킷의 목적지 가입자 단말(1-7)로 ARP_응답 패킷을 전달한다(10-9). 즉 가입자 단말(1-7)의 ARP_응답 패킷을 발생시키는 경우에도 가입자 단말(1-7)의 IP주소가 테이블에 등록될 수 있도록 한다.

제 11도는 가입자액세스장치(4-5)로부터 ARP 패킷을 수신한 경우 본 발명이 적용된 가입자종단장치(4-6)의 ARP 처리기(9-2)의 동작을 나타낸다. 가입자액세스장치(4-5)로부터 ARP 패킷 수신은 주소변환대행자(1-2) 또는 다른 포트에 연결된 가입자 단말(1-7)로부터 수신되는 경우이다.

가입자종단장치(4-6)가 가입자액세스장치(4-5)로부터 ARP_응답 패킷을 수신하는 경우 송신지 IP주소를 ARP 처리기(9-2)의 ARP 처리기 테이블(9-4)에서 검색하여(11-4), 테이블에 존재하면 ARP_응답 패킷을 삭제하고(11-5), 테이블에 존재하지 않으면 ARP_응답 패킷을 해당 목적지로 전달한다(11-6). 이는 가입자종단장치(4-6)에 연결된 단말간 통신을 위해 ARP_요구 패킷이 발생된 경우 수신 가입자 단말(1-7)의 IP주소가 ARP처리기(9-2)에 등록되어 있지 않은 경우에는 가입자액세스장치(4-5)로 ARP_요구 패킷이 전달되므로, 이에 대해 주소변환대행자(1-2)가 발생시킨 ARP_응답 패킷을 삭제하기 위한 절차이다.

가입자종단장치(4-6)가 가입자액세스장치(4-5)로부터 ARP_응답 패킷을 수신하는 경우에는 모든 가입자 포트로 ARP 요구 패킷을 전달한다(11-7).

본 발명은 PON 또는 xDSL 기반의 가입자액세스장치에 있어서 동일 링크에 접속되어 가입자간 2계층, 즉 이더넷 계층에서 직접 통신이 이루어지지 않는 경우 3계층 즉 인터넷프로토콜(IP) 계층에서 통신이 이루어지게 하는 기술인 주소변환대행자를 적용하는데 있어서, 종단장치 내 또는 종단장치 외부에 이더넷스위치를 접속하여 다수의 단말들을 접속하는 경우 종단장치에 연결된 단말간 통신시에도 IP주소 중복으로 인식되어 통신이 이루어지지 않거나, 가입자액세스장치를 경유하여 통신이 이루어지는 문제점을 해결할 수 있다.

Claims

주소변환대행자를 가진 가입자액세스장치에 접속되어 복수의 가입자 단말이 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 가입자종단장치에 있어서, 가입자액세스장치와 수동광네트워크 방식 또는 xDSL 방식의 접속을 위한 선로정합부(9-1), 단말로부터 발생되는 ARP_요구 또는 ARP_응답 패킷을 검사하여 선별적으로 가입자액세스장치로 전달하며, 가입자액세스장치로부터 수신된 ARP_요구 및 ARP_응답 패킷을 검사하여 선별적으로 가입자 단말로 전달하는 ARP 처리기(9-3), 복수의 단말과의 정합을 위한 이더넷정합부(9-3)로 구성되어 가입자 단말간 직접 통신이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 가입자종단장치
청구항 1에 있어서 ARP처리기는 이더넷정합부(9-3)로부터 ARP 패킷을 수신할때마다 ARP 패킷을 발생시킨 단말의 IP주소를 저장하기 위한 테이블을 가지고 있으며, ARP_요구 패킷이 발생될때마다 상기 테이블을 검색하여 패킷의 목적지가 동일 가입자종단장치내의 타 단말인지를 판단하여 ARP_요구 패킷의 가입자액세스장치로의 전달 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 가입자종단장치
청구항 1에 있어서 ARP처리기는 가입자액세스장치(1-4)로부터 ARP_응답 패킷을 수신할때마다 ARP_응답 패킷내의 송신지IP주소가 ARP처리기 내의 테이블을 검색하여 해당 주소값이 검색되면 동일 가입자종단장치에서 발생된 ARP_응답 패킷으로 판단하여 상기 ARP_응답 패킷을 삭제하는 것을 특징으로 하는 가입자종단장치
청구항 1에 있어서 이더넷정합부(9-3)는 하나의 이더넷 포트만을 지원하거나, 또는 내부에 이더넷 스위치를 가지고 있어서 복수의 이더넷 포트를 지원할 수 있는 것을 특징으로 하는 가입자종단장치
다수의 가입자종단장치를 연결하여 다수의 가입자 단말에게 인터넷 접속이 가능하게 하는 수동광네트워크 방식 또는 xDSL 방식의 가입자액세스장치에 있어서, 가입자간 단말간 3계층 통신을 가능하게 하기 위한 주소변환대행자는, 가입자로부터 ARP_요구 패킷을 수신할때마다 ARP_요구 패킷의 송신지IP주소와 목적지IP주소 값을 주소변환대행자 테이블(4-3)에서 검색하여(8-5) ARP_요구 패킷의 목적지가 상기 ARP_요구 패킷을 발생시킨 단말과 동일 포트에 연결되어 있는지를 확인하는 1단계,

상기 ARP_요구 패킷의 목적지 단말이 동일 포트에 연결된 경우에는 2/3계층 스위치의 가상 라우터 포트의 MAC 주소를 포함한 ARP_응답 패킷을 송신 가입자 단말(1-7)로 전송하는 2단계, ARP_요구 패킷을 수신할때마다 주소변환대행자 테이블(4-3)에 송신 단말의 MAC 주소와 IP 주소, 포트 번호를 등록하는 3단계로, 동작하는 것을 특징으로 하는 주소변환 방법
청구항 5의 3단계에 있어서 주소변환대행자 테이블(4-3)에 송신 단말의 MAC 주소와 IP 주소, 포트 번호를 등록시 유효 시간 정보를 같이 저장하며, 일정 시간 이상 경과되는 경우 해당 항목을 무효화하는 추가적인 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 주소변환 방법
주소변환대행자를 가진 가입자액세스장치에 접속되어 복수의 가입자 단말이 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 가입자종단장치에 있어서, 가입자종단장치에 접속된 복수의 가입자 단말간에 통신이 가능하게 하는 방법에 있어서, 상기 가입자 단말로부터 ARP_응답 패킷을 수신하면 상기 패킷의 송신지 IP주소를 테이블에 저장하고 상기 패킷을 목적지 가입자 단말로 전달하는 단계, 상기 가입자 단말로부터 ARP_요구 패킷을 수신하면 상기 패킷의 송신지 IP주소를 테이블에 저장하며, 상기 패킷의 목적지 IP주소값을 상기 테이블에서 검색하여 검색되지 않는 경우에만 상기 패킷을 가입자액세스장치로 전달하는 단계, 상기 가입자액세스장치로부터 ARP_응답 패킷을 수신하면 상기 패킷의 송신지 IP주소를 상기 테이블에서 검색하여 해당 주소값이 검색되지 않는 경우에만 목적지 가입자 단말로 전달하는 단계, 상기 가입자액세스장치로부터 ARP_요구 패킷을 수신하면 가입자종단장치에 접속된 모든 가입자 단말로 전달하는 단계,

로 구성된 것을 특징으로 하는 가입자 단말간 통신 지원 방법