KR100943728B1 - The per link available bandwidth measurement method using the total length field in IP packet header and the available bandwidth information of a link management method - Google Patents
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Abstract
패킷의 총길이 필드를 이용하는 링크별 가용 대역폭 측정 방법 및 이를 이용한 링크의 가용 대역폭 정보 관리 방법이 제공된다.Provided are a method for measuring available bandwidth for each link using a total length field of a packet and a method for managing available bandwidth information of a link using the same.
이는 패킷 기반의 네트워크에서 각 링크별 가용 대역폭을 측정하기 위한 기술로서, 각 라우터는 단위 시간 동안 인입되는 IP 패킷에서 IP 헤더 내의 총길이(Total Length) 필드의 값을 누적하여 각 링크별 대역폭 및 가용 대역폭을 산출한다. This is a technique for measuring the available bandwidth for each link in a packet-based network. Each router accumulates the value of the Total Length field in the IP header in an incoming IP packet for a unit time, thereby bandwidth and available bandwidth for each link. To calculate.
본 발명에 따르면 각 라우터 마다 입력 포트에서 단위 시간 동안 인입되는 패킷의 비트 수를 카운트함으로써 현재 링크를 점유하고 있는 패킷의 양을 산출할 수 있으며 물리적인 링크의 대역폭에서 현재 데이터 패킷들이 점유하고 있는 대역폭을 빼줌으로써 각 링크별 가용 대역폭을 간단히 계산할 수 있다. 본 발명에 따르면, End-to-End 가용 대역폭을 측정하기 위해서는 라우터마다 인입되는 패킷의 수를 카운트하여 가용 대역폭을 측정할 수 있는 시스템과, 측정된 데이터를 관리할 수 있는 중앙 자원관리 서버를 포함하여 구성된다. According to the present invention, it is possible to calculate the amount of packets occupying the current link by counting the number of bits of packets coming in at the input port for a unit time in each router, and the bandwidth occupied by the current data packets in the bandwidth of the physical link. By subtracting, we can simply calculate the available bandwidth for each link. According to the present invention, in order to measure the end-to-end available bandwidth, the system includes a system capable of measuring the available bandwidth by counting the number of incoming packets per router, and a central resource management server capable of managing the measured data. It is configured by.
이에 따라 네트워크에 부담을 발생시키지 않으면서도 가용 대역폭의 측정에 소요되는 시간이 매우 짧게 될 수 있어 실시간으로 변동하는 가용 대역폭을 반영할 수 있는 기술이 제공된다.Accordingly, the time required to measure the available bandwidth can be very short without incurring a burden on the network, thereby providing a technology that can reflect the available bandwidth that changes in real time.
패킷 네트워크, 가용 대역폭 측정, 단대단, 총길이 Packet Networks, Available Bandwidth Measurements, End-to-End, Length
Description
본 발명은 일반적으로 패킷 기반의 네트워크에서 가용 대역폭(available bandwidth, ABW)을 측정하는 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 단위 시간 동안 인입되는 패킷의 헤더 필드 중 총길이(Total Length) 필드를 이용하여 패킷의 비트 수를 카운트함으로써 현재 링크를 점유하고 있는 패킷의 양을 산출하고 이를 통해 링크별 가용 대역폭을 계산함으로써 네트워크에 부가되는 부담 없이 각 링크별로 실시간 가용대역폭을 구할 수 있도록 한 새로운 패킷의 총길이 필드를 이용하는 링크별 가용 대역폭 측정 및 관련 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a technique for measuring available bandwidth (ABW) in a packet-based network. More specifically, the present invention relates to a packet using a total length field of a header field of an incoming packet for a unit time. By calculating the number of packets occupying the current link by counting the number of bits, the total length field of the new packet is obtained so that the available bandwidth for each link can be obtained in real time without burden on the network by calculating the available bandwidth for each link. It relates to the measurement of available bandwidth per link used and related methods.
근래에 네트워크가 고도화됨에 따라 기존의 최선형(best-effort) 정책 기반의 데이터 전송 뿐만 아니라 VoD(Video on Demand), VoIP(Voice over Internet Protocol) 등과 같이 전송 대역폭에 관한 QoS(Quality of Service)가 요구되는 다양한 서비스들이 이루어지고 있다. 이러한 서비스들에 따른 데이터를 다양한 성질의 네트워크를 통해 전송하기 위해서는 해당 네트워크의 가용 대역폭을 측정해야 할 필요가 있다.In recent years, as the network is advanced, not only the best-effort policy-based data transmission but also the quality of service (QoS) regarding transmission bandwidth such as Video on Demand (VoD) and Voice over Internet Protocol (VoIP) are required. There are a variety of services available. In order to transmit data according to these services through networks of various properties, it is necessary to measure the available bandwidth of the network.
가용 대역폭의 측정을 통해 대역폭을 보장할 수 있는 링크를 선택하거나, 효율적인 파일 전송을 위한 경로를 탐색하는데 도움을 받을 수 있다. 이와 같은 가용 대역폭 측정 문제는 수많은 IPS(Internet Service Provider)를 통해 네트워크가 구성되고, 점차 BcN(Broadband Convergence Network)이 현실화되면서 다양한 액세스 망과 이를 통합하는 코어 망의 형태로 네트워크 구조가 복잡해짐에 따라서 중요한 분야로 대두되고 있다.Measuring the available bandwidth can help you choose a link that can guarantee bandwidth or explore a path for efficient file transfer. The problem of measuring the available bandwidth is that as the network is formed through numerous Internet Service Providers (IPS), and as the Broadband Convergence Network (BcN) becomes a reality, the network structure becomes complicated in the form of a core network integrating various access networks and them. It is emerging as an important field.
종래의 네트워크 가용 대역폭을 측정하는 방법에는 크게 라우터로부터 SNMP와 같은 프로토콜을 이용하여 직접 정보를 얻어서 분석하는 방법과 사용자 측에서 정보를 수집하는 방법 두 가지가 있다. 네트워크로부터 얻은 정보를 가공하여 분석하는 도구로는 Multi Router Traffic Grapher (MRTG), Round Robin Database (RRD)와 같은 툴들이 있다. 이러한 방법은 네트워크 관리자가 사용하는 방법으로 라우터로부터 얻어진 데이터를 통해서 통계적 분석을 할 수 있기 때문에 정확한 데이터를 얻을 수 있지만, 이러한 정보들은 라우터에 직접 접근할 수 있어야 하기 때문에 네트워크 관리자에게만 제한된다. 다양한 ISP로 구성된 망에서는 현실적으로 적용하기 힘들다.There are two conventional methods of measuring the available network bandwidth. There are two methods of directly obtaining and analyzing information from a router using a protocol such as SNMP, and collecting information from the user. Tools for processing and analyzing information from the network include tools such as the Multi Router Traffic Grapher (MRTG) and the Round Robin Database (RRD). This method can be used by the network administrator to obtain accurate data because statistical analysis can be performed through the data obtained from the router, but the information is limited only to the network administrator because the information must be directly accessible to the router. It is difficult to apply realistically in a network composed of various ISPs.
단대단 가용 대역폭을 측정하는 또 다른 방법에 패킷 페어 및 패킷 트레인을 사용하는 것이 있다. 이는 호스트 1에서부터 호스트 2까지 조사 패킷들을 보내서 패킷이 도착하는 간격을 분석하여 가용 대역폭을 추정하는 것이다. 이 방법은 중간의 라우터의 정보를 필요로 하지 않고, 단말들이 가지고 있는 정보를 이용하여 가용 대역폭을 측정하기 때문에, 호스트들이 다른 AS에 속해있다 하더라도 가용 대역폭을 측정할 수 있다. 이런 방법을 사용하는 예를 들면, 대한민국 특허 공개번호 10-2006-0074411(2006.07.03 공개) 발명의 명칭 “네트워크 노드간의 단대단 가용 대역폭 측정 방법”의 등록공보에는 패킷 기반의 네트워크에서 각 링크 상의 대역폭, 가용 대역폭을 측정하기 위하여, 네트워크에 조사 패킷을 투입하고, 연이은 패킷 간의 갭을 측정 비교한 후, 이 갭의 크기에 따른 전송률을 구하는 방식이 개시되어 있다. 또 다른 예로서, 논문“Packet-Dispersion Techniques and a Capacity-Estimation Methodology”(저자, Constantinos, Dovrolis; IEEE/ACM Transactions on Networking Vol12, 963~977)에는 측정 경로의 송신단에서 연속적인 측정 패킷 짝을 전송하여 수신단에서 그 측정 패킷의 분산을 통해 그 경로의 가용 대역폭을 측정하는 방식이 개시되어 있다. 하지만 이러한 조사 패킷을 사용하는 종래 방법은, 가용 대역폭 측정을 위해 단말이 측정용 조사 패킷을 생성하기 때문에 네트워크에 부담이 클 수 있고 이는 실제 데이터 패킷의 전달에 영향을 미칠 수 있다는 문제가 있다. 또한 가용 대역폭을 측정하기까지 많은 지연시간이 발생하기 때문에 실시간적으로 변동하는 가용 대역폭 측정에는 다소 미흡하다는 문제가 있었다.Another way to measure end-to-end available bandwidth is to use packet pairs and packet trains. It sends probe packets from Host 1 to Host 2 and analyzes the interval at which packets arrive to estimate available bandwidth. This method does not require the information of the intermediate router, and measures the available bandwidth by using the information possessed by the terminals, so that the available bandwidth can be measured even if the hosts belong to different ASs. For example, using the method described in Korean Patent Publication No. 10-2006-0074411 (published Jul. 03, 2006), the publication of the invention titled “Method for Measuring End-to-End Available Bandwidth Between Network Nodes” is disclosed on each link in a packet-based network. In order to measure the bandwidth and the available bandwidth, a method of injecting a survey packet into a network, measuring and comparing gaps between successive packets, and calculating a transmission rate according to the size of the gap is disclosed. As another example, the paper “Packet-Dispersion Techniques and a Capacity-Estimation Methodology” (author, Constantinos, Dovrolis; IEEE / ACM Transactions on Networking
따라서 네트워크에 부담을 발생시키지 않으면서도 가용 대역폭의 측정에 소 요되는 시간이 매우 짧게 될 수 있어 실시간으로 변동하는 가용 대역폭을 반영할 수 있는 새로운 기술에 대한 요구는 여전히 존재한다.Therefore, there is still a need for a new technology that can reflect the real-time fluctuating available bandwidth, because the time required to measure the available bandwidth can be very short without incurring a burden on the network.
본 발명은 상술한 종래 패킷 기반 네트워크의 가용 대역폭을 측정하는 기술을 개선하기 위하여 고안된 것으로서, 패킷 기반의 네트워크에서 각 링크 상의 대역폭, 가용 대역폭을 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 방법 및 관련 방법을 제공하려는 것이며, 보다 구체적으로 각 라우터 단위 시간동안 인입되는 패킷의 수를 카운트함으로써 실제 링크를 점유한 패킷 양을 산출하고 이 결과를 이용하여 빠르게 변화하는 네트워크 상황을 잘 반영한 측정값을 얻을 수 있도록 하는 새로운 패킷의 총길이 필드를 이용하는 링크별 가용 대역폭 측정 방법 및 관련 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was devised to improve the above-described technique for measuring the available bandwidth of a packet-based network, and to provide a method and a related method for quickly and accurately measuring the bandwidth and available bandwidth on each link in a packet-based network. More specifically, by counting the number of incoming packets for each router unit time, the amount of packets occupied by the actual link is calculated, and the results are used to obtain a measurement that reflects rapidly changing network conditions. It is an object of the present invention to provide a method for measuring available bandwidth per link and a related method using a total length field.
상기 목적은 본 발명에 따라 제공되는 패킷의 총길이 필드를 이용하는 링크별 가용 대역폭 측정 방법 및 관련 방법에 의하여 달성된다.This object is achieved by an available link measurement method and related method for each link using the total length field of a packet provided according to the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 패킷의 총길이 필드를 이용하는 링크별 가용 대역폭 측정 방법은, 헤더 필드를 구비하며 상기 헤더 필드 내에 패킷의 총길이 값을 가진 총길이(total field) 필드를 포함하는 패킷을 전송하는 패킷 기반 네트워크에서 라우터간 링크의 대역폭(C)에서 전송되는 패킷이 점유하지 않는 가용 대역폭을 측정하기 위한 방법에 있어서, 상기 라우터에서 인입되는 패킷을 모니터링하는 단계와; 인입되는 패킷의 헤더 필드 내 총길이 필드의 값(TL)을 캡쳐하여 IP 버전별 로 단위 시간당 누적시키는 단계와; 누적된 TL값을 이용하여 패킷이 상기 링크의 대역폭을 단위 시간 당 점유하고 있는 점유대역폭(OBW)을 계산하는 단계와; 상기 링크의 대역폭(C)에서 계산된 상기 점유대역폭(OBW)을 감산하여 가용대역폭(ABW)을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an available bandwidth measurement method for each link using a total length field of a packet includes a header field and transmits a packet including a total field field having a total length value of the packet in the header field. CLAIMS 1. A method for measuring an available bandwidth that is not occupied by a packet transmitted in bandwidth C of an inter-router link in a packet-based network, the method comprising: monitoring an incoming packet at the router; Capturing a value (TL) of a total length field in a header field of an incoming packet and accumulating per unit time for each IP version; Calculating an occupied bandwidth (OBW) in which a packet occupies the bandwidth of the link per unit time using the accumulated TL value; The available bandwidth ABW may be calculated by subtracting the occupied bandwidth OBW calculated from the link bandwidth C.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 링크에 인입되는 패킷을 모니터링하는 단계 이후, 인입되는 패킷이 감지되면 측정 시간 타이머를 재시작하는 단계를 포함할 수 있다.In a preferred embodiment, after monitoring the incoming packet to the link, if the incoming packet is detected may include restarting the measurement time timer.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 누적된 TL값을 이용하여 패킷이 상기 링크의 대역폭을 단위 시간 당 점유하고 있는 점유대역폭(OBW)을 계산하는 단계는, 누적된 TL값에 소정 보상값을 가산하여 보상된 크기의 패킷 값(PC)을 산출하고, 이 보상된 패킷값을 이용하여 점유대역폭(OBW)을 계산할 수 있다.In a preferred embodiment, the step of calculating the occupied bandwidth (OBW) in which the packet occupies the bandwidth of the link per unit time by using the accumulated TL value, the compensation by adding a predetermined compensation value to the accumulated TL value A packet value PC having a predetermined size can be calculated, and the occupied bandwidth OBW can be calculated using the compensated packet value.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 인입되는 패킷의 헤더 필드 내 총길이 필드의 값(TL)을 캡쳐하여 IP 버전별로 단위 시간당 누적시키는 단계는, IPv4의 경우 IP 헤더의 Total Length(TL) 필드 값을 단위시간 동안 누적하여 현재 링크를 점유하고 있는 패킷의 양을 계산하고, IPv6의 경우 payload length 값에 IP 헤더의 크기인 40바이트를 더하여 전체 패킷의 양을 계산할 수 있다. In a preferred embodiment, the step of capturing the value (TL) of the total length field in the header field of the incoming packet and accumulating per unit time for each IP version, in the case of IPv4, the total length (TL) field value of the IP header in unit time The total amount of packets that occupy the current link is accumulated, and for IPv6, the total packet amount can be calculated by adding 40 bytes of the IP header size to the payload length value.
본 발명의 다른 양상에 따른 링크별 가용 대역폭 정보 관리 방법은 상술한 패킷의 총길이 필드를 이용하는 링크별 가용 대역폭 측정 방법을 사용하여 측정된 가용 대역폭 정보를 상기 라우터가 가용대역폭 중앙 관리 서버로 송신하는 단계와, 상기 중앙 관리 서버가 수신된 가용 대역폭 정보를 집계하여 라우터간 링크별 가용 대역폭 테이블 생성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for managing available bandwidth information per link, wherein the router transmits available bandwidth information measured using the available bandwidth measurement method for each link using the total length field of the packet to an available bandwidth central management server. And generating, by the central management server, an available bandwidth table for each link between routers by aggregating the received available bandwidth information.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 중앙 관리 서버가 상기 링크별 가용 대역폭 테이블 내의 링크에 관련되는 각 라우터들에게 상기 링크별 가용 대역폭 테이블 정보를 송신하는 단계와, 상기 라우터는 상기 중앙 관리 서버로부터 수신된 가용 대역폭 정보를 이용하여 호스트로부터 전송된 서비스에 대해 QoS를 만족시킬 수 있는 가용 대역폭을 갖는 경로를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.In a preferred embodiment, the central management server transmits the available bandwidth table information per link to each router associated with a link in the available bandwidth table per link, the router is available from the central management server The method may include setting a path having an available bandwidth for satisfying QoS for a service transmitted from a host by using the bandwidth information.
본 발명의 패킷의 총길이 필드를 이용하는 링크별 가용 대역폭 측정 방법 및 시스템은, 패킷 기반의 네트워크에서 IP 헤더의 총길이(Total Length) 필드 값을 이용하여 각 링크마다 가용 대역폭을 측정함으로써 가용 대역폭 측정을 위한 부가 패킷 발생을 통한 네트워크 성능 저하를 없앨 수 있으며 기존의 방법에서 발생하는 가용 대역폭 측정 지연 시간을 줄일 수 있는 등의 효과를 제공한다.According to the present invention, a method and a system for measuring available bandwidth for each link using a total length field of a packet include measuring available bandwidth for each link by using a total length field value of an IP header in a packet-based network. It can reduce network performance through additional packet generation and reduce the available bandwidth measurement latency caused by the conventional method.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 패킷의 총길이 필드를 이용하는 링크별 가용 대역폭 측정 방법을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method for measuring available bandwidth for each link using a total length field of a packet according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가용 대역폭 정보 관리를 위한 전체 시스템도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크별 가용 대역폭을 측정하기 위한 과정을 보여주는 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가용 대역폭 정보 관리 서버에서 이용될 수 있는 가용 대역폭 정보 테이블의 예를 보여주는 개략도이다. 도 4는 일반적인 IP 패킷 포맷의 헤더 필드에 있어서 총길이(Total Length) 필드의 의미를 설명하기 위한 개략도이고, 도 5는 일반적인 링크 용량과 가용 대역폭의 의미를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a complete system diagram for managing available bandwidth information according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart illustrating a process for measuring available bandwidth for each link according to an embodiment of the present invention, and FIG. A schematic diagram showing an example of an available bandwidth information table that can be used in an available bandwidth information management server according to an embodiment of the present invention. 4 is a schematic diagram illustrating the meaning of a total length field in a header field of a general IP packet format, and FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the meaning of a general link capacity and available bandwidth.
본 발명의 방법은 예컨대 IP 패킷의 헤더 내의 총길이(Total Length) 필드를 이용한다. 도 5는 일반적인 가용 대역폭 정의를 개념적으로 나타내고 있다. 가용 대역폭은 물리적으로 고정된 링크의 용량(대역폭)(Capacity)에서 사용되지 않고 남아 있는 링크의 대역폭이라 할 수 있기 때문에 현재 링크를 점유하고 있는 패킷들의 양을 계산함으로써 가용 대역폭도 측정할 수 있다. 특히 본 발명에서는 단위 시간당 패킷의 길이를 측정함으로써 단위 시간당 링크 대역폭(링크 용량)(Ling Capacity) 내에서 패킷이 점유하는 대역폭을 산출하고, 이를 통하여 단위 시간당 패킷의 점유대역폭을 제외한 부분을 가용 대역폭으로서 정의한다.The method of the invention uses, for example, a Total Length field in the header of an IP packet. 5 conceptually illustrates a general available bandwidth definition. Since the available bandwidth is the bandwidth of the remaining link that is not used in the capacity of the physically fixed link (bandwidth), the available bandwidth can also be measured by calculating the amount of packets occupying the current link. In particular, the present invention calculates the bandwidth occupied by the packet within the link bandwidth (link capacity) per unit time by measuring the length of the packet per unit time, through which the portion excluding the occupied bandwidth of the packet per unit time as available bandwidth define.
도 4는 일반적인 IP 헤더 포맷의 형식을 보여준다. 도시된 바와 같이, IPv4 헤더의 Total Length 필드는 IP 헤더를 포함한 IP 패킷의 전체 길이를 바이트 단위로 나타내고, IPv6 헤더의 payload length 필드는 IP 헤더 크기인 40바이트를 제외한 IP 패킷의 전체길이를 나타내기 때문에, 이 정보를 추출하면 현재 링크를 지나가는 패킷의 양을 바이트 단위로 산출할 수 있다.4 shows the format of a general IP header format. As shown, the Total Length field of the IPv4 header indicates the total length of the IP packet including the IP header in bytes, and the payload length field of the IPv6 header indicates the total length of the IP packet excluding 40 bytes, the size of the IP header. Therefore, by extracting this information, the amount of packets passing through the current link can be calculated in bytes.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가용 대역폭 정보 관리를 위한 전체 시 스템도이다. 도시된 예에서와 같이, 호스트1(End)로부터 호스트2(End)까지의 사이에는 라우터1, 라우터2, 라우터3, 라우터4, ...... 등이 존재할 수 있다. 각 라우터는 단위 시간 동안 라우터로 인입되는 IP 패킷의 헤더에서 총길이(Total Length) 정보를 추출하여 누적 합산을 통해 현재 링크를 점유하고 있는 패킷의 양을 산출한다. 산출된 패킷의 양에 관한 데이터를 기반으로 각 링크의 점유 대역폭(OBW, occupation bandwidth)을 계산하고 물리적으로 고정된 링크의 대역폭(Capacity, C)에서 점유 대역폭(OBW)을 뺌으로써 정확한 가용 대역폭(ABW, available bandwidth)을 측정할 수 있다. 각 라우터는 이렇게 측정된 가용 대역폭 정보를 중앙 관리 서버(도 1의 ABW Manager)에 송신한다.1 is an overall system diagram for managing available bandwidth information according to an embodiment of the present invention. As shown in the illustrated example, router 1, router 2, router 3, router 4,... May be present between host 1 (End) and host 2 (End). Each router extracts the total length information from the header of the IP packet entering the router for a unit time, and calculates the amount of packets currently occupying the link through cumulative summation. By calculating occupation bandwidth (OBW) of each link based on the data about the amount of packets calculated, and subtracting the occupied bandwidth (OBW) from the physically fixed link bandwidth (C), the exact available bandwidth ( ABW, available bandwidth can be measured. Each router sends the measured bandwidth information to the central management server (ABW Manager of FIG. 1).
중앙 관리 서버는 도 3에 도시된 바와 같이 각 라우터(A, B, C, D)간 패킷이 전송되는 링크별도 3의 (a) 참조로 가용 대역폭(available bandwidth) 정보를 취합한 링크별 가용 대역폭 테이블도 3의 (b)참조을 생성시킨다. 중앙 관리 서버는 생성된 링크별 가용 대역폭 테이블을 각 라우터(A, B, C, D)로 송신할 수 있다. 각 라우터는 수신된 가용 대역폭 테이블 정보를 이용하여 호스트로부터 전송된 서비스에 대해 QoS를 만족시킬 수 있는 가용 대역폭을 갖는 경로를 설정할 수 있다.As shown in FIG. 3, the central management server uses available bandwidth for each link that collects available bandwidth information with reference to (a) of FIG. 3 for each link in which packets between each router (A, B, C, and D) are transmitted. Create a reference to table 3 (b). The central management server may transmit the generated link available bandwidth table to each router (A, B, C, D). Each router may use the received available bandwidth table information to establish a path with available bandwidth to satisfy QoS for services sent from the host.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 링크의 대역폭 및 가용 대역폭 측정 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 측정을 시작하게 되면 먼저 측정 주기 타이머가 동작을 하게 된다. 측정 주기 타이머(200)의 기능은 가용 대역폭 측정의 주기를 결정하는 타이머이며 측정 주기는 네트워크 관리자에 의해 결정될 수 있다. 측 정 주기 타이머에 의해 가용 대역폭 측정이 수행되며 각 라우터는 입력 포트에서 인입되는 패킷들을 모니터링(202)하게 된다. 각 노드는 측정 주기 동안 입력 포트를 통해 패킷들이 유입되는지를 감지(204)한다.2 is a flowchart schematically illustrating a method for measuring bandwidth and available bandwidth of each link according to an embodiment of the present invention. When the measurement starts, the measurement cycle timer is activated first. The function of the
측정 주기 동안 패킷 유입이 감지될 경우 측정 시간 타이머(206)가 시작된다. 측정 시간 타이머의 기능은 링크 상의 패킷 양을 측정하기 위한 단위 시간을 결정하기 위한 타이머이며 단위 시간은 가용 대역폭 측정 주기와 같이 네트워크 관리자에 의해 결정될 수 있다. 단위 시간 동안 IP 패킷을 캡쳐하고 IP 헤더를 분석하고(208), 이 패킷의 IP 버전을 확인한다(210). IPv4의 경우 IP 헤더의 Total Length(TL) 필드 값을 단위시간 동안 누적하여 현재 링크를 점유하고 있는 패킷의 양을 계산하고(212), IPv6의 경우 payload length 값에 IP 헤더의 크기인 40바이트를 더하여 전체 패킷의 양을 계산한다(214).The
IP 헤더의 Total Length 필드는 예컨대 OSI 7 Layer 중 Layer 3의 패킷 크기만을 나타내기 때문에 이를 보상(PC : Packet size Complement)하기 위해 Layer 2의 헤더와 Trailer의 크기를 더해준다(216). 또한 Total Length 필드는 패킷의 크기를 바이트(Byte) 단위로 나타내기 때문에 링크의 대역폭(OBW : Occupation Bandwidth)과 단위를 맞추기 위한 과정(218)을 거친다. 이러한 과정을 통해 현재 링크를 점유하고 있는 패킷을 비트(bit) 단위로 구할 수 있다.For example, since the Total Length field of the IP header represents only the packet size of Layer 3 of the OSI 7 Layer, the header of the Layer 2 and the size of the trailer are added to compensate for this (PC: Packet Size Complement) (216). In addition, since the total length field indicates the size of the packet in bytes, the total length field goes through the process of matching the unit with the link bandwidth (OBW). Through this process, the packet occupying the current link can be obtained in units of bits.
가용 대역폭의 정의에 따라 링크의 Capacity(C)에서 현재 링크를 점유하고 있는 대역폭(OBW)을 빼줌으로써 가용 대역폭(ABW)을 측정할 수 있다(220). 측정된 가용 대역폭 정보는 중앙의 가용 대역폭 관리 서버로 전송되며(222), 이 정보는 도 3과 같이 인접한 각 링크의 경로 방향에 따라 가용 대역폭 테이블 정보로서 생성되고 관리된다. According to the definition of the available bandwidth, the available bandwidth ABW may be measured by subtracting the bandwidth OBW occupied by the current link from Capacity (C) of the link (220). The measured available bandwidth information is transmitted to the central available bandwidth management server (222), and this information is generated and managed as available bandwidth table information according to the path direction of each adjacent link as shown in FIG.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 단대단(End-to-End) 가용 대역폭 정보는 중앙 관리 서버에 의해서 라우팅 테이블과 함께 관리되는 링크별 가용 대역폭 정보를 통해 쉽게 계산될 수 있으며 이 정보는 네트워크의 서버로부터 다수의 종단 라우터에 전달이 된다. 각각의 종단 라우터는 중앙 관리 서버로부터 얻은 정보를 토대로 호스트로부터 전송된 서비스에 대해 서비스의 QoS를 만족시킬 수 있는 경로를 설정함으로써 End-to-End QoS를 보장할 수 있다.As described above, according to the present invention, end-to-end available bandwidth information can be easily calculated through link-based available bandwidth information managed together with a routing table by a central management server. It is passed from the server to multiple end routers. Each end router can guarantee end-to-end QoS by setting a path that can satisfy the QoS of the service for the service transmitted from the host based on the information obtained from the central management server.
이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 명세서에서 설명된 여러 가지 특징을 참조하고 조합하여 다양한 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 범위가 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 함을 지적해둔다.Although the present invention has been described through specific embodiments, various modifications are possible to those skilled in the art by referring to and combining various features described herein. Therefore, it should be pointed out that the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be interpreted by the appended claims.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 예컨대 IP 기반의 패킷 포맷을 가진 패킷과 같이 패킷의 총길이(Total Length)를 표시하는 총길이 필드를 헤더에 포함하는 패킷이 전송되는 패킷 기반의 네트워크에서 가용 대역폭을 실시간 측정하고 측정된 가용 대역폭을 이용하는 분야에서 널리 이용가능하다.As described above, the present invention provides real-time measurement of available bandwidth in a packet-based network in which a packet including a total length field indicating a total length of a packet in a header, such as a packet having an IP-based packet format, is transmitted. And widely available in the field using measured available bandwidth.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가용 대역폭 정보 관리를 위한 전체 시스템도이다.1 is an overall system diagram for managing available bandwidth information according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크별 가용 대역폭을 측정하기 위한 과정을 보여주는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a process for measuring available bandwidth for each link according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가용 대역폭 정보 관리 서버에서 이용될 수 있는 가용 대역폭 정보 테이블의 예를 보여주는 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating an example of an available bandwidth information table that may be used in an available bandwidth information management server according to an embodiment of the present invention.
도 4는 일반적인 IPv4와 IPv6 패킷 포맷의 헤더 필드에 있어서 총길이(Total Length) 필드와 payload length 필드의 의미를 설명하기 위한 개략도이다.4 is a schematic diagram illustrating the meaning of a total length field and a payload length field in a header field of a general IPv4 and IPv6 packet format.
도 5는 일반적인 링크 용량과 가용 대역폭의 의미를 설명하기 위한 개략도이다.5 is a schematic diagram illustrating the meaning of a general link capacity and available bandwidth.
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