KR100975519B1 - 네트워크 단말 장치 및 네트워크 데이터 스위칭 방법 - Google Patents

네트워크 단말 장치 및 네트워크 데이터 스위칭 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 네트워크 단말 장치 및 네트워크 데이터 스위칭 방법에 관한 것이다. 본 발명은 네트워크 단말 장치와 연결된 각 네트워크 또는 클라이언트에 대해 최소 대역폭을 보장하여 스위칭함으로써, 주변의 다른 네트워크 또는 클라이언트의 영향을 받지 않고 최소한의 데이터를 목적지로 전송할 수 있도록 한다. 즉, 각 네트워크 사용자마다 최소 대역폭을 보장할 수 있으며, 다른 네트워크 사용자의 트래픽 종류나 양의 영향을 받지 않고 데이터를 송수신하므로 각 네트워크 사용자마다 일정 속도 이상을 보장할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 별도의 추가 비용 없이 간단하게 각 네트워크 사용자를 만족시킬 수 있으며, 네트워크 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.
네트워크, 스위치

Description

네트워크 단말 장치 및 네트워크 데이터 스위칭 방법{Network end apparatus and network data switching method}
본 발명은 네트워크 단말 장치 및 네트워크 데이터 스위칭 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 네트워크로 연결된 각 클라이언트의 대역폭을 보장하면서 데이터 패킷을 스위칭하는 네트워크 단말 장치 및 네트워크 데이터 스위칭 방법에 관한 것이다.
네트워크에는 크게 패킷교환 네트워크(packet switched network)와 회선교환 네트워크(circuit switched network)가 있다. 패킷교환 네트워크는 인터넷 네트워크를 포함하고, 인터넷이 대중화되기 이전의 패킷 기반의 다른 방식 네트워크까지 두루 일컫는다. 회선교환 네트워크는 예를 들어, PSTN방식의 전화망 등을 들 수 있다.
패킷교환 네트워크를 구성하는 구성 요소 가운데 네트워크 스위치(switch)는 네트워크를 통해 주고받는 패킷 데이터를 목적지로 전송한다. 즉, 패킷 데이터를 연결된 네트워크 전부로 전송하는 허브(hub)와 달리 스위치는 패킷 데이터를 목적지로 선택적으로 전송할 수 있다. 상기 스위치의 경우, 패킷 데이터를 스위칭하기 위해 연결된 각 네트워크의 주소(address) 정보를 알고 있어야 하며, 상기 주소 정보를 이용하여 패킷 데이터가 어디로 전송되어야 하는지 판단한다. 네트워크 스위치는 상기와 같은 패킷 데이터의 스위칭 기능과 함께 네트워크 보안 기능도 제공한다. 상기와 같은 스위치는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 스위칭 허브(switching hub), 라우터(router) 등등은 스위치의 일 형태이다.
그러나, 네트워크 스위치도 대량의 패킷 데이터 발송이나 스위치의 처리 용량을 초과하는 패킷 데이터의 흐름에 대해서는 취약할 수밖에 없다.
본 발명은 네트워크 스위치와 연결된 각 클라이언트의 대역폭을 보장하면서 데이터 패킷을 스위칭하는 네트워크 단말 장치 및 네트워크 데이터 스위칭 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 네트워크 단말 장치는, 연결된 각 네트워크와 프로토콜에 따라 패킷 데이터를 수신하는 적어도 하나 이상의 제1 네트워크 인터페이스부, 수신된 패킷 데이터를 스위칭하기 위한 스위칭 정보를 저장하는 제1 저장부, 상기 제1 네트워크 인터페이스부와 연결된 각 네트워크의 최소 대역폭을 산출하고, 각 네트워크마다 최소 대역폭 내의 패킷 데이터를 우선적으로 목적지로 전송하도록 하는 스위칭부, 및 상기 스위칭부로부터 수신된 패킷 데이터를 목적지 네트워크로 전송하도록 하는 제2 네트워크 인터페이스부를 포함한다.
다른 관점에서 본 발명에 따른 네트워크 데이터 스위칭 방법은, 연결된 각 네트워크로부터 프로토콜에 따라 패킷 데이터를 수신하는 단계, 상기 각 네트워크의 최소 대역폭을 산출하고, 각 네트워크마다 최소 대역폭 내의 패킷 데이터를 우선적으로 목적지로 전송하도록 스위칭하는 단계, 및 상기 스위칭된 패킷 데이터를 목적지 네트워크로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 네트워크 단말 장치 및 네트워크 데이터 스위칭 방법에 따르면, 스위치와 네트워크 연결된 각 네트워크에 대해 주변 네트워크의 영향을 받지 않고 데이터를 송수신할 수 있는 효과가 있다. 본 발명은 스위치와 연결된 각 네트워크마다 최소 대역폭을 보장할 수 있으며, 주변의 다른 네트워크의 트래픽 종류나 양의 영향을 받지 않고 데이터를 송수신하므로 각 네트워크마다 일정 속도 이상을 보장할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 별도의 추가 비용 없이 간단하게 각 네트워크 사용자를 만족시킬 수 있으며, 네트워크 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.
이하 본 발명의 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다. 아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀 두고자 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 네트워크 단말 장치 및 네트워크 데이터 스위칭 방법의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
인터넷 네트워크가 발달하고 점점 고도화되면서, 사회 전반에 걸쳐 네트워크가 형성되었다. 상기와 같이 다양한 네트워크가 형성되면서 네트워크를 연결할 필요성이 증대되었고, 상기 네트워크를 연결하는 장치들이 등장하게 되었다.
네트워크 스위치는 각 네트워크를 연결하며, 특정 네트워크로부터 수신된 패 킷 데이터를 목적지 네트워크로 스위칭하는 장치를 말한다. 상기와 같은 네트워크 스위치의 경우 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 프로세스 스위칭(process switching), 패스트 스위칭(fast switching) 등의 다양한 스위칭 방법에 따라 패킷 데이터를 목적지로 스위칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 네트워크 스위치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 도 1의 네트워크 스위치는 4개의 다운 링크 네트워크와 2개의 업 링크 네트워크가 각각 연결된 예를 개략적으로 나타낸 것이다. 상기 연결된 네트워크의 수는 구현 예에 따라 달라질 수 있다. 상기 네트워크 스위치는 제1 네트워크 인터페이스부(100), 제2 네트워크 인터페이스부(110), 제3 네트워크 인터페이스부(120), 제4 네트워크 인터페이스부(130), 저장부(140), 스위칭부(150), 제5 네트워크 인터페이스부(160), 제6 네트워크 인터페이스부(170)를 포함한다.
네트워크 인터페이스부(100, 110, 120, 130, 160, 170)는 스위치와 연결된 각 네트워크와 프로토콜에 따라 데이터를 송수신한다. 네트워크 인터페이스부(100, 110, 120, 130, 160, 170)에는 네트워크 인터페이스 카드(NIC) 등이 사용될 수 있으며, 각 네트워크 인터페이스부(100, 110, 120, 130, 160, 170)는 케이블 등을 통해 네트워크와 스위치가 연결되도록 네트워크 인터페이스 포트(port)를 구비한다. 상기 네트워크 인터페이스 포트에는 광 케이블이나 UTP 케이블 등과 같은 케이블을 이용하여 네트워크와 스위치를 연결할 수 있다.
저장부(140)는 스위칭 정보를 저장한다. 스위치는 저장부(140)에 저장되어 있는 스위칭 정보, 예를 들어 스위칭 테이블을 이용하여 네트워크 인터페이스부를 통해 수신된 데이터를 목적지로 전송한다. 저장부(140)에는 상기 데이터를 스위칭할 수 있도록 목적지 주소 정보 등을 포함한다. 상기 네트워크 스위치가 제2계층(Layer 2) 정보(MAC 주소 정보)를 이용하여 데이터를 스위칭하는 경우, 저장부(140)는 목적지 MAC 주소 정보와 그에 매칭되는 스위칭 방향 정보를 저장한다. 상기 네트워크 스위치가 제3계층(Layer 3) 정보(IP 주소 정보)를 이용하여 데이터를 스위칭하는 경우, 저장부(140)는 목적지 IP 주소 정보와 그에 매칭되는 스위칭 방향 정보를 저장한다.
스위칭부(150)는 각 네트워크 인터페이스부(100, 110, 120, 130, 160, 170)에서 수신된 패킷 데이터의 헤더 정보를 이용하여 패킷 데이터를 목적지로 스위칭하여 전송한다. 상기 스위칭부(150)는 패킷 헤더의 제2계층 정보(MAC 주소 정보)를 이용하여 패킷을 목적지로 스위칭할 수도 있고, 제3계층 정보(IP 주소 정보)를 이용하여 패킷을 목적지로 스위칭할 수도 있다. 이는 구현 예에 따라 달라질 수 있다.
도 2는 수신된 패킷 데이터를 스위칭하는 일반적인 예로써, 제1 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 도 2는 상기 도 1의 제1 내지 제4 네트워크 인터페이스부를 통해 클라이언트 컴퓨터가 연결되고, 제5 네트워크 인터페이스부를 통해 인터넷이 연결된 경우를 가정한 예이다. 상기 도 2의 경우, 각 클라이언트(client 1 내지 4)는 네트워크 스위치를 이용하여 인터넷에 연결되어 있다. 네트워크 인터넷과 연결되는 제5 네트워크 인터페이스부(160)는 최대 100M byte의 데이터 트래픽을 지원한다고 가정하면, 스위치를 통해 인터넷으로 전송할 수 있는 데이터의 양은 한 정이 되어 있으므로, 스위치는 우선 순위에 따라 데이터를 인터넷으로 전송하고 우선 순위가 낮은 데이터는 드롭(drop)할 수 있다.
예를 들어, 제1, 2 클라이언트는 우선 순위가 높은(high priority) 데이터 트래픽을 50M byte 사용하며, 제3 클라이언트와 제4 클라이언트는 우선 순위가 낮은(low priority) 데이터 트래픽을 각각 30M byte, 20M byte 사용한다고 가정한다. 상기와 같이 제1, 2 클라이언트가 우선 순위가 높은 데이터 트래픽을 50M byte씩 사용하는 경우, 상기 제1 네트워크 인터페이스부(100)와 제2 네트워크 인터페이스부(110)를 통해 수신되는 패킷 데이터는 우선 순위가 높은 큐(Queue)인 제1 큐(Queue #1)에 저장된다. 우선 순위가 낮은 데이터 트래픽을 30M byte와 20M byte를 사용하는 제3, 4 클라이언트의 패킷 데이터는 제3 네트워크 인터페이스부(120)와 제4 네트워크 인터페이스부(130)를 통해 수신되어 우선 순위가 낮은 큐인 제2 큐(Queue #2)에 저장된다.
스케줄링부(159)는 각 큐에 저장되어 있는 데이터를 스케줄링하여 데이터를 목적지로 전송한다. 구현 예에 따라, 스케줄링 방법으로 다양한 방법이 사용될 수 있다. 본 예에서는, 높은 우선순위를 가진 데이터를 우선적으로 서비스 또는 전송하는 SPQ(Strict Priority Queuing)를 사용한다고 가정한다. 상기와 같이 SPQ 방식을 이용하여 데이터를 스케줄링하는 경우, 우선 순위가 높은 큐에 저장되어 있는 데이터를 먼저 전송하므로, 우선 순위가 높은 제1 큐(151)에 저장되어 있는 데이터가 먼저 전송되고, 그 이후에 우선 순위가 낮은 제2 큐(153)에 저장되어 있는 데이터가 전송될 수 있다.
상기 도 2의 경우, 제5 네트워크 인터페이스부(160)를 통해 인터넷으로 전송될 수 있는 최대 데이터 트래픽은 100M byte이고, 제1 큐(151)에 저장되어 있는 데이터가 100M byte 이므로, 제1 큐(151)에 저장되어 있는 데이터가 제5 네트워크 인터페이스부(160)를 통해 전송된다. 제2 큐(153)에 저장되어 있는 50M byte의 데이터는 트래픽이 초과(over)되어, 전송되지 못하고 드롭(drop)된다. 상기 도 2의 예의 경우, 제1 클라이언트와 제2 클라이언트는 50M byte 전송 트래픽 가운데 드롭되는 데이터 없이 데이터를 모두 전송할 수 있으며(전송된 데이터 트래픽/전송 대상 데이터 트래픽 = 50M/50M), 제3 클라이언트와 제4 클라이언트는 30M byte와 20M byte의 전송 데이터가 모두 드롭되고 전송되는 데이터는 없게(0M/30M, 0M/20M) 된다.
따라서, 제3 클라이언트와 제4 클라이언트는 적은 양의 데이터 트래픽을 사용함에도 데이터를 전송하지 못하고, 주변 클라이언트들(제1 클라이언트, 제2 클라이언트)의 영향으로 패킷 데이터가 모두 드롭되는 문제가 생길 수 있다.
도 3은 수신된 패킷 데이터를 스위칭하는 일반적인 예로써, 제2 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 제1, 2, 3, 4 클라이언트가 우선 순위가 높은(high priority) 데이터 트래픽을 각각 50M, 50M, 30M, 20M byte 사용하는 경우의 예이다.
각 클라이언트가 모두 우선 순위가 높은 데이터 트래픽을 전송하므로, 각 네트워크 인터페이스부(100, 110, 120, 130)를 통해 수신되는 패킷 데이터는 우선 순위가 높은 큐(Queue)인 제1 큐(Queue #1)에 저장된다. 따라서, 제1 큐(151)에는 150M byte가 저장될 수 있다. 그러나, 제5 네트워크 인터페이스부(160)를 통해 인터넷으로 전송될 수 있는 최대 데이터 트래픽은 100M byte이므로, 제1 큐(151)에서 저장되는 데이터 가운데 100M byte만 인터넷으로 전송이 되며, 50M byte의 데이터는 드롭된다.
제1 큐(151)에 저장되는 150M byte 가운데 100M byte만 전송되므로, 1/3의 데이터가 드롭되며, 각 클라이언트(client 1 내지 4)에서 전송하는 데이터 트래픽의 1/3씩 드롭될 수 있다.
상기 도 2의 예의 경우, 제1 클라이언트와 제2 클라이언트는 50M byte 전송 트래픽 가운데 17M byte의 데이터가 드롭되고, 33M byte를 전송할 수 있다(33M/50M). 제3 클라이언트는 30M byte 전송 트래픽 가운데 10M byte의 데이터가 드롭되어 20M byte를 전송할 수 있으며(20M/30M), 제4 클라이언트는 20M byte 전송 트래픽 가운데 6M byte의 데이터가 드롭되어 14M byte를 전송할 수 있다(14M/20M).
그러나, 상기 도 3의 예에서도 제3 클라이언트와 제4 클라이언트는 적은 양의 데이터 트래픽을 사용함에도 충분한 데이터를 전송하지 못하고, 주변 클라이언트들(제1 클라이언트, 제2 클라이언트)의 영향으로 패킷 데이터가 드롭되는 문제가 생길 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 수신된 패킷 데이터를 스위칭하는 제3 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4의 경우 주변 클라이언트의 영향을 받지 않고 제1, 2, 3, 4 클라이언트는 자신의 데이터 트래픽 대역폭을 보장받을 수 있다. 각 클라이언트는 데이터 트래픽을 각각 50M, 50M, 30M, 20M byte 사용하는 경 우를 가정한다.
네트워크 스위치는 네트워크 인터페이스부(100, 110, 120, 130)를 통해 연결된 각 클라이언트의 수와 스위칭 전송 가능한 최대 대역폭(100M byte)을 산출한다. 네트워크 스위치는 상기 정보들을 이용하여 각 클라이언트에 대해 할당할 수 있는 최소 대역폭을 산출한다. 각 클라이언트에 할당할 수 있는 최소 대역폭은 아래 수학식 1과 같다.
Figure 112008061002270-pat00001
예를 들어, 상기 도 4와 같이 스위치를 통해 인터넷으로 전송할 수 있는 최대 대역폭은 100M byte이고, 스위치와 연결된 클라이언트의 수가 4(제1 내지 제4 클라이언트)인 경우 각 클라이언트마다 25M byte의 데이터 대역폭을 할당할 수 있다. 상기 최소 대역폭은 주변 네트워크의 영향을 받지 않고, 데이터를 전송할 수 있는 최소한의 데이터 트래픽 정보를 말한다. 상기 수학식 1에서는 대역폭을 클라이언트마다 균등 분할하여 할당하였으나, 구현 예에 따라 가중치나 QoS(Quality of Service) 등과 같은 다른 요소들을 더 고려하여 최소대역폭을 할당할 수도 있다.
상기 수학식 1과 같이 균등 할당한 경우, 제1 클라이언트 내지 제4 클라이언트는 각각 25M byte의 최소 대역폭을 할당받을 수 있으며, 다른 클라이언트의 영향을 받지않고 최소 25M byte의 데이터 트래픽을 인터넷을 통해 전송할 수 있다.
상기와 같이 최소 대역폭이 결정되면, 스위칭부(150)는 각 네트워크 인터페이스부(100, 110, 120, 130)와 연결된 클라이언트로부터 수신되는 데이터의 트래픽 량을 모니터링한다. 스위칭부(150)는 각 네트워크 인터페이스부(100, 110, 120, 130)로부터 수신되는 데이터의 트래픽 량을 모니터링하여, 최소 대역폭 내의 데이터는 우선 순위가 높은 제1 큐(151)에 저장하고, 최소 대역폭을 넘는 데이터는 우선 순위가 낮은 제2 큐(153)에 저장한다.
제1 클라이언트, 제2 클라이언트, 제3 클라이언트, 제4 클라이언트가 스위치에 연결되어 있고, 각각 50M, 50M, 30M, 20M byte의 대역폭을 사용한다고 가정한다. 각 클라이언트에는 최소 대역폭 25M byte가 할당되었으므로, 제1 네트워크 인터페이스부(100)와 제2 네트워크 인터페이스부(110)는 수신되는 50M byte의 데이터 가운데 25M byte는 제1 큐(151)로 전송할 수 있고, 나머지 25M byte 데이터는 제2 큐(153)로 전송할 수 있다.
제3 네트워크 인터페이스부(120)는 30M byte의 데이터 가운데 25M byte는 제1 큐(151)로 전송할 수 있으며, 나머지 5M byte 데이터는 제2 큐(153)로 전송할 수 있다. 제4 네트워크 인터페이스부(130)는 수신되는 20M byte의 데이터 전부를 제1 큐(151)로 전송할 수 있다. 상기와 같은 동작 결과, 제1 큐(151)에는 95M byte의 데이터가 저장될 수 있고, 제2 큐(153)에는 55M byte의 데이터가 저장될 수 있다.
스케줄링부(159)는 SPQ 방식에 따라 큐에 저장되어 있는 데이터를 스케줄링하여 전송한다고 가정하면, 우선 순위에 따라 각 큐에 저장된 데이터를 전송한다. 상기 도 4의 경우, 우선 순위가 높은 제1 큐(151)에 저장된 데이터의 양이 전송할 수 있는 최대 대역폭(100M)을 넘지 않으므로, 스케줄링부(159)는 우선 순위가 낮은 제2 큐(153)에 저장되어 있는 일부의 데이터도 스케줄링하여 전송할 수 있다. 즉, 스케줄링부(159)는 제1 큐(151)에 저장된 95M byte의 데이터와 제2 큐(153)에 저장된 5M byte의 데이터를 스케줄링하여 제5 네트워크 인터페이스부(160)로 전송할 수 있다. 제5 네트워크 인터페이스부(160)는 수신된 데이터를 인터넷으로 전송한다.
제2 큐(153)에서는 저장된 55M byte의 데이터 가운데 5M byte의 데이터를 전송할 수 있고, 50M byte의 데이터는 드롭된다. 스위치는 제2 큐(153)에 저장된 데이터 가운데 1/11(5M/55M)만큼 전송할 수 있으므로, 제2 큐(153)에 저장된 클라이언트 1, 2, 3의 데이터는 각각 1/11만큼 전송될 수 있다. 따라서, 제1 클라이언트와 제2 클라이언트로부터 수신되어 제2 큐(153)에 저장된 각 25M byte 가운데 2M byte씩만 인터넷으로 전송되고, 각 23M byte는 드롭된다. 그리고, 제3 클라이언트로부터 수신되어 제2 큐(153)에 저장된 5M byte 가운데 1M byte만 인터넷으로 전송되고, 4M byte는 드롭된다.
결과적으로 제1 클라이언트와 제2 클라이언트는 전송한 50M byte 데이터 가운데 27M byte를 인터넷으로 전송할 수 있으며, 23M byte는 드롭된다. 제3 클라이언트는 전송한 30M byte 데이터 가운데 26M byte를 인터넷으로 전송할 수 있으며, 4M byte는 드롭된다. 제4 클라이언트는 전송한 20M byte의 데이터를 모두 인터넷으로 전송할 수 있다. 따라서, 각 클라이언트는 주변 클라이언트의 영향을 받지 아니하면서, 최소 데이터 대역폭을 보장받을 수 있다.
또한, 상기와 같이 최소 대역폭을 보장하면서, 패킷 데이터의 송수신 속도 등을 모니터링하여 클라이언트마다 QoS(Quality of Service)를 보장할 수도 있다.
예를 들어, 스위치는 각 클라이언트로부터 수신된 패킷 데이터의 송수신 속도를 모니터링하여, 단위 시간당 80M 이상 데이터가 수신되는 서비스의 패킷 데이터는 레드(red)로, 단위 시간당 80M ~ 60M 데이터가 수신되는 서비스의 패킷 데이터는 옐로우(yellow)로, 단위 시간당 60M 이하의 데이터가 수신되는 서비스의 패킷 데이터는 그린(green)으로 분류(classification) 및 컬러 마킹(color marking)하여 큐에 저장하고 스케줄링할 수 있다. 상기 요구 속도 수치와 컬러는 하나의 예시에 불과하다.
이러한 경우, 스위치는 각 네트워크 인터페이스부(100, 110, 120, 130)로부터 수신되는 데이터 가운데 레드로 마킹된 패킷 데이터는 CoS(Class of Service) 2로, 옐로우로 마킹된 패킷 데이터는 CoS 1으로, 그린으로 마킹된 패킷 데이터는 CoS 0으로 분류할 수 있다. 스위치는 CoS 0으로 분류된 패킷 데이터는 우선 순위가 높은 큐인 제1 큐에 저장하고, CoS 1으로 분류된 패킷 데이터는 우선 순위가 중간인 큐인 제2 큐에 저장하고, CoS 2로 분류된 패킷 데이터는 우선 순위가 낮은 큐인 제3 큐에 저장할 수 있다. 상기 각 큐에 저장된 데이터는 스케줄링 방식에 따라 스케줄링되어 전송된다.
상기 우선 순위가 높은 큐에 저장되는 데이터는 최소 대역폭 데이터로 보장될 수 있다. 예를 들어, 상기 예에서 스위치는 클라이언트마다 그린으로 분류된 패킷 데이터에 대해, 최소 대역폭을 보장하면서 데이터를 전송할 수 있다. 따라서, 각 네트워크 인터페이스부와 연결된 클라이언트마다 서비스의 요구 속도별로 데이 터의 QoS를 보장할 수 있다.
한편, 이와 같은 실시 예의 경우, 옐로우 및 레드로 분류된 데이터 가운데 멀티캐스트(multicast) 데이터 등과 같이 우선 순위가 높은 데이터가 손실될 우려가 있다. 이와 같은 점을 보완하기 위하여, 패킷 데이터의 종류를 이용하여 패킷 데이터를 더욱 세분화하여 스위칭할 수도 있다.
예를 들어, 송수신 속도에 따라 분류되어 컬러 마킹된 패킷 데이터 가운데, 레드, 옐로우, 그린의 VOIP(Voice Over IP) 패킷 데이터는 CoS(Class of Service) 1으로, 레드, 옐로우, 그린의 멀티캐스트(multicast) 패킷 데이터는 CoS 2로, 그린 패킷 데이터는 CoS 3으로, 옐로우 패킷 데이터는 CoS 4로, 레드 패킷 데이터는 CoS 5로 분류할 수 있다. CoS 1, 2으로 분류된 패킷 데이터는 우선 순위가 높은 제1 큐로, CoS 3으로 분류된 패킷 데이터는 제2 큐로, CoS 4로 분류된 패킷 데이터는 제3 큐로, CoS 4로 분류된 패킷 데이터는 제4 큐로 각각 저장하고, 스케줄링 방식에 따라 데이터를 스케줄링하여 전송할 수 있다.
상기 우선 순위가 높은 큐에 저장되는 데이터는 최소 대역폭 데이터로 보장될 수 있다. 예를 들어, 상기 예에서 스위치는 클라이언트마다 CoS 1으로 분류된 레드, 옐로우, 그린의 VOIP 패킷 데이터와, CoS 2로 분류된 레드, 옐로우, 그린의 멀티캐스트(multicast) 패킷 데이터에 대해, 최소 대역폭을 보장하면서 데이터를 전송할 수 있다. 따라서, 각 클라이언트마다 서비스의 요구 속도, 패킷 데이터의 종류별로 데이터의 QoS를 보장할 수 있다.
상기와 같이 마킹 방식 등을 부가적으로 이용함으로써, 최소 대역폭을 보장 하면서 각 네트워크마다 최소 대역폭 범위 초과로 우선 순위가 높은 패킷 데이터가 드롭될 수 있는 가능성을 줄일 수 있다.
상기 도 4의 경우에는 설명의 편의를 위해 2개의 큐만 도시하였으나, 구현 예에 따라 우선 순위를 세분화한 큐를 사용하여 스위치를 구현할 수 있다. 예를 들어, 우선순위를 더 세분화하고, 대역폭을 기준으로 수신 데이터를 스케줄링하는 경우를 가정하면, 최소 대역폭, 제1 보장 대역폭, 제2 보장 대역폭 등과 같이 보장 대역폭의 단위를 더 세분화할 수도 있다.
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 네트워크 대역폭을 보장하는 네트워크 스위치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 도 5의 네트워크 스위치는 4개의 네트워크와 1개의 인터넷 링크 네트워크가 각각 연결된 예를 개략적으로 나타낸 것이다. 상기 연결된 네트워크의 수는 구현 예에 따라 달라질 수 있다. 상기 네트워크 스위치는 제1 네트워크 인터페이스부(100), 제2 네트워크 인터페이스부(110), 제3 네트워크 인터페이스부(120), 제4 네트워크 인터페이스부(130), 제1 저장부(140), 스위칭부(150), 제5 네트워크 인터페이스부(160)를 포함한다. 스위칭부(150)는 제어부(155), 제2 저장부(157), 스케줄링부(159)를 포함한다.
네트워크 인터페이스부(100, 110, 120, 130, 160)와 제1 저장부(140)의 기능은 상기 도 1 내지 도 4에서 설명한 바와 같다. 스위칭부(150)는 각 네트워크 인터페이스부를 통해 수신된 패킷 데이터를 스위칭하여 목적지로 전송할 수 있다. 스위칭부(150)는 각 네트워크 인터페이스부로부터 수신된 최소 대역폭 내의 데이터를 우선적으로 목적지로 전송하도록 한다.
이하에서는, 제1 내지 제4 네트워크 인터페이스부(100, 110, 120, 130)에서 수신된 데이터를 제5 네트워크 인터페이스부(160)를 통해 인터넷으로 전송하는 경우를 가정하여 설명한다.
제어부(155)는 연결된 네트워크의 수와 최대 대역폭 정보를 이용하여 각 네트워크 인터페이스부(100, 110, 120, 130)의 최소 대역폭을 산출한다. 제어부(155)는 각 네트워크 인터페이스부(100, 110, 120, 130)로부터 수신된 데이터가 최소 대역폭 내의 데이터인 경우 제2 저장부(157)의 우선 순위가 높은 큐에 저장하고, 최소 대역폭을 초과하는 경우, 수신된 데이터를 제2 저장부(157)의 우선 순위가 낮은 큐에 저장한다. 큐에 저장하는 방식은 상기 도 4에서 설명한 바와 같다.
스케줄링부(159)는 제2 저장부(157)의 각 큐에 저장된 패킷 데이터를 스케줄링하여 제5 네트워크 인터페이스부(160)를 통해 패킷 데이터의 목적지로 전송한다. 상기 스케줄링부(159)는 SPQ 방식 등을 이용하여 패킷 데이터를 스케줄링할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 패킷 데이터를 처리하여 전송하는 순서를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
네트워크 스위치는 스위치에 연결된 각 네트워크를 모니터링하고, 연결된 네트워크의 수에 따라 각 네트워크의 최소 대역폭을 산출한다(S600). 상기 최소 대역폭은 주변 네트워크의 영향을 받지 않고, 데이터를 전송할 수 있는 최소한의 데이터 트래픽 정보를 말한다. 상기 최소 산출 방식으로 다양한 방식이 사용될 수 있으며, 일 예로 수학식 1과 같은 산출 방식을 들 수 있다.
네트워크 스위치는 스위치에 연결된 각 네트워크별로 수신되는 데이터를 모니터링하여(S610), 각 네트워크별로 수신되는 데이터가 최소 대역폭을 초과하는지 판단한다(S620).
상기 S620단계의 판단 결과 수신되는 데이터가 최소 대역폭을 초과하지 않는 경우, 네트워크 스위치는 수신된 데이터를 우선 순위가 높은 큐에 저장한다(S640). 상기 S620단계의 판단 결과 수신되는 데이터가 최소 대역폭을 초과하는 경우, 네트워크 스위치는 초과되는 데이터를 우선 순위가 낮은 큐에 저장한다(S630). 상기에서 설명한 바와 같이, 속도나 종류 등에 따라 패킷 데이터를 분류 및 마킹하여 큐에 저장할 수도 있다.
상기 큐에 데이터가 저장되면, 네트워크 스위치는 각 큐에 저장된 데이터를 스케줄링하여 데이터의 목적지로 전송한다(S650).
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 네트워크 스위치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 수신된 패킷 데이터를 스위칭하는 일반적인 예로써, 제1 예를 개략적으로 나타낸 도면
도 3은 수신된 패킷 데이터를 스위칭하는 일반적인 예로써, 제2 예를 개략적으로 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 수신된 패킷 데이터를 스위칭하는 제3 예를 개략적으로 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 네트워크 대역폭을 보장하는 네트워크 스위치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면
도 6은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 패킷 데이터를 처리하여 전송하는 순서를 개략적으로 나타낸 순서도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100, 110, 120, 130, 160, 170 : 네트워크 인터페이스부
140 : 저장부 150 : 스위칭부

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 연결된 각 네트워크와 프로토콜에 따라 패킷 데이터를 수신하는 적어도 하나 이상의 제1 네트워크 인터페이스부;
    수신된 패킷 데이터를 스위칭하기 위한 스위칭 정보를 저장하는 제1 저장부;
    상기 제1 네트워크 인터페이스부와 연결된 각 네트워크의 최소 대역폭을 산출하고, 각 네트워크마다 최소 대역폭 내의 패킷 데이터를 우선적으로 목적지로 전송하도록 하는 스위칭부; 및
    상기 스위칭부로부터 수신된 패킷 데이터를 목적지 네트워크로 전송하도록 하는 제2 네트워크 인터페이스부를 포함하고,
    상기 최소 대역폭은,
    상기 제2 네트워크 인터페이스부를 통해 전송되는 최대 데이터 대역폭을 네트워크가 연결된 제1 네트워크 인터페이스부의 수로 나눈 값인 네트워크 단말 장치.
  3. 연결된 각 네트워크와 프로토콜에 따라 패킷 데이터를 수신하는 적어도 하나 이상의 제1 네트워크 인터페이스부;
    수신된 패킷 데이터를 스위칭하기 위한 스위칭 정보를 저장하는 제1 저장부;
    상기 제1 네트워크 인터페이스부와 연결된 각 네트워크의 최소 대역폭을 산출하고, 각 네트워크마다 최소 대역폭 내의 패킷 데이터를 우선적으로 목적지로 전송하도록 하는 스위칭부; 및
    상기 스위칭부로부터 수신된 패킷 데이터를 목적지 네트워크로 전송하도록 하는 제2 네트워크 인터페이스부를 포함하고,
    상기 스위칭부는,
    최소 대역폭을 산출하여 제1 네트워크 인터페이스부마다 최소 대역폭 내의 데이터가 수신되면 제1 큐에 저장하고, 최소 대역폭을 초과하는 데이터가 수신되면 초과된 데이터를 제2 큐에 저장하는 제어부;
    상기 제1 큐 및 상기 제2 큐를 포함하는 제2 저장부; 및
    상기 제1 큐에 저장된 데이터를 상기 제2 큐에 저장된 데이터보다 우선하여 전송하도록 각 큐에 저장된 데이터를 스케줄링하여 목적지로 전송하는 스케줄링부를 포함하는 네트워크 단말 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스케줄링부는,
    SPQ 방식을 이용하여 우선 순위에 따라 큐에 저장되어 있는 데이터를 전송하도록 스케줄링하는 네트워크 단말 장치.
  5. 연결된 각 네트워크와 프로토콜에 따라 패킷 데이터를 수신하는 적어도 하나 이상의 제1 네트워크 인터페이스부;
    수신된 패킷 데이터를 스위칭하기 위한 스위칭 정보를 저장하는 제1 저장부;
    상기 제1 네트워크 인터페이스부와 연결된 각 네트워크의 최소 대역폭을 산출하고, 각 네트워크마다 최소 대역폭 내의 패킷 데이터를 우선적으로 목적지로 전송하도록 하는 스위칭부; 및
    상기 스위칭부로부터 수신된 패킷 데이터를 목적지 네트워크로 전송하도록 하는 제2 네트워크 인터페이스부를 포함하고,
    상기 스위칭부는,
    각 네트워크의 패킷 데이터를 단위 시간당 속도에 따라 분류하고, 특정 속도 범위의 패킷 데이터를 최소 대역폭의 데이터로 할당하여 목적지로 전송하도록 하는 네트워크 단말 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 분류된 패킷 데이터 가운데 VoIP 패킷 또는 멀티캐스트 패킷은 상기 속 도에 관계없이 최소 대역폭의 데이터로 할당하여 목적지로 전송하도록 하는 네트워크 단말 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    각 네트워크의 패킷 데이터를 종류에 따라 분류하고, 특정 종류의 패킷 데이터를 최소 대역폭의 데이터로 할당하여 목적지로 전송하도록 하는 네트워크 단말 장치.
  8. 삭제
  9. 연결된 각 네트워크로부터 프로토콜에 따라 패킷 데이터를 수신하는 단계;
    상기 각 네트워크의 최소 대역폭을 산출하고, 각 네트워크마다 최소 대역폭 내의 패킷 데이터를 우선적으로 목적지로 전송하도록 스위칭하는 단계; 및
    상기 스위칭된 패킷 데이터를 목적지 네트워크로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 최소 대역폭은,
    상기 전송 단계에서 전송할 수 있는 최대 데이터 대역폭을 패킷 데이터를 수신하는 네트워크의 수로 나눈 값인 네트워크 데이터 스위칭 방법.
  10. 연결된 각 네트워크로부터 프로토콜에 따라 패킷 데이터를 수신하는 단계;
    상기 각 네트워크의 최소 대역폭을 산출하고, 각 네트워크마다 최소 대역폭 내의 패킷 데이터를 우선적으로 목적지로 전송하도록 스위칭하는 단계; 및
    상기 스위칭된 패킷 데이터를 목적지 네트워크로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 스위칭하는 단계는,
    최소 대역폭을 산출하는 단계;
    연결된 각 네트워크마다 데이터를 모니터링하여 최소 대역폭 내의 데이터가 수신되면 제1 큐에 저장하고, 최소 대역폭을 초과하는 데이터가 수신되면 초과된 데이터를 제2 큐에 저장하는 단계; 및
    상기 제1 큐에 저장된 데이터를 상기 제2 큐에 저장된 데이터보다 우선하여 전송하도록 각 큐에 저장된 데이터를 스케줄링하여 목적지로 스위칭하는 단계를 포함하는 네트워크 데이터 스위칭 방법.
  11. 연결된 각 네트워크로부터 프로토콜에 따라 패킷 데이터를 수신하는 단계;
    상기 각 네트워크의 최소 대역폭을 산출하고, 각 네트워크마다 최소 대역폭 내의 패킷 데이터를 우선적으로 목적지로 전송하도록 스위칭하는 단계; 및
    상기 스위칭된 패킷 데이터를 목적지 네트워크로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 스위칭하는 단계는,
    각 네트워크의 패킷 데이터를 단위 시간당 속도에 따라 분류하고, 특정 속도 범위의 패킷 데이터를 최소 대역폭의 데이터로 할당하여 목적지로 전송하도록 하는 네트워크 데이터 스위칭 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스위칭하는 단계는,
    상기 분류된 패킷 데이터 가운데 VoIP 패킷 또는 멀티캐스트 패킷은 상기 속도에 관계없이 최소 대역폭의 데이터로 할당하여 목적지로 전송하도록 하는 네트워크 스위칭 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위칭하는 단계는,
    각 네트워크의 패킷 데이터를 종류에 따라 분류하고, 특정 종류의 패킷 데이터를 최소 대역폭의 데이터로 할당하여 목적지로 전송하도록 하는 네트워크 데이터 스위칭 방법.
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