KR100981549B1 - Ｉｐ 기반의 ｍｐｌｓ 네트워크에서 차등화 서비스의서비스 클래스별 터널 설정 방법 - Google Patents

Ｉｐ 기반의 ｍｐｌｓ 네트워크에서 차등화 서비스의서비스 클래스별 터널 설정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인그레스(Ingress) 라우터에서 가입자 트래픽을 전송할 터널 설정 시 두 단계의 계층적인 동적 룩업 알고리즘(Hierarchical Two Level Dynamic Lookup Algorithm)을 사용하여 터널을 설정하는 IP(Internet Protocol) 기반의 MPLS(Multi-Protocol Label Switching) 네트워크에서 차등화 서비스(Differentiated Service)의 서비스 클래스별 터널 설정 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 인그레스 라우터가 트래픽 전송 터널을 설정하는 방법은, IP 기반의 MPLS 네트워크의 GB-TE(Guaranteed Bandwidth Traffic Engineering)에 의한 자원 할당 및 터널 설정 시, 가입자 발생 트래픽을 인가받는 제 1 과정; 동적 룩업에 의해 넥스트 홉 터널 레이블을 검색하는 제 2 과정; 상기 가입자 트래픽이 속한 상기 서비스 클래스의 서비스 품질을 판단하는 제 3 과정; 및 상기 서비스 품질에 따라 상기 동적 룩업을 수행하여 넥스트 홉 터널의 레이블을 최종적으로 검색하여 최종 터널을 선택하고 이를 통해 상기 가입자 트래픽을 전송하는 제 4 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＩＰ 기반의 ＭＰＬＳ 네트워크에서 차등화 서비스의 서비스 클래스별 터널 설정 방법{Method for setting tunnel by service class of differentiated service in MPLS network based on IP}
도 1은 IP 기반의 MPLS 네트워크에서의 일반적인 RSVP-TE 자원 할당 및 터널 설정 과정을 나타내는 도면.
도 2는 기존의 한 단계의 동적 룩업 알고리즘을 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2의 인그레스 라우터에 구비된 넥스트 홉 레이블 검색 테이블의 구성도.
도 4는 본 발명이 적용되는 GB-TE 개념에 의한 자원 할당 및 터널 설정 과정을 나타내는 도면.
도 5는 도 4와 같은 환경의 인그레스 라우터에서 본 발명에 따라 차등화 서비스의 서비스 클래스별 터널 설정 방법의 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 인그레스 라우터에 구비된 넥스트 홉 레이블 검색 테이블의 구성도.
본 발명은 IP(Internet Protocol) 기반의 MPLS(Multi-Protocol Label Switching) 네트워크에서 차등화 서비스(Differentiated Service)의 서비스 클래스별 터널 설정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인그레스(Ingress) 라우터에서 가입자 트래픽을 전송할 터널 설정 시 두 단계의 계층적인 동적 룩업 알고리즘(Hierarchical Two Level Dynamic Lookup Algorithm)을 사용하여 터널을 설정하는 IP 기반의 MPLS 네트워크에서 차등화 서비스의 서비스 클래스별 터널 설정 방법에 관한 것이다.
IP 기반의 MPLS 네트워크에서의 일반적인 RSVP-TE(Resource Reservation Protocol Traffic Engineering) 자원 할당 및 터널 설정은 도 1과 같이 수행된다.
보다 상세하게, 인그레스 LER(Label Edge Router)에서 요청되어진 터널 설정 요구사항은 대역폭(Bandwidth) 정보와 우선순위(Priority) 정보를 포함한 Path 메시지(12) 형태로 이그레스(Egress) LER로 전달되며, 이 Path 메시지에 대한 응답으로서 Resv 메시지(13)가 다시 인그레스 LER로 전달된다. 이때 각 라우터에는 IGP(Interior Gateway Protocol)에 의하여 대역폭 정보가 전파(14)되고, 각 라우터는 이 정보를 기반으로 경로(path)를 계산하는 데이터베이스(15)를 구비한다. 이러한 동작과정을 통해 각 링크의 대역폭을 넘지 않는 범위 내에서 하나의 서비스 품질(QoS : Quality of Service) 보장형 서비스 클래스의 터널 공급이 이루어진다.
그리고 도 1의 환경에서 인그레스 LER이 터널을 설정할 때에는 필터를 사용하여 가입자 트래픽을 특정 형태별로 분류하고 필터 기반으로 고정된 터널을 검색하는 방법과, 한 단계의 동적 룩업 알고리즘(One Level Dynamic Lookup Algorithm) 을 이용하여 터널을 검색하는 방법을 사용한다.
그러나 IP 기반의 MPLS 네트워크 내에서 엔드 투 엔드(End To End) 서비스 품질을 보장하기 위해서는 RSVP-TE 영역 내에 있는 라우터의 개수가 상대적으로 많아질 수밖에 없다. 이 경우 실질적으로 인그레스 라우터에 상당히 많은 수의 터널 설정이 요구되어진다. 즉, 인그레스 라우터의 개수를 n개, 차등화 서비스의 서비스 클래스 개수를 m개라고 하였을 경우, LSP(Label Switched Path) 설정은 단일방향이므로 양방향의 터널 설정을 고려할 경우에는
Figure 112003051066656-pat00001
개의 LSP가 요구되어진다. 예를 들어 인그레스 라우터의 개수가 100개이고, 차등화 서비스에서 제공 가능한 서비스 클래스가 4개인 경우, 39,600개의 터널이 요구되어진다. 그리고 각 서비스 클래스별 터널 설정을 서브 터널 형태로 가지고 갈 경우에도 9,900개의 터널이 요구되어진다.
이때 가입자 트래픽을 필터 기반의 고정된 터널 설정 방법으로 제공할 경우, 인그레스 라우터에는 다음과 같은 심각한 문제점이 발생하게 된다.
인그레스 라우터에서는 장비 자체에 심각한 부하를 줄 수 있는 상당히 많은 수의 필터와 그 필터 조건에 따른 Static Forwarding Decision 절차 또한 필요하게 된다. 이 경우 장비 자체에 심각한 성능 저하 및 불안정성을 유발할 수 있다. 예를 들어 Major ISP 규모의 진보된 RSVP-TE 네트워크의 경우에는 엔드 투 엔드(End-To-End) 대역폭 보장형 서비스 품질을 제공하기 위하여 PE(Provider Edge) 라우터가 RSVP-TE 영역 내로 들어오는 인그레스 라우터가 되어야 하며, Major ISP의 경우 대 략 100개의 PE 장비가 소요되어진다. 이 경우 기본적으로 약 9,900개의 터널 설정이 요구되어지며, 각 인그레스 라우터에 인가되어지는 모든 가입자 트래픽이 필터 매칭(Matching)에 의하여 고정된 터널로 실릴 경우, 기본적으로
Figure 112003051066656-pat00002
개의 필터 즉 4,950개의 필터가 요구되어진다. 뿐만 아니라 터널에 인가되어질 모든 가입자 트래픽은 이러한 수많은 필터에 의해 분류되어 실시간으로 필터 매칭에 의해 결정된 넥스트 홉(Next Hop)으로 해당 터널을 통해 포워딩 된다. 이 경우 인그레스 라우터에 심각한 부하가 걸리게 되며 현재까지의 발전된 기술로 만든 TE(Traffic Engineering) 및 martini circuit 구현에 특화된 성능이 향상된 장비라 할지라도 이 정도의 확장성(Scalability) 구현은 힘든 것으로 알려져 있다.
또한, RSVP-TE 이그레스 라우터 뒷단의 인터페이스를 IGP 라우팅에 포함시키지 않을 경우 만약 RSVP-TE 이그레스 라우터 뒷단의 인터페이스에 장애가 발생한다면, 그럼에도 불구하고 가입자 트래픽을 연속적으로 특정 터널로 포워딩 함으로 인해서 연속적으로 인가된 가입자 트래픽을 손실시키는 큰 장애 요소를 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이 종래에 필터를 사용하여 가입자 트래픽을 특정 형태별로 분류하고 필터 기반으로 가입자 트래픽을 고정된 터널로 할당하는 방법은 RSVP-TE 영역 내의 인그레스 라우터의 개수가 많아지면 많아질수록 확장성과 실현 가능성(Feasibility) 면에 있어서 심각한 문제점을 야기할 수 있다.
한편, 도 2를 참조하여 한 단계의 동적 룩업 알고리즘(One Level Dynamic Lookup Algorithm)을 이용한 터널 검색 방법을 설명하면 다음과 같다. 여기서는 LSR(Label Switch Router)1로는 클래스 1, 2, 3의 터널이 생성되어 있고 LSR2로는 클래스 1, 2, 3, 4의 터널이 생성되어 있으며, 넥스트 홉 레이블 검색 테이블(Next-Hop Label Lookup Table)은 도 3과 같이 가정한다.
이때 한 단계의 동적 룩업 알고리즘을 이용하여 터널 검색을 수행하면 도 3의 넥스트 홉 레이블 검색 테이블에서는 Destination Prefix가 200.0.0.0/24 라우팅 정보에 대하여 넥스트 홉 터널 레이블 값을 동적 IGP 라우팅에 근거하여 100과 101로 동시에 가지고 있어서, 클래스 별로 특정 터널에 동적으로 트래픽을 실지 못하게 된다. 즉, 클래스 4의 트래픽의 경우 도 3에서는 100의 값을 갖는 레이블 값을 가질 수 없음에도 불구하고 클래스 별로 검색 하는 기능이 없으므로, 100의 값을 갖는 레이블 및 101의 값을 갖는 레이블을 동시에 가지게 되어 트래픽이 부하의 균형에 맞추어 분산되는(Load Balancing) 오류를 범하게 된다. 즉, 한 단계의 동적 룩업 알고리즘은 서비스 클래스별로 동적으로 서비스 클래스의 터널을 선택하는 기능이 제공되어지지 않는 것이다.
상술된 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 인그레스 라우터에서 두 단계에 걸친 계층적인 동적 룩업 알고리즘을 이용하여 가입자 트래픽을 전송할 터널을 설정하는데 있다.
이를 위하여, 본 발명에 따른, IP 기반의 MPLS 네트워크의 인그레스 라우터 에서 GB-TE(Guaranteed Bandwidth Traffic Engineering)에 의한 자원 할당 및 터널 설정 시, 차등화 서비스의 서비스 클래스별 터널 설정 방법은, 가입자 발생 트래픽을 인가받는 제 1 과정; 동적 룩업에 의해 넥스트 홉 터널 레이블을 검색하는 제 2 과정; 상기 가입자 트래픽이 속한 상기 서비스 클래스를 판단하는 제 3 과정; 및 상기 서비스 클래스에 따라 상기 동적 룩업을 수행하여 넥스트 홉 터널의 레이블을 최종적으로 검색하여 최종 터널을 선택하고 이를 통해 상기 가입자 트래픽을 전송하는 제 4 과정을 포함을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 차등화 서비스에서 여러 개의 서비스 클래스에 대하여 대역폭 보장 차원의 TE가 이루어지도록 하기 위해 본 발명이 적용되는 GB-TE 개념에 의한 자원 할당 및 터널 설정 과정을 나타낸다.
보다 상세하게, 기 정의되어진 각 서비스 클래스에 대하여 터널 설정 시에 인그레스 LER에서 요청되어진 터널 설정 요구사항은 대역폭 정보와 함께 서비스 클래스의 타입(type) 정보를 포함한 Path 메시지(41) 형태로 이그레스 라우터에게 전달되며, 이 Path 메시지에 대한 응답으로서 타입 정보를 포함한 Resv 메시지(42)가 다시 인그레스 라우터로 전달된다. 이때 각 라우터에는 IGP에 의하여 대역폭 정보 및 서비스 클래스의 타입 정보가 전파(43)되고, 각 라우터는 이 정보를 기반으로 경로를 계산하는 데이터베이스(44)를 구비한다. 이때 타입 정보가 GB이면 경로는 네트워크 전체적으로 over subscription이 일어나지 않도록 계산될 것이며, 각 터 널이 GB라 할지라도 우선순위가 높은 터널이 낮은 우선순위를 가진 터널에 대하여 선 점유권(Preemption)을 가지게 된다.
본 발명은 상술한 서비스 클래스 별 터널이 서브 터널의 형태 또는 분리된 별개의 터널 형태로 제공되는 것을 특징으로 한다. 그리고 이러한 서브 터널 또는 분리된 별개의 터널들의 대역폭 합은 다음 공식과 같이 전체 링크 대역폭보다 크지 않으며, 대역폭에 대한 선 점유권은 우선순위에 따라 차별화되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112003051066656-pat00003
링크 대역폭의 선 점유 권리 :
Figure 112003051066656-pat00004
여기서 i는 클래스, GB는 클래스 대역폭을 나타낸다.
도 5는 도 4와 같은 환경의 인그레스 라우터에서 본 발명에 따라 차등화 서비스의 서비스 클래스별 터널 설정 방법의 흐름도를 나타낸다.
먼저 인그레스 라우터는 가입자 발생 트래픽이 인가되면(S51), 인그레스 라우터에 구비되어 있는 필터를 구동하여 가입자 트래픽에 매칭되는 필터가 존재하는지 판단한다(S52). 그리고 가입자 트래픽에 매칭되는 필터가 존재하면 해당 필터에 대해 고정되어 있는 터널을 선택하여 가입자 트래픽을 전송한다(S53).
그러나 가입자 트래픽이 필터에 매칭되지 않으면, 인그레스 라우터는 첫 번째 단계의 동적 룩업에 의해 넥스트 홉의 터널 레이블을 설정하고(S54), 가입자 트래픽이 속한 서비스 클래스를 판단하여(S55) 그에 따라 계층적으로 한 번 더 두 번 째 단계의 동적 룩업을 함으로써 최종 터널을 선택하여 가입자 트래픽을 전송한다(S56).
이하, 도 5를 상술한 도 2와 동일한 조건을 이용하여 구체적으로 보충 설명한다. 여기서는 인그레스 라우터가 상술한 도 3과는 달리 도 6과 같은 넥스트 홉 레이블 검색 테이블(Next-Hop Label Lookup Table)을 갖는 것으로 가정한다.
즉, Destination Prefix가 200.0.0.0/24이고 서비스 클래스가 111인 클래스1 트래픽은 100의 값을 갖는 레이블 값과 101의 값을 갖는 레이블 값을 동시에 넥스트 홉으로 가져서 부하의 균형에 맞추어 분산되는 것에 비해, Destination Prefix가 200.0.0.0/24이고 서비스 클래스가 000인 클래스4 트래픽은 101의 값을 갖는 레이블 값만을 넥스트 홉으로 갖는다. 즉, 본 발명은 두 단계에 걸친 계층적인 동적 룩업 알고리즘에 의해 서비스 클래스 별로 특정 서비스 클래스의 터널을 동적으로 선택하는 것이다.
이상, 본 발명은 설명의 편의상 인그레스 라우터에서 가입자 트래픽을 전송할 터널 설정 시 필터 기반의 고정된 터널 설정 방법과 두 단계에 걸친 동적 룩업 알고리즘을 이용하여 터널을 설정하는 방법을 모두 이용하여 구현하였으나, 본 발명에 따른 두 단계에 걸친 동적 룩업 알고리즘을 이용하여 터널을 설정하는 방법만을 별도로 구현하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 두 단계에 걸친 계층적인 동적 룩업 알고리즘을 이용하여 차등화 서비스의 서비스 클래스별 터널을 설정함으로써, 인그레스 라 우터에서 가입자 트래픽을 필터 기반의 고정된 터널로 일일이 지정하지 않아도 되므로 인그레스 장비의 부하를 줄일 수 있는 효과가 있다.
그리고 이그레스 라우터 뒷단의 인터페이스에 장애가 발생하더라도 넥스트 홉 레이블 검색 테이블에서 동적으로 해당 목적지의 경로(Destination Prefix)가 사라지므로 장애 문제를 용이하게 해결할 수 있다.

Claims (6)

  1. IP 기반의 MPLS 네트워크의 인그레스 라우터에서 GB-TE에 의한 자원 할당 및 터널 설정 시, 차등화 서비스의 서비스 클래스별 터널 설정 방법은,
    가입자 발생 트래픽을 인가받는 제 1 과정;
    동적 룩업에 의해 넥스트 홉 터널 레이블을 검색하는 제 2 과정;
    상기 가입자 트래픽이 속한 상기 서비스 클래스를 판단하는 제 3 과정; 및
    상기 서비스 클래스에 따라 상기 동적 룩업을 수행하여 넥스트 홉 터널의 레이블을 최종적으로 검색하여 최종 터널을 선택하고 이를 통해 상기 가입자 트래픽을 전송하는 제 4 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 MPLS 네트워크에서 차등화 서비스의 서비스 클래스별 터널 설정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 과정 후에,
    상기 인그레스 라우터에 구비되어 있는 필터를 구동하여 상기 가입자 트래픽에 매칭되는 필터를 판단하는 제 5 과정을 추가적으로 수행하고,
    만약 상기 매칭되는 필터가 존재하면, 상기 필터에 의해 고정되어 있는 터널을 선택하여 가입자 트래픽을 전송하는 제 6 과정을 수행하고,
    만약 상기 매칭되는 필터가 존재하지 않으면 상기 제 2 과정으로 진행하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 MPLS 네트워크에서 차등화 서비스의 서비스 클래스 별 터널 설정 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 터널은 서브 터널의 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 MPLS 네트워크에서 차등화 서비스의 서비스 클래스별 터널 설정 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 인그레스 라우터는, 상기 가입자 트래픽의 Destination Prefix인 목적지 경로 정보, 상기 제 2 과정에서 검색되는 넥스트 홉 터널의 레이블 값 정보, 상기 서비스 클래스의 정보, 및 상기 제 4 과정에서 검색되는 넥스트 홉 터널의 레이블 값 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 MPLS 네트워크에서 차등화 서비스의 서비스 클래스별 터널 설정 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 터널은 분리된 별개의 터널 형태로 구현되는 것을 특징으로 IP 기반의 MPLS 네트워크에서 차등화 서비스의 서비스 클래스별 터널 설정 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 인그레스 라우터는, 상기 가입자 트래픽의 Destination Prefix인 목적지 경로 정보, 상기 제 2 과정에서 검색되는 넥스트 홉 터널의 레이블 값 정보, 상 기 서비스 클래스의 정보, 및 상기 제 4 과정에서 검색되는 넥스트 홉 터널의 레이블 값 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 MPLS 네트워크에서 차등화 서비스의 서비스 클래스별 터널 설정 방법.
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