KR100988559B1 - 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템 및 방법에 대한 것으로, 오버레이 네트워크를 제공하는 구조화된 P2P 네트워크, 상기 P2P 네트워크에서 연결되는 다수의 PC들에 결합된 센서들로부터 전송되는 데이터를 처리하기 위한 P2P 센서넷 모듈, 상기 P2P 네트워크에서 연결되는 다수의 센서들의 데이터 전송을 위한 센서 네트워크 인터페이스, 상기 P2P 네트워크에서 연결되는 다수의 PC들과 통신을 위한 인터넷 인터페이스부, 및 상기 센서 네트워크 인터페이스를 통하여 센서들로부터 전송된 데이터를 수집하는 싱크 모듈을 포함하고, 상기 P2P 센서넷 모듈은, 상호작용 모듈, 인증모듈, 센서 탐색 모듈, 센서 조정 모듈, 스크라이브 모듈, 및 패스트 모듈을 포함하고, 서버의 개입 없이도 센서의 실시간 데이터와 과거 데이터 모두에 접근이 가능하다.

피투피, 센서, 스크라이브모듈, 패스트모듈, 센서 데이터, 실시간

Description

인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템 및 방법{System and method for sharing sensor data based on structured P2P on internet}

본 발명은 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템 및 방법에 대한 것으로, 센서의 이름만으로 어떠한 서버의 개입 없이도 인터넷을 통하여 실시간 센서 데이터와 과거의 센서 데이터에 모두 접근이 가능하도록 하고 센서 데이터를 공유할 수 있도록 한 것으로 구조화된 P2P인 패스트리(Pastry) 기반에 따른 센서 데이터 공유 시스템 및 방법에 대한 것이다.

USN(Ubiquitous Sensor Network)은 RFID는 물론 다양한 센싱 기술을 혼용하여 사람들이 컴퓨터가 있다는 사실을 느끼지 못하는 사이에 네트워크를 통하여 정보를 공유하고 이를 통해 특정 정보의 수집 또는 서비스를 제공하는 분야이다.

최근에는 환경, 방재, 산업현장, 홈 네트워크 등의 목적으로 많은 종류의 센서 네트워크들이 전 세계적으로 구축되고 있으나, 이들 센서네트워크 들은 서로 다른 통신환경, 시스템 구조, 서비스 방식 등을 가지고 있다.

유비쿼터스 사회를 지향하며 현재의 IT 산업이 발전하고 있는 지금 진정한 유비쿼터스 응용서비스를 구현하기 위해서는 사용자가 의식하든 의식하지 않던 이미 전 세계적으로 산재해 있는 다양한 센서 네트워크를 효과적으로 활용하는 것이 필요하다.

또한, 센서 네트워크가 대형화 되면서 주소, 멀티 홉 라우팅, 자기 망구성, 데이터 처리 등의 문제가 더욱 어려워지게 되었다.

유비쿼터스 시대에 그 동안 많은 센서 데이터들이 개발되고 설비 되었다. 이들을 접근 가능한 정보로 만들기 위해서 다양한 접근법의 연구개발이 있었다.

인터넷에서 P2P는 이미 mp3와 같은 콘텐츠를 공유하는 프로그램으로 자리매김 해왔으나, 2000년 이후로 콘텐츠의 이름을 아는 것으로 다른 서버의 도움 없이도 바로 그 콘텐츠에 접근 가능한 구조화된 P2P(structured P2P) 방식이 개발되어 왔다. 상기 P2P는 DHT(Distributed Hash Table)을 기초로 하며, 콘텐츠를 안다는 것 자체만으로 콘텐츠의 위치를 알 수 있게 해준다.

상기 구조화된 P2P로서 Pastry를 이용한 P2P 구조를 이용하여 센서를 공유하려는 사용자는 Pastry P2P 시스템의 피어로서 합류(join)함으로써, 인터넷상에서 각 사용자 컴퓨터 노드에 대응하는 Pastry 피어 노드를 형성하고 이들 노드들 사이에 Pastry 상의 피어들간의 오버레이 네트워크가 형성된다.

또한, 상기 Pastry와 같은 구조화된 P2P에 있어서, 정확한 콘텐츠의 이름을 가지고 찾는 경우, 해당 콘텐츠가 있는 정확한 노드나 그 이웃으로는 안내하지만, 정확한 이름을 알고 있지 못하면 관련 키워드 등을 통해서 콘텐츠를 찾아갈 수 없다. 서버가 없기 때문에, 현재 콘텐츠 데이터에 대한 관련 위치를 제공해주는 서비 스를 해줄 수 없게 된다.

하지만, 일반적으로 사용자는 검색엔진 등을 이용해서 하나 이상의 키워드를 이용해 관련 콘텐츠를 찾기를 원하며, P2P USN 네트워크에서도 사용자가 특정 키워드를 이용하여, 관련 센서들의 리스트를 원하게 된다.

따라서, 구조화된 P2P USN 네트워크에서도 비슷한 키워드를 이용해서 센서를 찾는 기능이 요청되고 있으나, 기존의 서버 기반의 검색 알고리즘으로는 찾는 기능을 수행할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인터넷에서 일반 사용자가 다양한 센서 데이터에 접근 가능하게 하는 시스템 구조로서 구조화된 P2P인 Pastry에 기반을 두고 센서 데이터 공유를 위한 시스템을 제공하고, 센서의 이름만으로 어떠한 서버의 개입 없이도 센서의 실시간 데이터와 과거 데이터 모두에 접근이 가능하도록 하는 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, P2P USN 네트워크에서 사용자가 특정 키워드를 이용하여, 관련 센서들의 리스트를 제공하여 원하는 센서 데이터를 찾을 수 있는 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템은, 오버레이 네트워크를 제공하는 구조화된 P2P 네트워크, 상기 P2P 네트워크에서 연결되는 다수의 PC들에 결합된 센서들로부터 전송되는 데이터를 처리하기 위한 P2P 센서넷 모듈, 상기 P2P 네트워크에서 연결되는 다수의 센서들의 데이터 전송을 위한 센서 네트워크 인터페이스, 상기 P2P 네트워크에서 연결되는 다수의 PC들과 통신을 위한 인터넷 인터페이스부, 및 상기 센서 네트워크 인터페이스를 통하여 센서들로부터 전송된 데이터를 수집하는 싱크 모듈을 포함하고, 상기 P2P 센서넷 모듈은, 사용자 피어가 다른 센서를 부착 한 피어의 데이터에 대하여 제어동작 또는 상호작용을 수행하는 상호작용 모듈, 사용자 피어가 다른 센서의 데이터를 얻기 위해 접속하여 인증을 처리하는 인증모듈, 사용자 피어가 다른 센서의 키워드를 이용하여 센서를 검색하는 센서 탐색 모듈, 상기 센서가 다수의 사용자 피어에 공유되어 있을 때 센서 데이터의 변화를 조정하는 센서 조정 모듈, 사용자 피어에서 센서 데이터를 요청하면, 상기 센서 데이터에 대한 오버레이 멀티캐스팅에 합류하여 상기 데이터를 실시간으로 수신하는 스크라이브모듈, 및 센서의 정보를 반영한 센서 데이터를 일정 시간 단위로 저장하는 저장모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템에 있어서, 상기 센서 탐색 모듈은 키워드에 해시함수를 취한 값을 ID로 구하고, 상기 ID에 의해 지정되는 센서 노드에서 저장된 파일을 읽어오는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템에 있어서, 상기 저장모듈은 키워드 또는 상기 키워드에 유사한 연관어에 대한 해시함수값과 센서이름을 결합하여 저장하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템에 있어서, 상기 센서 탐색 모듈은 다수의 키워드를 이용한 검색 결과로부터 나오는 다수의 센서 이름들 중에서 공통적으로 나온 이름에 우선순위를 매겨 사용자 피어에 반환하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공 유 시스템에 있어서, 상기 구조화된 P2P 네트워크에는 웹서버가 부트스트랩(bootstrap) 노드로서 연결되어 사용자 피어가 인터넷 인터페이스를 통해서 센서 데이터를 공유 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법은, Pastry P2P로 합류하거나 또는 탈퇴하는 단계, Pastry P2P로 합류 후 실시간 센서데이터를 공유하는 단계, 및 Pastry P2P로 합류 후 과거 데이터를 공유하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다

또한, 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법에 있어서, 상기 Pastry P2P로 합류하거나 또는 탈퇴하는 단계는, a)웹 서버가 부트스트랩(Bootstrap) 노드로 시작하는 단계, b)다른 노드들이 해당 P2P 오버레이 네트워크에 합류하기 위해, 상기 부트스트랩 노드를 시작점으로 해서 자신의 노드 id를 생성하고, 그 id값을 근거로 Pastry가 제공하는 메카니즘에 따라 Pastry 링 상에서의 주위 노드들로부터 라우팅 테이블을 얻어서 자신의 라우팅 테이블을 작성하는 단계, c)새로 합류하는 모든 노드들은 상기 b)단계를 반복하며, 합류한 노드들은 센서 데이터를 다른 피어들과 공유하는 단계, d) 합류된 노드가 탈퇴하는 단계, 및 e) 합류한 노드가 아무도 없고, 더 이상 센서 데이터 공유를 필요로 하지 않으면, 부트스트랩 노드를 종료하여 P2P를 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법에 있어서, Pastry P2P로 합류 후 실시간 센서데이터를 공유하는 단계는, 센서를 가지고 있는 노드는 자신이 가진 센서의 이름을 토픽 id를 생성하는 단계, 센서의 키워드를 센서탐색 모듈에 등록하는 단계, 스크라이브 모듈을 통하여 실시간 센서 데이터를 P2P 오버레이 멀티캐스트하는 단계, Pastry 오버레이 네트워크에 합류한 사용자가 피어가 센서 탐색 모듈을 통해 센서를 검색하는 단계, 센서탐색 모듈로부터 검색된 센서에 대한 센서 리스트들을 수신하는 단계, 상기 수신된 센서 리스트에서 센서를 선택하여 합류 메시지를 전송하는 단계, 및 상기 선택된 센서로부터 실시간으로 발생되는 센서의 데이터를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법에 있어서, Pastry P2P로 합류 후 과거 센서데이터를 공유하는 단계는, 센서가 자신의 실시간 데이터를 Pastry의 스크라이브모듈로 넘기면서 동시에 자신의 과거데이터 파일로서 저장하는 단계, 센서는 상기 파일을 Pastry의 패스트 모듈로 넘기고, 상기 패스트 모듈은 해시함수를 통과시켜 얻은 id로 해당 파일을 저장하는 단계, 사용자 피어가 센서 탐색 모듈을 통하여 센서를 검색하는 단계, 검색된 센서에 다시 원하는 시간 구간에 대해, 해시함수를 통과시켜 원하는 센서의 노드 id에 해당하는 파일들을 가져오는 단계, 및 상기 가져온 파일의 id를 이용하여, 패스트모듈에서 과거 센서데이터를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템 및 방법은, 센서의 이름만으로 어떠한 서버의 개입 없이도 센서의 실시간 데이터와 과거 데이터 모두에 접근이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 시스템은 커뮤니티의 활성화에 따라, 전세계 센서 네트워크를 하나로 묶을 수 있는 오버레이 네트워크를 설계한 것으로서, 구조화된 P2P의 특성에 의해 모든 처리가 분산처리 되기 때문에 센서 네트워크의 규모가 아무리 커져도 전혀 문제가 되지 않을 만큼 확장성이 보장이 될 수 있다.

또한, 본 발명은 인터넷 전반에 걸쳐 글로벌하게 센서데이터를 공유하려는 것이지만, 동시에 물리적인 네트워크위에 오버레이 네트워크를 형성해서 센서 데이터를 공유하기 때문에, 관심있는 커뮤니티 내부에서만 센서 데이터를 자유로이 공유할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템 및 방법에 관한 상세한 설명은 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도1은 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템의 피어 구성도이다.

도2는 본 발명에 따른 구조화된 피투피에서 오버레이 네트워크의 형성 구조를 나타낸다.

도3은 본 발명에 따른 구조화된 피투피인 Pastry에서 각 노드 및 객체들이 갖는 id 공간을 원으로 나타낸 것으로 각 노드의 오버레이 네트워크상에서의 위치 를 나타낸다.

또한, 도4는 본 발명에 따른 구조화된 피투피 기반의 오버레이 네트워크 연결도이다.

도1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템의 피어 스택은, 오버레이 네트워크를 제공하는 구조화된 P2P 네트워크(110), 상기 P2P 네트워크에서 연결되는 다수의 PC들에 결합된 센서들로부터 전송되는 데이터를 처리하기 위한 P2P 센서넷 모듈(P2P Sensor Net, 120), 상기 P2P 네트워크에서 연결되는 다수의 센서들의 데이터 전송을 위한 센서 네트워크 인터페이스(130), 상기 P2P 네트워크에서 연결되는 다수의 PC들과 통신을 위한 인터넷 인터페이스부(TCP/IP, 140), 및 상기 센서 네트워크 인터페이스를 통하여 센서들로부터 전송된 데이터를 수집하는 싱크 모듈(150)과, USN 어플리케이션(160)을 포함한다.

상기 구조화된 오버레이 P2P네트워크는 Pastry를 의미하며, 오버레이 네트워크를 제공한다.

상기 오버레이 네트워크 상의 사용자 및 단말들은 하나 이상의 Pastry 노드로서 역할을 할 수 있고, 각 노드에 유일한 id를 부여하고 노드들의 링을 형성하며, 콘텐츠에 대한 정보만으로 해당 콘텐츠에 접근 가능하도록 노드들 사이의 라우팅 기능을 제공할 수 있다.

도2를 참조하면, Pastry를 이용한 P2P 구조를 이용하여 센서를 공유하려는 사용자는 Pastry P2P 시스템의 피어로서 합류(join)함으로써, 인터넷상에서 각 사 용자 컴퓨터 노드에 대응하는 Pastry 피어 노드를 형성하고 이들 노드들 사이에 Pastry 상의 피어들간의 오버레이 네트워크가 형성된다.

결국, 도2와 같이 각 피어 노드는 인터넷 상에 자신들만의 오버레이 네트워크를 형성하게 된다.

따라서, 각 사용자 컴퓨터는 자신이 센서들을 가지고 있든 없든 상관없이, 하나의 Pastry 피어 노드로서 이러한 오버레이 네트워크에 합류(join)해서 다른 피어 노드인 컴퓨터들과 센서 데이터를 공유할 수 있다.

Pastry가 제공하는 콘텐츠에 의한 라우팅 기능에 의해, 각 Pastry 노드는 도3과 같이 Pastry 링(ring) 상에 접속되어 있는 것으로 간주될 수 있고, 각 노드는 Pastry에서 부여하는 해시 함수에 의해 발생된 128비트의 노드 id를 갖는다.

이에 따라, 각 노드는 도4와 같이 오버레이 네트워크에 연결된 것으로 볼 수 있다.

도4에서, 센서 네트워크를 구성하는 센서가 부착된 사용자 컴퓨터와 센서를 가지고 있지 않으면서 본 오버레이 네트워크에 접속한 일반적인 컴퓨터가 구성되어 있다.

Pastry 피어는 모두 동등한 역할을 수행하지만, 본 발명에서 피어는 세가지 종류의 역할로 구분한다.

센서를 부착한 피어는 자신의 컴퓨터에 센서노드를 부착한 컴퓨터가 Pastry상에서 하나의 노드로서 존재한다. 다른 센서 노드에 대한 데이터 공유가 가능하며, 또한 자신의 센서 데이터를 공급한다.

센서를 가지고 있지 않은 피어는 Pastry 모듈을 가지고 있으나, 센서는 가지고 있지 않은 피어로서 센서데이터를 공급하지 않으며, 센서를 부착한 피어의 subset에 해당한다.

웹서버 피어는 Pastry상에서 피어로서 동작하며, 센서를 부착한 피어의 역할을 모두 수행 가능하지만, 이 피어는 Pastry 스택을 가지고 있지 않은 일시적인 사용자가 웹서버를 통해서 접근할 때, 사용자의 요청에 따라 Pastry 피어로서 동작을 수행하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템에 있어서, 웹서버를 두어 이를 부트스트랩(bootstrap) 노드로 삼고, 일반사용자 피어가 특정한 소프트웨어의 설치없이 웹(인터넷) 인터페이스를 통해서 센서 데이터 공유를 할 수 있도록 한다.

도1에서 도시된 P2P 센서넷 모듈(P2P Sensor Net, 120)은 본 발명에 관련된 오버레이 네트워크를 통하여 센서 데이터를 멀티캐스트하기 위한 세부 모듈들을 포함한다.

먼저, 상호작용 모듈(interaction module, 121)은 사용자 피어가 이 모듈을 통해서 다른 센서를 부착한 피어의 데이터에 제어동작을 수행하던가 상호작용하는 동작을 수행할 수 있다.

이렇게 하기 위해서는 인증모듈(authentication module, 122)을 통한 인증을 거쳐야 한다.

상기 인증모듈(authentication module)은 사용자가 다른 센서의 데이터를 얻 거나 다양한 동작을 수행하기 전에 자신을 증명해야한다.

기본적인 형태로는 각 모듈 소유자가 지정한 아이디와 비밀번호가 지정되어 있고, 그 해당 노드에 접속하려면 그 아이디와 비밀번호를 이용하여 자신을 인증하도록 한다.

또한, 센서 탐색 모듈(Sensor discovery module, 123)은 해당 센서의 키워드 같은 연관단어를 이용하여 센서를 찾을 수 있도록 한다.

센서 조정 모듈(sensor coordinator module, 124)은 센서가 여러 사용자에게 정보를 공유하고 있을 때, 어느 한 사용자의 요청으로 센서 데이터를 고쳐버리면, 다른 사용자들은 갑작스런 변화를 이해할 수 없게 된다.

따라서, 이를 중간에서 조정하여 적절하게 사용자에게 맞는 센서 데이터가 공급될 수 있도록 해야한다.

본 발명에서 센서 조정 모듈의 기능은 현재 두 개 이상의 피어에게 공유되는 센서 데이터는 중간에 변동을 가질 수 없게 하는 것으로 한다.

스크라이브 모듈(Scribe module, 126)은 Pastry위에서 오버레이 멀티캐스트기능을 제공하는 경우에 사용된다.

P2P망(Pastry 망)에 접속되어 있는 사용자들 중에 특정한 센서데이터를 원하면, 센서 탐색 모듈(123)을 통해서 원하는 센서를 찾고 그 센서 데이터에 대한 오버레이 멀티캐스팅에 합류(join)하여 해당 데이터를 실시간으로 수신하도록 한다.

한편, 센서데이터의 실시간 모니터링은 스크라이브 모듈(126)을 통해서 이뤄지는 반면에, 과거의 데이터는 Pastry에서 제공되는 패스트 모듈(PAST module, 125)을 이용한다. 패스트 모듈이 Pastry상에서 P2P 파일 저장소 기능을 제공하므로 이 기능을 활용한다.

센서 데이터는 실시간 데이터가 오버레이 멀티캐스트되면서 동시에 일정시간단위로 컴퓨터에 센서의 정보를 반영한 이름의 파일로 저장되고, 다시 패스트 모듈(125)을 이용하여 주위 피어들에게 저장되어, P2P 저장소에 과거 데이터가 저장되므로써, 사용자들이 해당 파일을 요청함으로써 과거 데이터를 가질 수 있게 서비스 된다.

그리고, 각 센서는 센서 네트워크 인터페이스(130, Zigbee 인터페이스)를 통하여 연결되며, 하나의 컴퓨터에 연결된 센서들은 하나의 싱크모듈(150)에 의해서 데이터가 수집된다.

상기 싱크모듈(150)이 Pastry에 있는 스크라이브 모듈(126)을 통해 오버레이 멀티캐스트로 실시간 데이터를 전달하며 동시에 파일로 저장되도록 데이터를 공급한다.

USN 어플리케이션(160)은 사용자 인터페이스를 갖춘 사용자 응용 소프트웨어이며, 일예로 지도 서비스로서 센서의 위치를 반영하여, 지도에서 위치를 나타내고 이를 사용자에게 해당 센서의 정보를 나타내는 사용자 인터페이스일 수 있다.

또한, 다른 센서들과의 상호작용을 필요로 하는 경우, 그에 해당하는 인터페이스와 로직을 갖춘다.

한편, 구조화된 P2P는 서버없이 동작하며, 원하는 콘텐츠를 알고 있다면 그 자체로 그 콘텐츠를 저장하고 있는 위치로 안내해주도록 하는 DHT(Distributed Hash Table) 구조를 가지고 있다.

정확한 콘텐츠의 이름을 가지고 찾는 경우, 해당 콘텐츠가 있는 정확한 노드나 그 이웃으로는 안내하지만, 정확한 이름을 알고 있지 못하면 관련 키워드 등을 통해서 콘텐츠를 찾아갈 수 없다.

또한, 서버가 없기 때문에, 현재 콘텐츠 데이터에 대한 관련 위치를 제공해주는 서비스를 해줄 수 없다. 이들은 다음의 특성에 기인하는데, 구조화된 P2P 상에서는 대상 개체의 id를 알면 바로 해당 개체를 보유하고 있는 피어 노드로 찾아가서 데이터를 구할 수 있고(대상개체의 id = 피어노드 id), 노드 id는 해시함수에 의해 유니크하게 발생되며, 비슷한 이름의 대상 개체는 해시함수의 특성 때문에, 연관성 없는 id를 가진다.

따라서, 구조화된 P2P는 오직 정확한 매칭만을 지원하며, 비슷한 키워드에 의한 유추나 검색 기능을 제공하지 못한다.

하지만, 일반적으로 사용자는 검색엔진 등을 이용해서 하나 이상의 키워드를 이용해 관련 콘텐츠를 찾기를 원하며, 본 발명에서 P2P USN 네트워크에서도 사용자가 특정 키워드를 이용하여, 관련 센서들의 리스트를 얻을 수 있다.

이를 위하여, 비슷한 키워드를 이용해서 센서를 찾는 기능이 새로이 제안되어야 하는데 이에 대한 기본 구조는 다음과 같다.

P2P 데이터 저장소 패스트 모듈(125)을 이용하여, 각 키워드에 해시함수를 취한 값을 id 값을 구하고, 그 id값에 의해 지정되는 노드에 콘텐츠의 이름(즉, 센서의 이름)이 지정되도록 한다.

이후, 어떤 사용자가 찾고자하는 센서의 키워드를 이용해서 찾고자 하면, 그 키워드에 해시함수를 취해 얻는 id가 가리키는 노드에서 저장된 파일을 읽어와 그 파일에 쓰여진 콘텐츠의 이름(센서의 이름)을 찾을 수 있다.

전술한 바와 같이, 구조화된 P2P에서는 콘텐츠이름 자체로 그 콘텐츠를 찾아갈 수 있기 때문에, 센서탐색 모듈(123)은 여러 키워드를 이용해 검색된 결과에서 나온 여러 센서이름들 중, 공통적으로 나온 이름에 우선순위를 매겨 센서 이름을 사용자 피어에게 반환할 것이다.

사용자는 이러한 이름 리스트 중에서 하나를 선택하며, 그 센서 이름 자체를 이용하여, 해당위치로 찾아갈 수 있게 된다.

여기에서, 센서 노드를 가진 사용자는 센서를 Pastry에 연결할 때 센서에 대한 이름은 물론 자신의 센서를 나타낼 수 있는 다수의 키워드를 입력한다고 가정한다. 상술한 과정을 예로 들어서 설명하면 다음과 같다.

하나의 센서이름(N)을 N = /제주대학교/공과대학/4호관/온도센서 라고 하면,

이 센서의 id, V = H(/제주대학교/공과대학/4호관/온도센서) 라고 할 수 있다 (단, H(x) 는 해시함수).

사용자가 "제주대", "제주대학교", "공과대학", "공대", "4호관", "온도", "센서" 등의 유사 질의어를 이용해서 찾으려할 때, h1 = H(제주대), h2 = H(제주대학교), h3 = H(공과대학), h4 = H(공대), h5 = H(4호관), h6 = H(온도), h7 = H(센서) 모두는 서로 완전히 독립적인 해시코드로서 생성된다. 즉, h1 ∼ h7 으로부터 V를 추정할 수 없다.

따라서, Pastry와 같은 구조화된 P2P에서 유사질의어를 통해 N이나 V를 구할 수 없다.

이때, 패스트 모듈(125)을 이용하여 키워드의 해시값과 N을 다음과 같이 저장한다.

Insert(h1, N), Insert(h2, N), ...., Insert(h7, N)

이는 h1 ∼ h7 노드들에 각각 N이라는 값을 도5와 같이 저장하게 된다.

도5는 본 발명에 따른 일실시예에 따라 저장된 해시 코드로부터 센서이름을 찾기 위한 다이어그램이다.

이제, 키워드값을 이용하여 관심 센서노드를 찾으면, N = lookup(keyword) 를 이용해서 찾을 수 있다.

"4호관"이라는 키워드를 이용해서 찾는 경우, lookup(h5)는 h5라는 노드에 가서 파일을 읽어와서, N값을 주게 된다.

여기서 Insert함수에 의해 저장되는 N값은 여러 개가 존재할 수 있다.

즉, Pastry에 합류(join)한 센서들은 다양한 이름과 키워드를 가지고 있을 터인데 예를 들어 "공대"라는 키워드를 가진 센서들은 아주 많이 있을 것이다.

따라서, 많은 노드들이 자신에게 해당 키워드를 갖는 센서가 생길 때마다 Insert(h4, N)의 함수를 반복적으로 실행시키게 되어, h4 노드는 다양한 N 즉, 다양한 다수의 센서의 이름을 저장해야 할 것이다.

하지만, Pastry의 P2P 파일 저장소인 패스트 모듈(125)는 같은 키워드로 입력을 하려고 할때, 같은 콘텐츠에 다른 내용을 저장하려는 시도가 되므로 이를 에 러처리하거나 경고 메시지를 주면서 덮어쓰도록 처리하고 있다.

하지만, 센서 탐색 모듈(123)에서는 같은 키워드를 가진 다수의 센서가 가능하므로 이를 더해서 쓸 수 있도록 처리해야 한다. (이러한 처리를 위해서 기존의 함수를 변형한 형태로서 Insert_D(h, N)이라는 함수를 통해 처리한다고 하자.)

하나의 키워드 당 하나의 노드가 관련 센서 리스트를 포함하는 파일을 제공하게 되므로, 센서 검색을 요청한 피어는 각 키워드당 받아온 하나씩의 파일들로부터, 각 센서이름을 비교함으로써, 중복되는 센서이름에 우선순위를 주어 리스트를 결과값으로 최종 사용자에게 제공하면, 사용자는 해당 키워드에 관련된 센서 이름들을 알게 될 것이다.

한편, 동시에 여러 개의 센서들이 P2P 네트워크에 합류(join)하는 경우, 같은 키워드를 공유하는 센서들이 있을 것이고, 이들은 해당 키워드에 대해서 자신의 이름을 Insert_D(h, N)을 통해 저장하려 할 것이다.

이런 경우, 저장되는 파일에 대해, 여러 피어가 동시에 센서의 이름을 쓰려고 할 때 잠금기능을 통해 트랜잭션의 무결성을 이뤄낼 수 있는 것이다.

이제 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템의 동작 순서를 살펴본다.

본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템에 있어서, 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법은, 크게 세 과정으로 나눠서 볼 수 있다.

즉, Pastry P2P로 합류(join)하거나 또한 탈퇴하는 과정, Pastry로 합류후 실시간 센서데이터를 공유하는 과정 및 Pastry로 합류 후 과거 데이터를 공유하는 과정으로 나눠서 볼 수 있다.

도6은 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 과정에서 P2P 합류, 탈퇴 흐름도이다.

도6을 참조하면 Pastry P2P로 합류 및 탈퇴과정은 다음과 같은 상세한 단계를 거친다.

먼저, 웹 서버가 부트스트랩(Bootstrap) 노드로 시작한다(S10). 이 노드는 웹서버로서는 물론, Pastry 피어 노드로서 동작 하고, 해시함수에 의해 발생된 128 bit 노드 id를 갖는다.

다음으로, 다른 노드들이 해당 P2P 오버레이 네트워크에 합류(join)하기 위해, bootstrap 노드를 시작점으로 해서 자신의 노드 id를 생성하고, 그 id값을 근거로 Pastry가 제공하는 메카니즘에 따라, Pastry 링(ring)상에서의 주위 노드들로부터 라우팅 테이블을 얻어서 자신의 라우팅 테이블을 작성한다(S20). 이때, 라우팅 테이블은 Pastry가 제공하는 라우팅 테이블을 의미하며, 그 메카니즘 역시 Pastry의 것을 따른다.

새로 합류(join)하는 모든 노드들은상기 S20 단계를 반복하며, 합류한 노드들은 다음과정에서 설명하는 실시간이나 과거 센서 데이터를 다른 피어들과 공유한다(S30).

새로운 노드의 합류(join)는 아무 때나 이뤄질 수 있으며, 탈퇴역시 수시로 이뤄질 수 있다(S40).

합류한 노드가 아무도 없고, 더 이상 센서 데이터 공유를 필요로 하지 않으면, 부트스트랩(Bootstrap)노드를 종료하여 P2P를 종료한다(S50).

또한, 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법에 있어서, 전술한 Pastry로 합류과정을 거친 후 실시간 센서데이터를 공유하는 과정은 센서를 가지고 있는 한 노드가 자신의 실시간 센서 데이터를 공유하기 위해서, 자신의 센서 데이터를 Pastry 기반의 P2P 오버레이 네트워크에서 Pastry의 한 모듈인 Scribe 서비스를 이용하여 멀티캐스트하며 도7과 같은 단계를 거친다.

도7은 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법에서, 실시간 센서 데이터 공유 흐름도이다.

먼저, 센서를 가지고 있는 노드는 자신이 가진 센서의 이름을 임의의 체계로 짓고 이를 토픽 이름이라 칭하고 멀티캐스트를 위한 멀티캐스트 세션 구분자로 삼는다. 센서 이름의 중복성을 없애기 위해 체계적인 방식하에 이름을 짓는다고 가정한다. 예를 들어, /"위치"/"센서의 종류"/"센서이름"의 형태로 짓는다면, "/제주대학교/공과대학/4호관/온도센서 4번"과 같이 명명될 수 있다. 이 토픽 이름은 해시함수를 통과시켜서 128 bit의 토픽 id로 생성시킨다(S71).

다음, 센서 데이터를 배포하면서 동시에 센서의 소유자는 자신의 센서를 다른 사용자들이 찾을 수 있도록 키워드를 센서 탐색모듈에 등록하여 제공한다. 예를 들어, 제주대학교, 제주대, 공과대학, 공대, 4호관, 온도, 온도센서 등이다. 키워드는 각각 해시함수를 통과시켜 128 bit의 id로 만들어지고, 센서탐색 모듈을 통해, 각 id에 대응하는 곳에 센서의 이름을 저장한다(S72).

그다음, 실시간 센서 데이터를 P2P 오버레이 멀티캐스트를 통해 네트워크 상에 전파할 수 있도록, 센서는 자신의 데이터를 스크라이브 모듈로 넘겨준다(S73).

그리고, 앞서 기술한 합류 단계에서 Pastry 오버레이 네트워크에 합류한 노드가 실시간 센서 데이터를 찾아보고 싶다면, 센서 탐색 모듈을 통해 먼저 관심있는 센서 리스트를 찾아볼 수 있다. 먼저 관심 있는 하나 이상의 키워드를 각각 해시함수를 통과시켜 128 bit의 값들을 얻은 후에, 그 값들을 파라미터로 주어서 lookup 함수를 실행한다(S74).

그 결과, 센서탐색 모듈로부터 각 키워드들의 결과로 센서 리스트들을 얻게 된다(S75).

사용자 피어는 센서 리스트에서 원하는 센서의 이름에 해시함수를 적용하여 토픽 id를 구하고, 이 토픽 id에 대한 멀티캐스트 루트에 합류(join) 메시지를 보낸다(S76).

다음으로, 상기 선택된 센서로부터 실시간으로 발생되는 센서의 데이터를 계속해서 수신하여 모니터한다(S77).

여기에서, 피어가 더 이상 센서 데이터를 원하지 않는 경우 자신이 멀티캐스트를 받는 상위 노드에 탈퇴 메시지를 보내어 센서 데이터 수신을 종료하고, 센서 피어들의 경우에도, 자신이 데이터를 더 이상 전송하지 않는 경우 이를 종료한다. 멀티캐스트 트리의 재구성 등의 메카니즘은 Pastry의 스크라이브 모듈이 가지고 있는 자체 메카니즘에 의해 이뤄진다.

또한, 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공 유 방법에 있어서, 전술한 Pastry로 합류과정을 거친 후 과거 센서데이터를 공유하는 과정은, 센서를 가지고 있는 한 노드가 자신의 과거 센서 데이터를 공유하기 위해서, 자신의 센서 데이터를 Pastry 기반의 P2P 오버레이 네트워크에서, Pastry의 한 모듈인 PAST 서비스를 이용하며 도8에 도시된 과정을 거친다.

도8은 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법에서, 과거의 센서 데이터 공유 흐름도이다.

먼저, 센서는 자신의 실시간 데이터를 Pastry의 스크라이브모듈로 넘기면서 동시에 자신의 과거데이터로서 저장공간에 센서의 이름과 현재시간을 연이어서 파일의 이름으로 설정하여, 파일로서 저장한다. 단, 각 파일은 일정시간 단위로 파일을 만들어진다(S81).

상기 만들어진 파일은 Pastry의 패스트 모듈로 넘겨진다.패스트 모듈은 자체 API인 insert 함수를 통해 "센서이름+현재시간"을 해시함수를 통과시켜 얻은 id로 해당 파일을 저장하고, 저장된 파일은 다시 그 주변의 피어들에게 복사본으로 저장되어 피어들 중의 하나가 동작하고 있지 않은 상황에서도 파일이 제공될 수 있게 한다(S82).

다음으로, 사용자 피어가 과거 데이터를 찾기를 원하면, 먼저 센서 탐색 모듈을 이용하여, 자신이 원하는 키워드를 넣고 관련 센서 이름을 얻는다(S83).

상기 검색된 센서이름을 얻은 후, 다시 원하는 시간에 해당하는 구간에 대해, "센서이름+시간"을 해시함수를 통과시켜 원하는 센서의 노드 id를 구한 후, 그 id에 해당하는 파일들을 가져오게 된다(S84).

예를 들어, 과거 센서데이터가 1분마다 저장된다고 하고, "/제주대학교/온도센서"라는 이름을 가진 센서에 대해, 그 과거 데이터는 "/제주대학교/온도센서"+200810101100, "/제주대학교/온도센서"+200810101101, "/제주대학교/온도센서"+200810101102, "/제주대학교/온도센서"+200810101103 등의 이름으로 계속해서 저장될수 있다. 따라서, 해당 과거 데이터는 각 이름의 해시함수를 통과시킨 id로 저장되게 될 것이다.

만일 어떤 사용자 피어가 "/제주대학교/온도센서"에 대해 2008년 10월 10일 11시 0분부터 11시 4분까지의 데이터에 대해서 원한다면, 다음의 네 개의 파일을 PAST를 통해서 얻어오게 될 것이다.

"/제주대학교/온도센서"+200810101100

"/제주대학교/온도센서"+200810101101

"/제주대학교/온도센서"+200810101102

"/제주대학교/온도센서"+200810101103

이 네 개의 파일이름을 해시함수를 통과시켜 id를 얻고, 그 id 하나하나에 대하여 검색(lookup)을 하여 해당파일을 구해오면, 사용자 피어가 원하는 데이터를 볼 수 있다.

마지막으로, 구해진 파일의 id를 이용하여, 패스트모듈에서 과거 센서데이터를 읽어와서 수신한다(S85).

이상에서 본 발명의 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템과 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도1은 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템의 피어 구성도이다.

도2는 본 발명에 따른 구조화된 피투피에서 오버레이 네트워크의 형성 구조를 나타낸다.

도3은 본 발명에 따른 구조화된 피투피인 Pastry에서 각 노드의 오버레이 네트워크상에서의 위치를 나타낸다.

도4는 본 발명에 따른 구조화된 피투피 기반의 오버레이 네트워크 연결도이다.

도5는 본 발명에 따른 일실시예에 따라 저장된 해시 코드로부터 센서이름을 찾기 위한 다이어그램이다.

도6은 본 발명에 따른 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 과정에서 P2P 합류, 탈퇴 흐름도이다.

도7은 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법에서, 실시간 센서 데이터 공유 흐름도이다.

도8은 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법에서, 과거의 센서 데이터 공유 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

110 : P2P 네트워크 120 : P2P 센서넷 모듈

121 : 상호작용모듈 122 : 인증모듈

123 : 센서탐색모듈 124 : 센서조정모듈

125 : 패스트모듈 126 : 스크라이브 모듈

130 : 센서 네트워크 인터페이스 140 : 인터넷 인터페이스부

150 : 싱크모듈 160 : USN 어플리케이션

Claims (11)

1. 오버레이 네트워크를 제공하는 구조화된 P2P 네트워크;

   상기 P2P 네트워크에서 연결되는 다수의 PC들에 결합된 센서들로부터 전송되는 데이터를 처리하기 위한 P2P 센서넷 모듈;

   상기 P2P 네트워크에서 연결되는 다수의 센서들의 데이터 전송을 위한 센서 네트워크 인터페이스;

   상기 P2P 네트워크에서 연결되는 다수의 PC들과 통신을 위한 인터넷 인터페이스부; 및

   상기 센서 네트워크 인터페이스를 통하여 센서들로부터 전송된 데이터를 수집하는 싱크 모듈을 포함하고, 상기 P2P 센서넷 모듈은,

   사용자 피어가 다른 센서를 부착한 피어의 데이터에 대하여 제어동작 또는 상호작용을 수행하는 상호작용 모듈;

   사용자 피어가 다른 센서의 데이터를 얻기 위해 접속하여 인증을 처리하는 인증모듈;

   사용자 피어가 다른 센서의 키워드를 이용하여 센서를 검색하는 센서 탐색 모듈;

   상기 센서가 다수의 사용자 피어에 공유되어 있을 때 센서 데이터의 변화를 조정하는 센서 조정 모듈;

   사용자 피어에서 센서 데이터를 요청하면, 상기 센서 데이터에 대한 오버레이 멀티캐스팅에 합류하여 상기 데이터를 실시간으로 수신하는 스크라이브 모듈; 및

   센서의 정보를 반영한 센서 데이터를 일정 시간 단위로 저장하는 패스트 모듈을 포함하고,

   상기 센서 탐색 모듈은 다수의 키워드를 이용한 검색 결과로부터 나오는 다수의 센서 이름들 중에서 공통적으로 나온 이름에 우선순위를 매겨 사용자 피어에 반환하는 것을 특징으로 하는 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 센서 탐색 모듈은, 키워드에 해시함수를 취한 값을 ID로 구하고, 상기 ID에 의해 지정되는 센서 노드에서 저장된 파일을 읽어오는 것을 특징으로 하는 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 패스트 모듈은 키워드에 대한 해시함수값과 센서이름을 결합하여 저장하는 것을 특징으로 하는 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 패스트 모듈에서 키워드에 대한 해시함수값과 센서이름을 결합하여 저장되는 파일에 대해 여러 피어가 동시에 센서의 이름을 쓰려고 할 때 잠금기능을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 구조화된 P2P 네트워크는 Pastry 네트워크인 것을 특징으로 하는 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 구조화된 P2P 네트워크에는 웹서버가 부트스트랩(bootstrap) 노드로서 연결되어 사용자 피어가 인터넷 인터페이스를 통해서 센서 데이터를 공유 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 시스템.
8. 하나 이상의 노드가 Pastry P2P로 합류하거나 또는 탈퇴하는 단계;

   하나 이상의 노드가 Pastry P2P로 합류 후 실시간 센서데이터를 공유하는 단계; 및

   하나 이상의 노드가 Pastry P2P로 합류 후 과거 데이터를 공유하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   하나 이상의 노드가 Pastry P2P로 합류하거나 또는 탈퇴하는 단계는,

   a)웹 서버가 부트스트랩(Bootstrap) 노드로 시작하는 단계;

   b)다른 노드들이 해당 P2P 오버레이 네트워크에 합류하기 위해, 상기 부트스트랩 노드를 시작점으로 해서 자신의 노드 id를 생성하고, 그 id값을 근거로 Pastry가 제공하는 메카니즘에 따라 Pastry 링 상에서의 주위 노드들로부터 라우팅 테이블을 얻어서 자신의 라우팅 테이블을 작성하는 단계;

   c)새로 합류하는 모든 노드들은 상기 b)단계를 반복하며, 합류한 노드들은 센서 데이터를 다른 피어들과 공유하는 단계;

   d) 합류된 노드가 탈퇴하는 단계; 및

   e) 합류한 노드가 아무도 없고, 더 이상 센서 데이터 공유를 필요로 하지 않으면, 부트스트랩 노드를 종료하여 P2P를 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법.
10. 제 8 항에 있어서,

    하나 이상의 노드가 Pastry P2P로 합류 후 실시간 센서데이터를 공유하는 단계는,

    센서를 가지고 있는 노드는 자신이 가진 센서의 이름을 토픽 id를 생성하는 단계;

    센서의 키워드를 센서탐색 모듈에 등록하는 단계;

    스크라이브 모듈을 통하여 실시간 센서 데이터를 P2P 오버레이 멀티캐스트하는 단계;

    Pastry 오버레이 네트워크에 합류한 사용자 피어가 센서 탐색 모듈을 통해 센서를 검색하는 단계;

    센서탐색 모듈로부터 검색된 센서에 대한 센서 리스트들을 수신하는 단계;

    상기 수신된 센서 리스트에서 센서를 선택하여 합류 메시지를 전송하는 단계; 및

    상기 선택된 센서로부터 실시간으로 발생되는 센서의 데이터를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법.
11. 제 8 항에 있어서,

    하나 이상의 노드가 Pastry P2P로 합류 후 과거 센서데이터를 공유하는 단계는,

    센서가 자신의 실시간 데이터를 Pastry의 스크라이브모듈로 넘기면서 동시에 자신의 과거데이터 파일로서 저장하는 단계;

    센서는 상기 파일을 Pastry의 패스트 모듈로 넘기고, 상기 패스트 모듈은 해시함수를 통과시켜 얻은 id로 해당 파일을 저장하는 단계;

    사용자 피어가 센서 탐색 모듈을 통하여 센서를 검색하는 단계;

    검색된 센서에 다시 원하는 시간 구간에 대해, 해시함수를 통과시켜 원하는 센서의 노드 id에 해당하는 파일들을 가져오는 단계; 및

    상기 가져온 파일의 id를 이용하여, 패스트모듈에서 과거 센서데이터를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷상에서 구조화된 피투피 기반의 센서 데이터 공유 방법.

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