KR101035903B1 - 미디어 스트리밍을 위한 피투피 오버레이 네트워크 구조 및 피투피 오버레이 네트워크의 관리 방법 - Google Patents

미디어 스트리밍을 위한 피투피 오버레이 네트워크 구조 및 피투피 오버레이 네트워크의 관리 방법 Download PDF

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미디어 스트리밍을 위한 피투피 오버레이 네트워크 구조 및 피투피 오버레이 네트워크의 관리 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 미디어 스트리밍을 위한 피투피 오버레이 네트워크 구조는, 미디어 스트리밍 데이터의 근원이 되는 소스 피어; 및 복수 개의 피어를 멤버로 하는 그룹들을 포함하고, 각 그룹마다 그룹에 속하는 피어들 간에는 서로 커넥션이 설립되고, 상기 소스 피어를 루트 노드로 하여 상기 그룹들이 트리 구조를 형성하며, 임의의 그룹에 속한 피어들 각각은 상기 소스 피어 또는 부모 그룹에 속한 피어를 부모 피어로 하여 커넥션이 설립되거나 자식 그룹들 각각에 속한 피어를 자식 피어로 하여 커넥션이 설립되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 미디어 스트리밍 서비스에 적합한 피투피 오버레이 네트워크 구조를 제공하며, 그룹 단위로 트리 구조가 형성되므로 트리의 깊이가 줄어들게 되어 말단에 위치한 피어들에게 데이터가 신속하게 전달되는 장점이 있다
피투피, 피투피 오버레이 네트워크, 미디어 스트리밍

Description

미디어 스트리밍을 위한 피투피 오버레이 네트워크 구조 및 피투피 오버레이 네트워크의 관리 방법{P2P overlay network architecture and method of managing P2P overlay network}
본 발명은 피투피 오버레이 네트워크에 관한 것으로 보다 상세하게는 미디어 스트리밍을 위한 피투피 오버레이 네트워크의 구조와 피투피 오버레이 네트워크의 관리 방법에 관한 것이다.
개개인의 단말의 성능이 좋아지고 자원이 풍부해짐에 따라 사용자들의 멀티미디어에 대한 요구도 높아지고 있다. 멀티미디어 데이터 전송은 기존의 텍스트 기반의 데이터 전송보다 네트워크 자원이 더욱 많이 필요하다. 그에 따라 현존하는 네트워크에서 자원을 효율적으로 사용하기 위한 방안으로 각 피어들이 서로 오버레이를 구성하여 데이터를 전달하는 피투피(peer to peer : P2P) 전송방식이 제안되었다. P2P 방식은 확장성이 좋고, 분산된 네트워크 환경을 제공하지만 피어들의 접속이 유동적이기 때문에 구조를 안정적으로 유지하기 위한 방안이 필요하다.
P2P 구조는 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 하나는 트리 기반 구조이고, 하나는 메시 기반의 구조이다. 트리 기반 구조는 피어들이 부모-자식으로 연결되어 있다. 푸시(PUSH) 방식으로 데이터를 전달하기 때문에 버퍼 맵 교환이나 데이터 요청 없이 데이터가 빠르게 전달될 수 있으나, 트리 상단의 피어가 갑작스럽게 오버레이를 떠나는 경우 하단 피어들의 서비스 지속성에 큰 영향을 미칠 수 있다는 단점을 지닌다. 메시 기반 구조는 여러 피어들과 이웃을 맺고 그 이웃들과 버퍼 맵 교환을 통하여 풀(PULL) 방식으로 데이터를 전달하는 방식이다. 이웃 중 하나의 피어가 빠져나가더라도 다른 피어들에게 서비스를 지속해서 받을 수 있는 장점을 지닌다. 하지만 주기적이 버퍼 맵 교환을 하기 때문에 트리 기반 구조에 비해 추가적으로 많은 제어 메시지가 발생하는 단점을 지닌다.
사용자들의 요구는 이제 단순히 멀티미디어를 전송받고자 하는데서 나아가 멀티미디어를 라이브로 서비스받기를 원하고 있다. 라이브 서비스는 적절한 시간 안에 데이터가 사용자에게 전달되는 것이 중요하다. 따라서 시간 적절성을 충족시켜 줄 수 있는 구조와 전송 기법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 라이브 미디어 스트리밍 서비스에 적합한 피투피 오버레이 네트워크의 구조 및 피투피 오버레이 네트워크의 관리 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 미디어 스트리밍을 위한 피투피 오버레이 네트워크 구조는, 미디어 스트리밍 데이터의 근원이 되는 소스 피어; 및 복수 개의 피어를 멤버로 하는 그룹들을 포함하고, 각 그룹마다 그룹에 속하는 피어들 간에는 서로 커넥션이 설립되고, 상기 소스 피어를 루트 노드로 하여 상기 그룹들이 트리 구조를 형성하며, 임의의 그룹에 속한 피어들 각각은 상기 소스 피어 또는 부모 그룹에 속한 피어를 부모 피어로 하여 커넥션이 설립되거나 자식 그룹들 각각에 속한 피어를 자식 피어로 하여 커넥션이 설립되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 소스 피어는 데이터 세그먼트를 복수 개의 조각으로 나누어 상기 소스 피어와 커넥션이 설립된 피어들로 전달하고, 각 그룹에 속하는 피어들 각각은 자신의 부모 피어로부터 전달되는 데이터 세그먼트의 조각을 자신이 속한 그룹 내의 피어들에게 전달하거나 자신의 자식 피어에게 전달할 수 있다.
또한, 상기 각 그룹에 속하는 피어들 각각은 상기 데이터 세그먼트의 조각을 푸쉬 방식으로 전달할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 상기된 피투피 오버레이 네트워크를 관리하는 방법은, (a) 그룹에서 피어가 탈퇴하는지 확인하는 단계; 및 (b) 그룹에서 피어가 탈퇴한 경우 상기 탈퇴한 피어가 속한 그룹 내의 피어들 중 한 피어가 대리 피어로서 상기 탈퇴한 피어의 역할을 대신해서 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 탈퇴한 피어가 속한 그룹 내의 피어들 간에 업링크 대역폭 정보를 포함하는 메시지를 주고받는 단계; (b2) 상기 탈퇴한 피어가 속한 그룹 내의 피어들 중 업링크 대역폭이 가장 큰 피어를 상기 대리 피어로 결정하는 단계; 및 (b3) 상기 결정된 대리 피어가 상기 탈퇴한 피어의 부모 피어 또는 자식 피어와 커넥션을 설립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피투피 오버레이 네트워크 관리 방법은, 상기 탈퇴한 피어가 리프 피어인 경우 상기 대리 피어는 자신이 속한 그룹에 홀이 발생했음을 알리는 메시지를 부트스트랩 서버로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 피투피 오버레이 네트워크 관리 방법은, 상기 부트스트랩 서버가 피투피 오버레이 네트워크 구조에 새로이 조인하는 피어로 하여금 상기 탈퇴한 피어의 자리를 채울 수 있도록 커넥션을 설립할 피어의 리스트를 포함하는 메시지를 상기 새로이 조인하는 피어에게 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 피투피 오버레이 네트워크 관리 방법은, 리프 피어들 중 하나가 상기 탈퇴한 피어의 자리를 복구하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 탈퇴한 피어의 자리를 복구하는 단계는, 상기 대리 피어가 상 기 리프 피어들 중 하나로 그룹 복구 요청 메시지를 전달하는 단계; 및 상기 그룹 복구 요청 메시지를 수신한 리프 피어가 상기 탈퇴한 자리를 복구하는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 상기 탈퇴한 피어의 자리를 복구하는 단계는, 상기 대리 피어가 부트스트랩 서버에게 자신이 속한 그룹의 복구가 필요함을 알리는 단계; 및 상기 부트스트랩 서버가 상기 리프 피어들 중 하나에 상기 그룹의 복구를 요청하고, 요청받은 피어가 상기 탈퇴한 피어의 자리를 복구하는 단계를 포함할 수 있다.
상기된 본 발명에 의하면, 라이브 미디어 스트리밍 서비스에 적합한 피투피 오버레이 네트워크의 구조 및 피투피 오버레이 네트워크의 관리 방법을 제공하며, 그룹 단위로 트리 구조가 형성되므로 트리의 깊이가 줄어들게 되어 말단에 위치한 피어들에게 데이터가 신속하게 전달되는 장점이 있다. 또한, 피어가 그룹에서 탈퇴하는 경우 그룹 내에서 임시로 대리 피어를 선정하여 탈퇴한 피어의 역할을 대신하게 함으로써 피어의 탈퇴로 인하여 다른 피어들이 데이터를 전달받지 못하는 상황을 최소화하여 서비스 지속성을 만족시켜 줄 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하 게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미디어 스트리밍을 위한 피투피 오버레이 네트워크의 구조를 나타낸다. 본 실시예에서 피투피 오버레이 네트워크를 구성하는 각 피어는 미디어 스트리밍 데이터를 다른 피어들에게 제공하거나 다른 피어들로부터 제공받을 수 있는 컴퓨터, 노트북, 서버, PDA, 핸드폰 등의 유무선 단말에 해당한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 피투피 오버레이 네트워크는 전송할 데이터의 근원이 되는 소스 피어(source peer)와 복수 개의 피어를 멤버로 하는 그룹들(group0~3...)들을 포함하여 이루어진다. 소스 피어는 미디어 스트리밍 데이터를 다른 피어들에게 제공하는 역할을 한다. 그룹의 멤버가 되는 피어들은 서로 커넥션을 설립하여 그룹을 형성한다. 그룹의 멤버 수는 2 이상의 임의의 수가 될 수 있으며, 도시된 예는 그룹의 멤버 수가 3개인 경우이다. 피투피 오버레이 네트워크는 도시된 바와 같이 소스 피어를 루트 노드로 하여 그룹의 피어 하나가 상위 그룹의 부모 피어 하나와 커넥션을 설립하는 형태로 그룹들이 트리 구조를 형성하는 방식으로 이루어진다. 예를 들어 도시된 바와 같이, 트리의 0번째 레벨에 소스 피어가, 1번째 레벨에 group0가, 2번째 레벨에 group1, 2, 3이 존재하고, group0는 group1, 2, 3의 부모 그룹이 되고, group1, 2, 3은 group0의 자식 그룹이 된다. 도면에서는 생략되어 있으나, group1, 2, 3 역시 각각 자식 그룹들(최대 3개)을 가진다.
1번째 레벨의 그룹에 속한 피어들은 소스 피어와 커넥션이 설립된다. 그리고 2번째 레벨 이하의 그룹에 속한 피어들은 해당 그룹의 부모 그룹에 속한 하나의 피 어와 커넥션이 설립되고 해당 그룹의 자식 그룹들 각각에 속한 피어와 커넥션이 설립된다. 예를 들어 도시된 바와 같이 group0에 속한 한 피어는 소스 피어와 커넥션이 설립되고 자식 그룹인 group1, 2, 3 각각에 속한 3개의 피어와 커넥션이 설립된다. group1에 속한 한 피어는 부모 그룹인 group0에 속한 한 피어와 커넥션이 설립되고, 도시되지는 않았으나 자식 그룹들 각각에 속한 피어(최대 3개)와 커넥션이 설립된다. 여기서, 그룹에 속할 수 있는 최대 피어의 수는 모든 그룹에서 동일하며, 도시된 실시예는 그 수가 3인 경우를 나타낸다.
본 실시예에 따른 피투피 오버레이 네트워크는 그룹 단위로 트리 구조가 형성되므로 트리의 깊이가 줄어들게 된다. 따라서 말단에 위치한 피어들에게까지 데이터가 신속하게 전달되며 네트워크 전체의 동기화에 용이한 장점이 있다. 이하에서는 편의상 상기된 실시예에 따른 피투피 오버레이 네트워크를 그룹트리 오버레이 네트워크라 칭하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 그룹트리 오버레이 네트워크에서 데이터가 전송되는 과정을 나타내는 참고도이다. 본 실시예에서, 미디어 스트리밍을 위해 일정한 시간에 전송되어야 할 데이터 세그먼트는 복수 개의 조각들로 나누어져 푸시(PUSH) 방식으로 전송된다. 여기서 일정한 시간에 전송되어야 할 데이터 세그먼트는 사용자가 일정 시간 플레이할 수 있는 데이터의 양을 의미할 수 있다. 즉, 다음 플레이를 위하여 준비되어야 하는 스트리밍 데이터의 양이다.
도 2를 참조하면, 소스 피어는 데이터 세그먼트를 복수 개의 조각으로 나누어 소스 피어와 커넥션이 설립된 하위 그룹의 피어들로 각각 다른 조각을 전달한 다(도 2의 ①). 도시된 예는 도 1과 마찬가지로, 그룹의 멤버 수가 3인 경우로서 소스 피어와 연결되는 피어 역시 3개가 된다. 따라서 소스 피어는 데이터 세그먼트를 3개의 조각으로 나누어 전송한다.
데이터 세그먼트의 조각 중 1개의 조각을 받은 피어는 자신이 속한 그룹의 멤버 피어들과 자식 피어들에게 자신이 받은 1개의 조각을 전달한다(도 2의 ②,③).
그룹의 멤버 수가 n이고 따라서 소스 피어가 데이터 세그먼트를 n개의 조각으로 나누어 전송하는 경우, 이와 같은 과정을 통해서 소스 피어를 제외한 모든 피어들은 부모로부터 1개, 그룹의 멤버들로부터 (n-1)개의 조각을 받아서 n개의 조각을 모두 받게 된다. 본 실시예에 의하면, 피어는 그룹의 멤버 피어들과 메시처럼 연결되어 있지만 자신이 부모로부터 받은 조각만을 전달하기 때문에 버퍼 맵 교환을 하거나 데이터 요청을 하지 않기 때문에 제어 메시지 오버헤드가 적다. 다만 예외적으로 데이터 손실이나 자신과 연결된 피어의 갑작스런 탈퇴로 인하여 데이터를 받지 못했을 경우에만 부모나 그룹의 멤버 피어에게 받지 못한 데이터를 풀(PULL) 방식으로 요청할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 그룹트리 오버레이 네트워크를 관리하는 방법에서 새로운 피어가 조인하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
미디어 스트리밍을 제공받고자 하는 새로운 피어(이하, '조인 요청 피어')는 네트워크에 조인을 요청하는 조인 요청 메시지를 부트스트랩 서버(Bootstrap Server : BS)로 전송한다(①). 조인 요청 메시지에는 IP 주소 등과 같은 해당 피어 의 고유한 정보들이 포함된다. 도 3에서 피어 L이 조인 요청 피어에 해당한다.
본 실시예에서 부트스트랩 서버는 그룹트리 오버레이 네트워크에 조인하거나 탈퇴하는 피어를 관리하는 등 네트워크를 관리하는 장치로서, 그룹트리 오버레이 네트워크에 참여하고 있는 피어들의 리스트인 참여 테이블을 유지 및 관리한다. 참여 테이블은, 도시된 바와 같이 각 피어들의 식별자(ID), 레벨 키(level), 그룹 키(Group Key: Gkey), 커넥션 키(Connection Key: Ckey), 자식 그룹 키(Child Group Key: CGkey), 부모 그룹 키(Parent Group Key: PGkey), 홀 마크(Hole) 등에 관한 정보를 포함한다. 식별자(ID)는 피어를 식별하기 위한 인덱스를, 레벨 키는 트리 내에서 피어가 속한 그룹의 레벨을 나타낸다. 여기서 레벨은 트리의 소스 피어로부터 떨어져 있는 홉(hop) 수를 의미한다. 그룹 키는 그룹을 식별하기 위한 인덱스를 나타낸다. 커넥션 키는 상위 그룹에서 커넥션을 설립할 부모 피어를 정하기 위한 것으로서, 조인 요청 피어는 자신이 속한 그룹의 부모 그룹에서 자신과 커넥션 키가 동일한 피어를 부모 피어로 삼아 커넥션을 맺게 된다. 커넥션 키는 피어가 그룹에 들어오는 순서대로 부여될 수 있다. 자식 그룹 키는 해당 피어가 속한 그룹의 자식 그룹을 나타내는 정보이고, 부모 그룹 키는 해당 해어가 속한 그룹의 부모 그룹을 나타내는 정보이다. 홀 마크는 해당 피어 자리에 홀이 발생하였음을 나타내는 정보로서, 후술할 홀 알림 메시지를 수신한 경우 해당하는 피어에 홀 마크를 표시할 수 있다.
도 3을 참조하면, 조인 요청 메시지를 수신한 부트스트랩 서버는 그에 응답하여 그룹트리 오버레이 네트워크에 속하는 피어들 중 조인 요청 피어와 커넥션을 설립할 피어들의 리스트를 포함하는 조인 응답 메시지를 생성하여 조인 요청 피어로 전송한다(②). 여기서, 부트스트랩 서버는 조인 요청 피어와 커넥션을 설립할 피어들을 결정하는데 우선 빈 자리가 있는 그룹을 채울 수 있도록 커넥션을 설립할 피어를 결정한다. 빈 자리가 있는 그룹이 없는 경우 새로운 그룹을 생성할 수 있도록 커넥션을 설립할 피어들을 결정하는데, 예컨대 다음과 같은 경우가 있을 수 있다. 만일 어떤 레벨에서 그룹이 더 생성될 수 있다면 그것의 상위 레벨의 그룹에 속한 피어들 중 하나를 커넥션을 설립할 피어로 결정한다. 이때 자식 그룹 일부를 가지고 있는 부모 그룹에 속한 피어를 우선적으로 결정한다. 예컨대, 한 그룹이 자식 그룹을 3개 가질 수 있는 경우, 2개의 자식 그룹만 전부 채워져 있다면 세 번째 자식 그룹을 생성할 수 있도록 자식 그룹의 부모 그룹에 속한 피어들 중 하나를 커넥션을 설립할 피어로 결정한다. 만일 모든 레벨에서 그룹이 더 이상 생성될 수 없다면, 새로운 레벨의 그룹이 생성되도록 최하위 레벨의 그룹에 속한 피어들 중 하나를 커넥션을 설립할 피어로 결정한다.
이때 조인 요청 피어가 속하게 될 그룹의 부모 그룹에 속한 피어들 중에서 조인 요청 피어에 부여되는 커넥션 키와 동일한 커넥션 키를 가지는 피어를 부모 피어로, 조인 요청 피어가 속하게 될 그룹에 속해 있는 피어들을 그룹의 멤버 피어로 선택한다. 도시된 예에서 피어 C가 부모 피어로, 피어 J, K가 그룹의 멤버 피어로 선택되며, 조인 응답 메시지는 이 피어들의 리스트를 포함하게 된다.
조인 응답 메시지를 수신한 조인 요청 피어는 리스트에 포함되어 있는 피어들과 커넥션을 설립한다(③). 이를 위하여 조인 요청 피어는 리스트에 포함되어 있 는 피어들에게 커넥션 설립 요청 메시지를 전송하고, 이를 수신한 피어들은 그에 응답하여 조인 요청 피어에게 커넥션 설립 응답 메시지를 전송함으로써 커넥션이 설립된다. 본 실시예에 따르면, 조인 요청 피어가 커넥션을 설립할 피어를 찾기 위하여 조인 요청 메시지를 플러딩(flooding)하지 않고, 부트스트랩 서버로부터 받은 리스트로부터 커넥션을 설립할 피어들의 정보를 알 수 있기 때문에 제어 메시지 오버헤드가 적다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 그룹트리 오버레이 네트워크를 관리하는 방법에서 피어가 탈퇴하는 경우에 수행되는 과정을 설명하기 위한 참고도이다. 본 실시예에서는 그룹에서 피어가 탈퇴하는지 체크하고, 피어가 탈퇴하는 경우 탈퇴한 피어가 속한 그룹 내의 피어들 중 한 피어가 대리 피어로서 탈퇴한 피어의 역할을 대신해서 수행한다. 즉, 대리 피어는 탈퇴한 피어와 커넥션을 설립하고 있던 부모 피어 및 자식 피어들과 커넥션을 설립하고, 탈퇴 피어가 전달해야 하는 데이터를 대신하여 전달하여 주는 역할을 한다.
도 4는 피어 D, E, F가 속한 그룹에서 피어 F가 탈퇴하는 경우를 나타낸다. 도 4에서 피어의 ID는 피어가 그룹트리 오버레이 네트워크에 조인한 순서에 따라 알파벳 순서로 지정되는 것으로 가정한다. 도 4를 참조하면, 피어 F는 자신과 커넥션을 설립하고 있던 부모 피어 C, 그룹 멤버 피어 D, E, 자식 피어 O, R과 커넥션을 해제(X로 표시)하고, 그룹에서 탈퇴하는 모습이 도시되어 있다. 피어는 빈번하게 데이터 조각을 보내지 않는 그룹 멤버 피어에 대하여 일정 시간을 초과하게 되면 탈퇴하였는지 여부를 확인하기 위한 메시지를 보내고 그에 응답이 없을 경우 피 어가 그룹에서 탈퇴한 것으로 인지할 수 있다. 또는 그룹에 속한 피어들이 서로 핑퐁 메시지와 같은 커넥션 유지를 위한 메시지를 주기적으로 송수신하고, 상대방으로부터 메시지가 일정 시간 이상 도달되지 않는 경우 피어가 탈퇴했음을 인지할 수도 있다.
자신의 그룹에서 피어 F가 탈퇴한 것을 인지한 피어 D, E는 서로 간에 업링크 대역폭 정보를 포함하는 메시지를 주고받고, 업링크 대역폭을 비교하여 업링크 대역폭이 가장 큰 피어를 대리 피어로 결정한다. 도시된 예에서, 피어 E가 대리 피어로 결정된다. 대리 피어로 결정된 피어 E는 탈퇴한 피어 F의 부모 피어 C 및 자식 피어 O, R 과 커넥션을 설립한다.
한편, 각 피어는 커넥션 테이블을 유지 및 관리하는데, 커넥션 테이블은 자신과 커넥션을 유지하고 있는 부모 피어, 부모 피어가 속한 그룹의 멤버 피어, 자식 피어, 자식 피어가 속한 그룹의 멤버 피어의 레벨 키, 커넥션 키, 그룹 키에 관한 정보를 포함한다. 각 피어는 자신이 커넥션을 설립하고 있는 피어가 변경되는 경우 서로 변경 사항을 알리는 커넥션 테이블 업데이트 요청 메시지를 주고받고, 그에 따라서 커넥션 테이블을 업데이트한다. 커넥션 키는 자신과 직접 커넥션을 설립한 피어들과 자신의 그룹에 속한 멤버 피어들과 커넥션을 설립한 피어들을 구분하는 데 이용된다. 예컨대, 도 4에 도시된 피어 E가 유지 및 관리하는 커넥션 테이블을 참조하면, 피어 E는 커넥션 키가 동일한 피어 B 및 피어 N, Q, U를 부모 피어 및 자식 피어들로 가지고 있으며, 탈퇴한 피어 F는 커넥션 키가 동일한 부모 피어 C 및 자식 피어 O, R을 부모 피어 및 자식 피어들로 가지고 있음을 알 수 있다. 대 리 피어로 결정된 피어 E는 이러한 커넥션 테이블을 참조하여 탈퇴한 피어 F의 부모 피어 및 자식 피어와 커넥션을 설립할 수 있다.
트리의 말단에 있는 그룹이 아닌 그룹에서 피어의 탈퇴가 발생하는 경우, 시스템 전체의 균형과 그룹 내의 안정성을 높이기 위해 탈퇴한 피어의 자리를 복구할 필요가 있다. 탈퇴한 피어의 자리를 채울 피어로는 트리의 말단에 있는 존재하는 피어(리프(leaf) 피어)로서 안정성을 확보한 피어가 적합하다. 여기서, 네트워크에 접속한 시간이 일정 시간 이상 경과한 경우에 해당 피어를 안정성을 확보한 피어로 간주할 수 있다. 일 실시예로서, 대리 피어 E는 탈퇴한 피어의 자리를 복구할 피어의 후보를 정하기 위하여 그룹 복구 후보 피어 요청 메시지를 리프 피어들로 전달되도록 탈퇴한 피어의 자식 피어들에게 전달한다. 탈퇴한 피어의 자식 피어는 커넥션 테이블의 탈퇴한 피어의 커넥션 키를 참조하여 알 수 있다. 그러면 그룹 복구 후보 피어 요청 메시지를 수신한 리프 피어들 중 하나가 탈퇴한 피어의 자리를 복구할 수 있다. 다른 실시예로서, 대리 피어 E가 부트스트랩 서버에게 자신이 속한 그룹의 복구가 필요함을 알리는 메시지를 전송하고, 부트스트랩 서버가 참여 테이블에 있는 정보를 참조하여 안정성을 확보한 리프 피어 하나를 선택한 다음, 선택된 피어에게 해당 그룹의 복구를 요청하는 그룹 복구 요청 메시지를 전송하여, 요청받은 리프 피어가 탈퇴한 피어의 자리를 복구하도록 할 수도 있다. 만일 트리의 말단에 있는 그룹에서 피어의 탈퇴가 발생하는 경우, 즉 탈퇴한 피어가 리프 피어인 경우라면 네트워크에 새로이 조인하는 피어로 탈퇴한 자리를 채워야 하므로 대리 피어는 그룹 복구 후보 피어 요청 메시지는 전달하지 않고 자신이 속한 그룹에 홀이 발생하였음을 알리는 메시지를 부트스트랩 서버로 전송한다.
그룹 복구 후보 피어 요청 메시지를 받은 피어는, 자신이 리프 피어이면서 안정성을 확보한 피어이면 그룹 복구 후보 피어 요청 메시지를 무시하고, 자신이 리프 피어가 아니면 자신의 자식 피어에게 그룹 복구 후보 피어 요청 메시지를 포워딩한다.
리프 피어이면서 안정성을 확보한 피어는 그룹 복구 후보 피어 요청 메시지에 응답하여 그룹 복구 후보 피어 응답 메시지를 전송한다. 도시된 예에서는 피어 E가 피어 R과 피어 O에게 그룹 복구 후보 피어 요청 메시지를 전달하며(①), 피어 R과 피어 O가 리프 피어이므로, 이들 중 안정성을 확보한 피어가 이에 응답하여 그룹 복구 후보 피어 응답 메시지를 피어 E로 전송하게 된다. 만일 피어 E가 그룹 복구 후보 피어 응답 메시지를 일정 시간이 경과하도록 받지 못하는 경우, 새로이 네트워크에 조인하는 피어로 피어 F의 자리를 채울 수 있도록 하기 위해, 홀이 발생하였음을 알리는 홀 알림 메시지를 부트스트랩 서버(BS)에게 보낸다(②). 홀 알림 메시지에는 그룹을 탈퇴한 피어 F의 식별자가 포함된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 그룹트리 오버레이 네트워크를 관리하는 방법에서 탈퇴한 피어의 자리가 복구되는 과정을 설명하기 위한 참고도이다. 도 5를 참조하면, 대리 피어 E가 피어 R과 피어 O에게 그룹 복구 후보 피어 요청 메시지를 전달(①)하면, 안정성을 확보한 피어 R이 그에 응답하여 그룹 복구 후보 피어 응답 메시지를 대리 피어 E로 전달(②)하는 모습이 도시되어 있다. 그룹 복구 후보 피어 응답 메시지를 받은 대리 피어 E는 피어 R에게 그룹 복구 요청 메시지를 보낸 다(③). 만일 복수 개의 피어로부터 그룹 복구 후보 피어 응답 메시지가 도달되는 경우, 대리 피어는 먼저 수신된 그룹 복구 후보 피어 응답 메시지에 해당하는 피어를 그룹을 복구할 피어로 선택할 수 있다. 또는 그룹 복구 후보 피어 응답 메시지에 해당 피어의 업링크 대역폭에 관한 정보를 포함시켜서 대리 피어가 업링크 대역폭이 가장 큰 피어를 그룹을 복구할 피어로 선택할 수도 있다.
그룹 복구 요청 메시지에는 피어 R이 커넥션을 설립할 부모 피어와 그룹의 멤버 피어와 자식 피어의 정보(즉, 탈퇴한 피어 F의 부모 피어와 그룹의 멤버 피어와 자식 피어의 정보)를 함께 보낸다. 그룹 복구 요청 메시지를 받은 피어 R은 자신이 속한 그룹을 탈퇴하고 그룹 복구 요청 메시지에 따라 새로운 그룹에 참여하여 새로운 피어들과 커넥션을 설립한다.
피어 R이 탈퇴함에 따라서 피어 R이 속하였던 그룹에서는 도 4에 관하여 설명한 바와 마찬가지로 그룹에 남아 있는 한 피어가 대리 피어가 된다. 도 5에 도시된 예에서는 피어 Q가 대리 피어가 되는 모습이 나타나 있다. 대리 피어가 된 피어 Q는 피어 R의 역할을 대신 수행하기 위해 피어 R의 부모 피어였던 피어 E와 커넥션을 설립한다. 그리고 피어 R이 탈퇴한 그룹은 트리의 말단에 존재하는 그룹이므로 새로이 네트워크에 조인하는 피어로 피어 R의 자리를 채울 수 있도록 하기 위해, 홀이 발생하였음을 알리는 홀 알림 메시지를 부트스트랩 서버(BS)에게 보낸다(④). 홀 알림 메시지를 받은 부트스트랩 서버는 참여 테이블의 해당 피어 자리에 홀 마크를 표시한다. 부트스트랩 서버는 조인 요청 피어의 조인 요청 메시지에 응답하여 조인 응답 메시지를 전송하게 되는데, 이때 홀을 채울 수 있도록 커넥션을 설립할 피어의 리스트를 포함한 조인 응답 메시지를 그 피어에게 전송한다. 이때 부트스트랩 서버는 참여 테이블에서 홀 마크에 대응하는 부모 그룹 키, 그룹 키, 자식 그룹 키를 참조하고, 상기 부모 그룹 키와 동일한 그룹 키를 가지는 피어들 중 커넥션 키가 조인 요청 피어와 동일한 피어를 부모 피어로, 상기 자식 그룹 키와 동일한 그룹 키를 가지는 피어들 중 커넥션 키가 조인 요청 피어와 동일한 피어를 자식 피어로, 상기 그룹 키와 동일한 피어를 그룹의 멤버 피어로 선택하여 조인 응답 메시지를 전송한다.
상술한 그룹 복구 과정에 의하면, 피어가 그룹에서 탈퇴하는 경우 그룹 내에서 임시로 대리 피어를 선정하여 탈퇴한 피어의 역할을 대신하게 함으로써 피어의 탈퇴로 인하여 다른 피어들이 데이터를 전달받지 못하는 상황을 최소화하여 서비스 지속성을 만족시켜 줄 수 있다. 또한, 네트워크의 구조를 거의 변경하지 않고 안정성을 고려한 말단의 피어를 이용하여 그룹을 복구함으로써 그룹트리 오버레이 구조의 이점을 유지시키고 빠른 복구를 가능하도록 한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미디어 스트리밍을 위한 피투피 오버레이 네트워크의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 그룹트리 오버레이 네트워크에서 데이터가 전송되는 과정을 나타내는 참고도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 그룹트리 오버레이 네트워크를 관리하는 방법에서 새로운 피어가 조인하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 그룹트리 오버레이 네트워크를 관리하는 방법에서 피어가 탈퇴하는 경우에 수행되는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 그룹트리 오버레이 네트워크를 관리하는 방법에서 탈퇴한 피어의 자리가 복구되는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 미디어 스트리밍을 위한 피투피 오버레이 네트워크 시스템에 있어서,
    미디어 스트리밍 데이터의 근원이 되는 소스 피어; 및
    복수 개의 피어를 멤버로 하는 그룹들을 포함하고,
    각 그룹마다 그룹에 속하는 피어들 간에는 서로 커넥션이 설립되고, 상기 소스 피어를 루트 노드로 하여 상기 그룹들이 트리 구조를 형성하며, 임의의 그룹에 속한 피어들 각각은 상기 소스 피어 또는 부모 그룹에 속한 피어를 부모 피어로 하여 커넥션이 설립되거나 자식 그룹들 각각에 속한 피어를 자식 피어로 하여 커넥션이 설립되며,
    상기 소스 피어는 데이터 세그먼트를 복수 개의 조각으로 나누어 상기 소스 피어와 커넥션이 설립된 피어들로 전달하고, 각 그룹에 속하는 피어들 각각은 자신의 부모 피어로부터 전달되는 데이터 세그먼트의 조각을 자신이 속한 그룹 내의 피어들에게 전달하거나 자신의 자식 피어에게 전달하는 것을 특징으로 하는 피투피 오버레이 네트워크 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각 그룹에 속하는 피어들 각각은 상기 데이터 세그먼트의 조각을 푸쉬 방식으로 전달하는 것을 특징으로 하는 피투피 오버레이 네트워크 시스템.
  4. 피투피 오버레이 네트워크 시스템을 관리하는 방법으로서,
    상기 피투피 오버레이 네트워크 시스템은, 미디어 스트리밍 데이터의 근원이 되는 소스 피어 및 복수 개의 피어를 멤버로 하는 그룹들을 포함하고, 각 그룹마다 그룹에 속하는 피어들 간에는 서로 커넥션이 설립되고, 상기 소스 피어를 루트 노드로 하여 상기 그룹들이 트리 구조를 형성하며, 임의의 그룹에 속한 피어들 각각은 상기 소스 피어 또는 부모 그룹에 속한 피어를 부모 피어로 하여 커넥션이 설립되거나 자식 그룹들 각각에 속한 피어를 자식 피어로 하여 커넥션이 설립되는 것을 특징으로 하고,
    (a) 상기 그룹에서 피어가 탈퇴하는지 확인하는 단계; 및
    (b) 상기 그룹에서 피어가 탈퇴한 경우 상기 탈퇴한 피어가 속한 그룹 내의 피어들 중 한 피어가 대리 피어로서 상기 탈퇴한 피어의 역할을 대신해서 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피투피 오버레이 네트워크 시스템 관리 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 탈퇴한 피어가 속한 그룹 내의 피어들 간에 업링크 대역폭 정보를 포함하는 메시지를 주고받는 단계;
    (b2) 상기 탈퇴한 피어가 속한 그룹 내의 피어들 중 업링크 대역폭이 가장 큰 피어를 상기 대리 피어로 결정하는 단계; 및
    (b3) 상기 결정된 대리 피어가 상기 탈퇴한 피어의 부모 피어 또는 자식 피어와 커넥션을 설립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피투피 오버레이 네트워크 시스템 관리 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 탈퇴한 피어가 리프 피어인 경우 상기 대리 피어는 자신이 속한 그룹에 홀이 발생했음을 알리는 메시지를 부트스트랩 서버로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피투피 오버레이 네트워크 시스템 관리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 부트스트랩 서버가 상기 피투피 오버레이 네트워크 시스템에 새로이 조인하는 피어로 하여금 상기 탈퇴한 피어의 자리를 채울 수 있도록 커넥션을 설립할 피어의 리스트를 포함하는 메시지를 상기 새로이 조인하는 피어에게 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피투피 오버레이 네트워크 시스템 관리 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    리프 피어들 중 하나가 상기 탈퇴한 피어의 자리를 복구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피투피 오버레이 네트워크 시스템 관리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탈퇴한 피어의 자리를 복구하는 단계는,
    상기 대리 피어가 상기 리프 피어들 중 하나로 그룹 복구 요청 메시지를 전달하는 단계; 및
    상기 그룹 복구 요청 메시지를 수신한 피어가 상기 탈퇴한 자리를 복구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피투피 오버레이 네트워크 시스템 관리 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 탈퇴한 피어의 자리를 복구하는 단계는,
    상기 대리 피어가 부트스트랩 서버에게 자신이 속한 그룹의 복구가 필요함을 알리는 단계; 및
    상기 부트스트랩 서버가 상기 리프 피어들 중 하나에 상기 그룹의 복구를 요청하고, 요청받은 피어가 상기 탈퇴한 피어의 자리를 복구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피투피 오버레이 네트워크 시스템 관리 방법.
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