KR101037477B1 - 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법 - Google Patents

게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신망(예; Ad-hoc, Mesh 등) 내에 외부망 연결 기능을 구비한 게이트웨이의 존재 유무에 의존적이지 않으면서 IPv6 주소를 할당, 예컨대 게이트웨이가 존재하는 경우에 주소 중복 검출(DAD)과 주소 할당을 동시에 수행하여 빠른 외부망 통신 연결을 보장하고, 게이트웨이가 존재하지 않는 경우에 노드 간에 경쟁 기반으로 가상 라우터[주; 노드가 외부망 연결 기능이 없는 임시 게이트웨이 역할]를 선출해 주소 중복 검출(DAD)을 수행하여 내부망 통신 연결을 보장하는, 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은, 무선통신망[이하 '내부망']에서 IPv6 주소를 할당하는 방법에 있어서, 노드가 링크 로컬 주소 및 노드 식별자를 포함한 E-NS(Extended Neighbor Solicitation) 메시지를 상기 내부망으로 전송한 결과로, 글로벌 프리픽스 주소가 포함된 E-RA(Extended Router Advertisement) 메시지를 수신받지 못하면 상기 내부망에 게이트웨이가 존재하지 않는 것으로 인지하여 가상 라우터 선출 과정을 시작하는 단계; 상기 노드가 다른 노드들과의 주소 중복 검출 수행을 통해 링크 로컬 주소의 유일성을 확인한 상태에서, 자신의 경쟁값을 E-RS(Extended Router Solicitation) 메시지에 삽입하여 상기 내부망으로 전송하는 단계; 상기 노드가 상기 다른 노드들로부터 수신받은 E-RS 메시지에 포함되어 있는 경쟁값과 자신의 경쟁값을 비교하는 단계; 및 상기 경쟁값 비교 결과로 상기 노드의 경쟁값이 가장 크면, 상기 노드가 글로벌 프리픽스 주소 정보가 없는 E-RA 메시지에 자신이 가상 라우터로 선출된 사실을 설정하여 상기 내부망으로 전송하는 단계를 포함한다.
IPv6 주소 할당, 게이트웨이 존재, 주소 중복 검출(DAD), 통신 연결 보장, 노드 경쟁, 가상 라우터

Description

게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법{Method of IPv6 address configuration independent of the existence of gateway}
본 발명은 무선통신망에서 IPv6 주소 할당 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신망(예; Ad-hoc, Mesh 등) 내에 외부망 연결 기능을 구비한 게이트웨이의 존재 유무에 의존적이지 않으면서 IPv6 주소를 할당, 예컨대 게이트웨이가 존재하는 경우에 주소 중복 검출(DAD)과 주소 할당을 동시에 수행하여 빠른 외부망 통신 연결을 보장하고, 게이트웨이가 존재하지 않는 경우에 노드 간에 경쟁 기반으로 가상 라우터[주; 노드가 외부망 연결 기능이 없는 임시 게이트웨이 역할]를 선출해 주소 중복 검출(DAD)을 수행하여 내부망 통신 연결을 보장하는, 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 산업기술평가원의 산업기술융합사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-002-02, 과제명: 차세대 전술국방통신 원천기술개발].
천재지변, 테러 같은 상황이 발생된 경우에 안정적인 통신수단을 갖는다는 것은 매우 중요한 일이다. 미국에서 일어난 9/11, 허리케인 카트리나를 통해 공공 안전 및 재난 복구(PSDR; Public Safety and Disaster Recovery) 통신의 문제점이 나타나게 되었다.
유선 인프라 네트워크 중심의 통신은 태풍, 홍수, 폭파 등의 피해로 정상적인 기능을 수행하지 못하게 되면서 새로운 통신수단이 필요하게 되었으며, 이에 최근에 Ad-hoc, Mesh 등의 무선통신망 기반의 PSDR 연구가 활발히 진행 중이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신망에 대한 일실시예 구성도로서, 그 예로서 앞서 언급한 PSDR 통신망 구조가 도시되어 있다.
PSDR 통신망은 네트워크의 크기에 따라 최초 대응자들(예; 소방관, 경찰관 등)이 소지한 장비 간의 통신을 이루는 개인 영역 네트워크(PAN; Personal Area Network), 기반 시설의 네트워크를 사용할 수 없는 지역에서 임시로 연결되는 임시 통신망으로서 무선 메쉬 네트워크를 이용하여 최초 대응자 간의 통신을 이루는 사고 영역 네트워크(IAN; Incident Area Network), 시 당국이나 공공 안전 기관에 의해 설치되어 도시 같은 커다란 지역을 포함하는 통신망인 관할 영역 네트워크(JAN; Jurisdiction Area Network), 국가 간을 연결하는 공공 안전 통신망인 확장 영역 네트워크(EAN; Extended Area Network)로 나누어진다. 여기서 PSDR 통신망의 PAN, IAN, JAN 네트워크는 무선 링크를 통해 장비 간에 통신을 수행하며, JAN, EAN 네트워크는 유선 링크를 통해 장비 간에 통신을 수행한다.
이하, 본 발명에 있어 무선 링크 구간인 무선통신망에 속한 장비를 '노 드(node)'라 하며, 이 무선통신망을 '내부망'이라 하며, 이 무선통신망 이외의 망을 '외부망'(예; 인터넷 등)이라 하며, 어떤 노드가 외부망에 통신 연결될 수 있도록 라우팅 기능을 수행하는 '외부망 연결 노드'를 '게이트웨이'라 한다. 여기서 게이트웨이는 유선 게이트웨이 또는 무선(이동) 게이트웨이 등으로 구현될 수 있다.
상기와 같은 무선통신망에는 외부망에 연결되어 있는 게이트웨이가 존재해야 되며, 이 게이트웨이와 노드 간에 링크 로컬 주소(Link-Local Address), 글로벌 프리픽스 주소(Global Prefix Address) 등의 IPv6 주소 할당 과정을 통해 내부망 통신 연결 및 외부망 통신 연결을 수행한다.
한편, 무선통신망의 구현 예시로서의 PSDR 통신망의 천재지변, 테러 같은 상황에서는 게이트웨이 역시 파괴되거나 전력 공급이 차단되어, 게이트웨이가 존재하는 않는 경우에 IPv6 주소 할당 과정을 수행할 수 없다.
물론, 무선통신망의 다른 구현 예시로서의 군 전술 이동통신망, 상용화 무선통신망 등에 있어서도 게이트웨이에 장비 고장이 발생되거나 게이트웨이가 내부망 내로 이동(출현)하기 전까지 또는 게이트웨이가 다른 내부망 내로 먼저 이동한 경우 등과 같이 게이트웨이가 내부망 내에 존재하는 않는 경우에 IPv6 주소 할당 과정을 수행할 수 없다.
그런데, 위와 같이 게이트웨이가 존재하는 않는 경우에 IPv6 주소 할당 과정을 어떻게 할지에 대한 연구는 진행되어지지 않고 있으며, 종래기술로서는 보안성에 관한 연구, 이동성에 관한 연구, 게이트웨이가 이미 존재하는 환경에서 IPv6 주소 할당 연구, 핸드오버(Handover)에 관한 연구만이 진행되어 왔다.
그럼, 본 발명과 관련된 종래기술에 따른 주소 자동 할당에 관한 연구에 대해 살펴보기로 한다.
IPv6 주소 할당 방법은 상태형 주소 할당 기법(Stateful Address Autoconfiguration)과 비상태형 주소 할당 기법(Stateless Address Autoconfiguration)으로 나뉜다.
상태형 주소 할당 기법은 DHCP 서버에서 IP 주소를 할당하는 방식이며, 비상태형 주소 할당 기법은 단말[노드]에서 직접 IP 주소를 생성하고서 서버[게이트웨이]를 통해 주소 중복 검출(DAD; Duplicate Address Detection) 과정을 수행하여 IP 주소를 할당하는 방식이다. 여기서 DHCP 서버를 사용하는 상태형 주소 할당 기법은 이동성이 높은 통신망, 기반 시설이 파괴될 수 있는 통신망 등에는 적합하지 않다.
먼저, 주소 중복 검출(DAD) 과정을 살펴보면 다음과 같다.
내부망에 진입한 노드는 자신의 링크 로컬 주소(Link Local Address)를 생성하여 인터페이스에 할당한다. 그런 후, 노드는 이 링크 로컬 주소가 같은 내부망 내에 다른 노드가 사용하고 있는지 확인하기 위해 NS(Neighbor Solicitatin, 이웃 탐색) 메시지를 내부망[즉 모든 노드들]에 전송한다.
만약, 내부망 내에 다른 노드가 동일한 링크 로컬 주소를 사용하고 있으면 이 다른 노드는 NA(Neighbor Advertisement, 이웃 광고) 메시지를 상기 노드로 전송하여 중복 주소가 존재함을 알린다.
그러면, 상기 NS 메시지를 전송한 노드는 다른 노드로부터 NA 메시지를 수신 받으면 새로운 링크 로컬 주소를 재생성하여 다시 내부망에 NS 메시지를 전송하고, 일정 시간 내에 이에 대한 NA 메시지가 수신되지 않는 경우에 상기 재생성한 링크 로컬 주소를 사용한다.
다음으로, 위와 같은 주소 중복 검출(DAD) 과정을 수행한 후에는 글로벌 프리픽스 주소(Global Prefix Address)를 획득하는 과정을 수행해야 된다.
즉, 링크 로컬 주소가 유효해 지면 상기 노드는 글로벌 프리픽스 주소를 얻기 위해 링크 로컬 주소를 사용해 RS(Router Solicitation, 라우터 탐색) 메시지를 내부망[즉 외부망에 연결된 게이트웨이]에 전송한다.
상기 RS 메시지를 수신한 게이트웨이는 RA(Router Advertisement, 라우터 광고) 메시지를 상기 노드로 전송하며, 이에 상기 노드가 RA 메시지의 글로벌 프리픽스 주소[IPv6 프리픽스 정보]를 얻어서 상기 링크 로컬 주소와 글로벌 프리픽스 주소를 결합하여 128 비트의 IPv6 주소를 생성한다.
그런데, 전술한 바와 같은 종래기술은 이웃 노드 탐색과 라우터 탐색을 별도로 각각 진행해야 되기 때문에 링크 로컬 주소, 글로벌 프리픽스 주소로 IPv6 주소를 완성하는데 상당한 시간 지연이 발생되며, 내부망 내에서의 메시지 오버헤드가 상당히 발생되는 문제점이 있다.
즉, 내부망의 노드에게 빠르게 IPv6 주소를 할당할 수 없으며, 이는 노드들 간의 빠른 내부망 통신 연결을 보장할 수 없을 뿐만 아니라 내부망의 노드에게 빠른 외부망 통신 연결을 보장하지 못하는 문제점이 있다.
예를 들어, 최초 대응자들이 사고지역에 당도하였을 때 보다 빠르게 통신을 할 수 있어야 되는데, 위와 같은 IPv6 주소 할당 방법으로는 실제 데이터 통신 이전에 IPv6 주소 할당이 늦어져 그 만큼 통신 연결이 지연되고 있는 형편이다.
특히, 앞서 언급했던 게이트웨이가 존재하지 않는 경우에는 노드들 간에 주소 중복 검출(DAD)를 통해 링크 로컬 주소를 생성했더라도, 노드가 게이트웨이가 없다는 사실을 알 수 없기에 라우터 탐색 과정이 무한대로 수행되어 글로벌 프리픽스 주소가 생성될 수 없는 문제점이 있다. 이는 내부망 내의 노드들 간의 통신 연결을 보장해 주지 못하고 있는 형편이다.
즉, 게이트웨이가 존재하지 않는 경우에 글로벌 프리픽스 주소를 생성할 수 없어 외부망 통신 연결을 하지 못하더라도, 내부망 내에서 노드들 간의 통신 연결을 보장해 줄 수 있는 기술이 절실히 요구되고 있다. 예컨대, 내부망 통신 연결은 노드의 링크 로컬 주소 사용만으로 구현될 수 있기 때문이다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 무선통신망(예; Ad-hoc, Mesh 등) 내에 외부망 연결 기능을 구비한 게이트웨이의 존재 유무에 의존적이지 않으면서 IPv6 주소를 할당, 예컨대 게이트웨이가 존재하는 경우에 주소 중복 검출(DAD)과 주소 할당을 동시에 수행하여 빠른 외부망 통신 연결을 보장하고, 게이트웨이가 존재하지 않는 경우에 노드 간에 경쟁 기반으로 가상 라우터[주; 노드가 외부망 연결 기능이 없는 임시 게이트웨이 역할]를 선출해 주소 중복 검출(DAD)을 수행하여 내부망 통신 연결을 보장하는, 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선통신망[이하 '내부망']에서 IPv6 주소를 할당하는 방법에 있어서, 노드가 링크 로컬 주소를 생성하여 노드 식별자와 상기 생성한 링크 로컬 주소를 E-NS(Extended Neighbor Solicitation) 메시지에 삽입해 상기 내부망으로 전송하는 단계; 게이트웨이가 상기 노드로부터 상기 E-NS 메시지를 수신받으면 자신이 보유한 제 1 IP 주소 풀을 이용해 상기 노드의 링크 로컬 주소에 대해 주소 중복 검출을 수행하는 단계; 및 상기 주소 중복 검출 수행 결과를 토대로 상기 게이트웨이가 E-RA(Extended Router Advertisement) 메시지를 이용하여 주소 중복 여부, 링크 로컬 주소 및 글로벌 프리픽스 주소를 상기 노드에게 전송하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명은, 무선통신망[이하 '내부망']에서 IPv6 주소를 할당하는 방법에 있어서, 노드가 링크 로컬 주소 및 노드 식별자를 포함한 E-NS(Extended Neighbor Solicitation) 메시지를 상기 내부망으로 전송한 결과로, 글로벌 프리픽스 주소가 포함된 E-RA(Extended Router Advertisement) 메시지를 수신받지 못하면 상기 내부망에 게이트웨이가 존재하지 않는 것으로 인지하여 가상 라우터 선출 과정을 시작하는 단계; 상기 노드가 다른 노드들과의 주소 중복 검출 수행을 통해 링크 로컬 주소의 유일성을 확인한 상태에서, 자신의 경쟁값을 E-RS(Extended Router Solicitation) 메시지에 삽입하여 상기 내부망으로 전송하는 단계; 상기 노드가 상기 다른 노드들로부터 수신받은 E-RS 메시지에 포함되어 있는 경쟁값과 자신의 경쟁값을 비교하는 단계; 및 상기 경쟁값 비교 결과로 상기 노드의 경쟁값이 가장 크면, 상기 노드가 글로벌 프리픽스 주소 정보가 없는 E-RA 메시지에 자신이 가상 라우터로 선출된 사실을 설정하여 상기 내부망으로 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 가상 라우터로 선출된 노드가 상기 다른 노드들과의 주소 중복 검출 수행을 통해 획득한 상기 다른 노드들의 링크 로컬 주소를 자신의 IP 주소 풀에 저장한 상태에서, 상기 내부망에 새로이 진입하는 신규 노드들에 대해 상기 자신의 IP 주소 풀을 이용하여 중복되지 않는 링크 로컬 주소를 할당하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 가상 라우터로 선출된 노드가 RA(Router Advertisement) 메시지 또는 E-RA 메시지를 수신받으면 상기 내부망에 상기 게이트웨이가 출현한 사실을 인지하는 단계; 및 상기 가상 라우터로 선출된 노드가 상기 자신의 IP 주소 풀을 상기 게이트웨이에게 전송해 넘기고서 가상 라우터 역할을 종료하는 단계를 더 포함한다.
상기와 같은 본 발명은 무선통신망 내에 외부망 연결 기능을 구비한 게이트웨이의 존재 유무에 의존적이지 않으면서 IPv6 주소를 노드에게 할당할 수 있으며, 노드 간에 빠른 통신 연결을 보장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 게이트웨이가 내부망에 존재하는 경우에 노드와 게이트웨이 간에 E-NS 메시지, E-RA 메시지를 한 차례 주고받는 것으로 완전한 IPv6 주소를 할당할 수 있기에 주소 할당 지연 및 메시지 오버헤드가 종래기술 대비 현저히 감소됨을 확인할 수 있으며, 빠른 외부망 통신 연결을 보장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 게이트웨이가 내부망에 존재하지 않는 경우에 특정 노드가 가상 라우터로서 임시 게이트웨이 기능을 수행하는 것으로 DAD 과정을 빠르게 수행할 수 있으며, 게이트웨이 없이도 노드 간에 링크 로컬 주소를 사용해 내부망 통신 연결을 보장할 수 있는 효과가 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명에서는 무선통신망[내부망] 내의 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법[일명 무선통신망을 위한 수정된 IPv6 비상태형(stateless) 주소 자동 할당 방법]을 제시한다.
즉, 본 발명에서는 외부망 연결 기능[DHCP 자체 기능 또는 외부망의 DHCP 서버와의 연동 기능]을 구비한 게이트웨이의 존재 유무에 의존적이지 않으면서 IPv6 주소를 할당하는 방법으로서, 게이트웨이가 존재하는 경우에 주소 중복 검출(DAD)과 주소 할당을 간소화하여[동시에 수행하여] 빠른 외부망 통신 연결을 보장하고, 게이트웨이가 존재하지 않는 경우에 노드 간에 경쟁 기반으로 가상 라우터를 선출해 주소 중복 검출(DAD)을 수행하여 내부망 통신 연결을 보장하는 것이다.
본 발명에 있어 상기 가상 라우터는 외부망 연결 기능이 없는 임시 게이트웨이 역할, 즉 주소 중복 검출(DAD) 과정에 관한 게이트웨이 기능을 임시로 수행하는 노드로 정의될 수 있다. 예컨대, 이 가상 라우터는 외부망 연결 기능이 있는 실제 게이트웨이가 내부망에 출현하기 전까지 내부망 내의 노드에게 링크 로컬 주소를 할당해 내부망 통신 연결을 보장하는 것이다.
또한, 본 발명에 있어 상기 가상 라우터로 선출되는 어떠한 노드가 임시 게이트웨이 역할을 즉각적으로 수행할 수 있도록, 각 노드는 가상 라우터 선출 전까지 별도의 할당된 IP 주소 풀(pool)[또는 IP 주소 DB]을 통해 다른 노드의 링크 로컬 주소를 캐싱(caching)해 유지, 관리한다.
또한, 본 발명에서 제시하는 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법을 수행하는데 있어, 노드 간에 메시지를 주고받는 것에 의해 구현되는데, 이를 위해 IETF RFC의 IPv6 표준화에 정의된 표준 메시지에 대해 수정된 구조를 제시한다.
본 발명에 있어 상기 수정된 메시지는 E-NS(Extended Neighbor Solicitation, 확장 이웃 탐색) 메시지, E-RA(Extended Router Advertisement, 확장 라우터 광고) 메시지, E-RS(Extended Router Solicitation, 확장 라우터 탐색) 메시지 등이다. 이러한 본 발명의 수정된 메시지는 도 2, 도 3, 도 4에 도시되어 있으며, 관련 부분을 설명하면서 해당 메시지에 대해 후술하기로 한다.
한편, 본 발명은 Ad-hoc, Mesh 등과 같은 무선통신망에 적용할 수 있으며, 이러한 무선통신망으로 구현되는 공공 안전 및 재난 복구(PSDR; Public Safety and Disaster Recovery) 통신망, 군 전술 이동통신망, 상용화 무선통신망 등과 같은 분야에서 사용될 수 있다.
그리고 이하 본 발명을 설명하는데 있어 노드의 종류를 차량 노드와 장비 노드(무전기, PDA 등)가 있다고 가정하고, 차량 노드가 장비 노드보다 통신 및 컴퓨팅 능력 등에 있어 성능이 더 좋다고 가정한다.
그럼, 이하 첨부된 도면들을 함께 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
덧붙여, 하기의 모든 노드는 처음에는 게이트웨이 존재 유무를 모르다가 본 발명의 과정을 수행하면서 그 게이트웨이 존재 유무를 인지하게 되는 것임을 미리 밝혀둔다.
도 5는 본 발명에 따른 게이트웨이가 존재하는 경우의 IPv6 주소 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
노드 A가 내부망에 진입한 경우에 이 노드 A는 최근에 사용하였던 IPv6 주소를 재사용하며, 만약 최근에 사용하였던 IPv6 주소가 존재하지 않는다면 이 노드 A는 MAC 주소에 기반을 둔 IPv6의 링크 로컬 주소[EUI-64]를 생성한다(501). 그런 후, 링크 로컬 주소를 생성한 이 노드 A는 링크 로컬 주소의 유일성을 확인하기 위해 도 2의 E-NS 메시지를 내부망에 전송하는 것으로서 DAD 과정을 시작한다.
즉, 상기 노드 A는 상기 생성한 링크 로컬 주소를 도 2에 도시된 E-NS 메시지의 'Target Address' 영역에 삽입하고, 자신이 보낸 E-NS 메시지임을 확인할 수 있는 노드 식별자로서 임의의 정보(예; 숫자)를 생성하여 E-NS 메시지의 'Options' 영역에 추가된 'Signature' 필드에 삽입하여, 이 E-NS 메시지를 링크 로컬로 내부망[모든 노드; 다른 노드들, 게이트웨이]으로 전송한다(502). 여기서, 본 발명에서 제시하는 E-NS 메시지는 'Options' 영역에 'Signature' 필드가 새로이 추가된 것으로서, 노드는 이 'Signature' 필드를 통해 내부망으로 보내지는 이 E-NS 메시지가 자신이 보낸 메시지임을 식별하는데 사용하는 것이다.
상기 노드 A가 보낸 E-NS 메시지에 대해 게이트웨이[주; 게이트웨이 존재 상황] 및 다른 노드들이 수신받았다고 가정하고, 먼저 게이트웨이가 노드 A로부터 E-NS 메시지를 수신받은 경우를 설명하기로 한다. 참고로 다른 노드들에 대해서는 노드 B를 대표로 하여 설명하기로 한다.
게이트웨이는 노드 A로부터 E-NS 메시지를 수신받으면 자신이 보유한 IP 주소 풀(pool)[또는 IP 주소 DB]을 이용해 노드 A로부터 받은 E-NS 메시지에 포함되어 있는 링크 로컬 주소를 비교한다(503).
상기 비교 결과로 노드 A의 링크 로컬 주소가 IP 주소 풀에 중복 검출되면 상기 게이트웨이는 도 3에 도시된 E-RA 메시지의 'NACK' 플래그(Flag)를 '1'로 설정하고, 자신의 IP 주소 풀로부터 할당 가능한[다른 노드의 링크 로컬 주소와 중복되지 않는] 링크 로컬 주소를 가져와서 'Assigned Address' 필드에 삽입하고, 라우터 정보로서 글로벌 프리픽스 주소를 'Prefix' 필드에 삽입하고, 노드 A로부터 받은 E-NS 메시지의 노드 식별자를 'Signautre' 필드에 복사, 목직지로 설정하여, 이 E-RA 메시지를 내부망으로 전송한다(504). 여기서 E-RA 메시지의 'NACK' 플래그(Flag)는 노드에게 그가 생성한 링크 로컬 주소가 중복 주소임을 알려주는 것이다.
그에 따라, 게이트웨이가 보낸 E-RA 메시지가 내부망의 모든 노드들이 수신 받는데, 상기 노드 A는 E-RA 메시지의 'Signautre' 필드의 노드 식별자를 통해 자신에게 보내진 E-RA 메시지임을 인지하고 자신이 생성한 링크 로컬 주소가 중복 주소임을 인지해, 이 E-RA 메시지의 링크 로컬 주소와 글로벌 프리픽스 주소를 결합하여 IPv6 주소를 완성한다. 이후에 노드 A는 이 IPv6 주소를 이용해 외부망 통신 연결 및 내부망 통신 연결을 통해 다른 노드들 및 인터넷 접속을 수행하게 된다.
한편, 상기 비교 결과로 노드 A의 링크 로컬 주소가 IP 주소 풀에 중복 검출되지 않으면 상기 게이트웨이는 노드 A로부터 받은 E-NS 메시지에 포함되어 있는 링크 로컬 주소를 자신의 IP 주소 풀에 활성화시키고, 도 3에 도시된 E-RA 메시지의 'ACK' 플래그(Flag)를 '1'로 설정하고, 라우터 정보로서 글로벌 프리픽스 주소를 'Prefix' 필드에 삽입하고, 노드 A로부터 받은 E-NS 메시지의 노드 식별자를 'Signautre' 필드에 복사, 목직지로 설정하여, 이 E-RA 메시지를 내부망으로 전송한다(505). 여기서 E-RA 메시지의 'ACK' 플래그(Flag)는 노드에게 그가 생성한 링크 로컬 주소가 중복 주소가 아님을 알려주는 것이다.
그에 따라, 상기 노드 A는 E-RA 메시지의 'Signautre' 필드의 노드 식별자를 통해 자신에게 보내진 E-RA 메시지임을 인지하고 자신이 생성한 링크 로컬 주소가 중복 주소가 아님을 인지해, 이미 생성한 링크 로컬 주소와 E-RA 메시지의 글로벌 프리픽스 주소를 결합하여 IPv6 주소를 완성한다. 이후에 노드 A는 이 IPv6 주소를 이용해 외부망 통신 연결 및 내부망 통신 연결을 통해 다른 노드들 및 인터넷 접속을 수행하게 된다.
한편, 위와 같은 과정으로 게이트웨이가 보낸 E-RA 메시지가 내부망의 모든 노드들에게 보내지는데, 노드들은 이 E-RA 메시지 수신을 통해 내부망에 게이트웨이가 존재하는 것으로 인지해, 하기에서 후술할 가상 라우터 선출 과정을 수행하지 않아도 되기에 다른 노드들의 링크 로컬 주소를 캐싱했던 IP 주소 풀을 삭제한다.
위와 같이 게이트웨이가 내부망에 존재하는 경우에 노드와 게이트웨이 간에 E-NS 메시지, E-RA 메시지를 한 차례 주고받는 것으로 완전한 IPv6 주소를 할당할 수 있기에 주소 할당 지연 및 메시지 오버헤드가 종래기술 대비 현저히 감소됨을 확인할 수 있으며, 빠른 외부망 통신 연결을 보장할 수 있는 것이다.
다음으로, 노드 A가 보낸 E-NS 메시지를 노드 B가 수신받은 경우를 설명하기로 한다.
노드 B는 노드 A로부터 E-NS 메시지를 수신받으면 자신의 링크 로컬 주소와 노드 A로부터 받은 E-NS 메시지에 포함되어 있는 링크 로컬 주소를 비교한다.
상기 비교 결과로 노드 A의 링크 로컬 주소가 자신의 링크 로컬 주소와 중복되면 상기 노드 B는 주지의 NA(Neighbor Advertisement, 이웃 광고) 메시지를 링크 로컬로 내부망에 전송한다. 그에 따라, 노드 A는 자신이 생성한 링크 로컬 주소가 중복 주소임을 인지해 새로운 링크 로컬 주소를 생성하여 E-NS 메시지를 재전송하는 과정을 다시 시작한다(506).
한편, 상기 비교 결과로 노드 A의 링크 로컬 주소가 자신의 링크 로컬 주소와 중복되지 않으면 상기 노드 B는 가상 라우터 선출 과정에서 사용하기 위한 자신의 IP 주소 풀에 이 노드 A의 링크 로컬 주소를 저장하고서[주; 노드 B는 아직까지는 게이트웨이의 존재 유무를 모르기 때문에 가상 라우터 선출 과정 수행을 위해 IP 주소 풀에 다른 노드들의 링크 로컬 주소를 캐싱하고 있어야 됨], 이 노드 A의 E-NS 메시지를 계속해서 내부망의 홉을 통해 다른 노드들로 전달한다. 덧붙여, 여기서 주지된 바와 같이 노드 B는 노드 A로부터 받은 링크 로컬 주소에 대해 DAD 과정을 수행하는데 있어 주소 중복 검출되지 않은 경우에는 노드 A에게 별도의 메시지를 전송하지는 않는다.
다음으로, 게이트웨이가 존재하지 않는 경우의 IPv6 주소 할당 방법에 대해 도 6을 참조해 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 게이트웨이가 존재하지 않는 경우의 IPv6 주소 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 5를 참조해 설명했듯이 노드 A는 다른 노드들[노드 B]로부터 NA 메시지를 수신받지 못한 경우에 자신이 생성한 링크 로컬 주소가 유일성을 갖는 것으로 인지해 이 링크 로컬 주소를 사용하지만, 노드 A는 게이트웨이로부터 E-RA 메시지를 일정 시간 내에 수신받지 못한 경우에 내부망에 게이트웨이가 존재하지 않는 것으로 인지한다. 이와 같이 노드 A를 포함해 내부망의 모든 노드들은 게이트웨이가 존재하지 않는 것으로 인지되면 가상 라우터를 선출하는 과정을 시작한다(601).
즉, 노드 A는 다른 노드들과의 DAD 과정 수행을 통해 링크 로컬 주소를 생성한 상태에서 임의의 경쟁값(Contention Value, 예; 8 비트 또는 16 비트의 숫자)을 설정한다. 여기서 경쟁값은 가상 라우터 선출에 노드들 간에 경쟁하는데 사용되는 정보로서 가장 높은 경쟁값을 갖는 노드가 내부망에서 임시 게이트웨이로서 가상 라우터가 되는 것이다. 이러한 경쟁값은 노드의 클래스에 따라 그 범위가 다르게 설정되는데, 예를 들어 통신 기지국 노드는 최상위 클래스로서 '128~255'의 범위로, 통신 중계 차량 노드는 차순위 클래스로서 '64~127'의 범위로, 장비 노드는 하위 클래스의 범위 등으로 설정될 수 있다. 이는 각 노드의 통신 및 컴퓨팅 능력 등을 고려하여 고성능 노드가 큰 경쟁값으로 가상 라우터로 우선적으로 선출될 수 있도록 하기 위함이다.
그런 후, 노드 A는 도 4에 도시된 E-RS 메시지의 'Contention' 필드에 상기 설정한 경쟁값을 삽입하고, E-RS 메시지의 'CF' 플래그를 '1'로 설정하여, 이 E-RS 메시지를 링크 로컬로 내부망[즉 다른 노드들]으로 전송한다(602). 마찬가지로, 노드 A 뿐만 아니라 다른 노드들도 게이트웨이가 존재하지 않는 것을 인지해 이 다른 노드들도 경쟁값 설정을 통해 E-RS 메시지를 내부망으로 전송한다. 그럼, 이하 노드 A가 자신의 E-RS 메시지를 전송하고 다른 노드들 중 노드 B로부터 E-RS 메시지를 수신받은 경우를 대표해서 설명하기로 한다.
노드 A가 노드 B로부터 E-RS 메시지를 수신받으면, 노드 A는 노드 B로부터 수신받은 E-RS 메시지에 포함되어 있는 경쟁값과 자신이 설정한 경쟁값을 비교한다.
상기 경쟁값 비교 결과로, 노드 A의 경쟁값이 노드 B의 경쟁값보다 작으면 상기 노드 A는 이 노드 B의 E-RS 메시지를 내부망의 홉을 통해 다른 노드들로 전달한다. 예컨대, 노드 A의 경쟁값이 노드 B의 경쟁값보다 작기에 자신[노드 A]은 가상 라우터로 선출될 수 없으며 그 대신에 노드 B가 다른 노드들과 경쟁하여 가상 라우터로 선출될 수 있도록 하기 위해 이 노드 B의 E-RS 메시지를 내부망의 다른 노드들에게 전달하는 것이다.
한편, 상기 경쟁값 비교 결과로, 노드 A의 경쟁값이 노드 B의 경쟁값보다 크면 상기 노드 A는 노드 B의 E-RS 메시지를 폐기시키고서[다른 노드들로 미전달] 다른 노드들로부터 E-RS 메시지를 수신받기를 일정 시간 동안 대기한다.
위와 같은 과정을 통해 노드 A는 다른 노드들로부터 E-RS 메시지를 수신받은 경우에 경쟁값 비교 과정을 수행하여 가상 라우터 선출을 위한 경쟁을 수행하며(603), 이하 노드 A의 경쟁값이 다른 노드들의 경쟁값들 보다 가장 크다고 하자.
그러면[노드 A의 경쟁값이 다른 노드들의 경쟁값들 보다 가장 크면], 노드 A는 자신이 내부망에서 가상 라우터로 선출됨을 인지해, 자신이 가상 라우터임을 알리기(광고하기) 위해 노드 A는 도 3에 도시된 E-RA 메시지의 'VR' 플래그를 '1'로 설정하고 'Prefix' 필드에 '0x00'을 삽입하여, 이 E-RA 메시지를 링크 로컬로 내부망으로 전송한다(604). 예컨대, E-RA 메시지의 'VR' 플래그 '1'은 이 E-RA 메시지가 게이트웨이가 아닌 가상 라우터 역할을 수행하는 자신[노드 A]이 보내는 것을 의미하며, E-RA 메시지의 'Prefix' 필드 '0x00'은 자신[노드 A]이 외부망에 연결되어 있지 않기에 글로벌 프리픽스 주소를 할당하지는 못함을 의미하는 것이다.
이후, 가상 라우터로서의 상기 노드 A는 도 5를 참조해 설명한 DAD 과정 수행을 통해 획득한 IP 주소 풀에 저장된 다른 노드들의 링크 로컬 주소를 토대로, 내부망에 새로이 진입하는 노드들에 대해 DAD 과정을 게이트웨이를 대신해 수행하여 중복되지 않는 링크 로컬 주소를 신규 노드들에게 할당하는 과정을 수행한다(605).
한편, 가상 라우터로 선출되지 못한 노드들, 즉 노드 A로부터 E-RA 메시지를 수신받은 노드들은 그 동안 캐싱했던 자신의 IP 주소 풀을 삭제하여 IP 주소 풀에 따른 불필요한 연산을 줄이는 것이 바람직하다.
위와 같이 게이트웨이가 내부망에 존재하지 않는 경우에 특정 노드가 가상 라우터로서 임시 게이트웨이 기능을 수행하는 것으로 DAD 과정을 빠르게 수행할 수 있으며, 아울러 게이트웨이 없이도 노드 간에 링크 로컬 주소를 사용해 내부망 통신 연결을 보장할 수 있음을 확인할 수 있다.
그러다가, 내부망에 게이트웨이가 진입하면, 즉 외부망 연결 기능을 구비한 게이트웨이가 자신이 출현했음을 내부망에 알리기 위해 주지의 RA 메시지 또는 도 3의 'VR' 플래그가 '0'으로 설정된 E-RA 메시지를 내부망에 전송하면, 상기 노드 A는 게이트웨이 존재 사실을 인지해 자신의 IP 주소 풀[즉 내부망의 모든 노드들의 링크 로컬 주소가 담긴 정보]을 유니캐스트 방식 등으로 상기 게이트웨이에게 전송해 넘기며, 노드 A 자신은 IP 주소 풀 삭제 등을 통해 가상 라우터 역할을 종료한다(606, 607).
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨 터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신망에 대한 일실시예 구성도.
도 2는 본 발명에서 제시하는 E-NS(Extended Neighbor Solicitation, 확장 이웃 탐색) 메시지에 대한 일실시예 구성도.
도 3은 본 발명에서 제시하는 E-RA(Extended Router Advertisement, 확장 라우터 광고) 메시지에 대한 일실시예 구성도.
도 4는 본 발명에서 제시하는 E-RS(Extended Router Solicitation, 확장 라우터 탐색) 메시지에 대한 일실시예 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 게이트웨이가 존재하는 경우의 IPv6 주소 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 게이트웨이가 존재하지 않는 경우의 IPv6 주소 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도.

Claims (10)

  1. 무선통신망[이하 '내부망']에서 IPv6 주소를 할당하는 방법에 있어서,
    노드가 링크 로컬 주소를 생성하여 노드 식별자와 상기 생성한 링크 로컬 주소를 E-NS(Extended Neighbor Solicitation) 메시지에 삽입해 상기 내부망으로 전송하는 단계;
    게이트웨이가 상기 노드로부터 상기 E-NS 메시지를 수신받으면 자신이 보유한 제 1 IP 주소 풀을 이용해 상기 노드의 링크 로컬 주소에 대해 주소 중복 검출을 수행하는 단계; 및
    상기 주소 중복 검출 수행 결과를 토대로 상기 게이트웨이가 E-RA(Extended Router Advertisement) 메시지를 이용하여 주소 중복 여부, 링크 로컬 주소 및 글로벌 프리픽스 주소를 상기 노드에게 전송하는 단계
    를 포함하는 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트웨이에서의 주소 중복 검출 수행 과정은,
    상기 노드의 링크 로컬 주소가 상기 제 1 IP 주소 풀에 중복 검출되면, 상기 게이트웨이가 상기 E-RA 메시지에 주소 중복 사실을 설정하고, 상기 제 1 IP 주소 풀로부터 가져온 할당 가능한 링크 로컬 주소를 상기 E-RA 메시지에 삽입하며, 글로벌 프리픽스 주소를 상기 E-RA 메시지에 삽입하여, 상기 E-RA 메시지를 상기 노드를 목적지로 하여 전송하는, 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트웨이에서의 주소 중복 검출 수행 과정은,
    상기 노드의 링크 로컬 주소가 상기 제 1 IP 주소 풀에 중복 검출되지 않으면, 상기 게이트웨이가 상기 노드로부터 받은 링크 로컬 주소를 상기 제 1 IP 주소 풀에 활성화시키고, 상기 E-RA 메시지에 주소 미중복 사실을 설정하고, 글로벌 프리픽스 주소를 상기 E-RA 메시지에 삽입하여, 상기 E-RA 메시지를 상기 노드를 목적지로 하여 전송하는, 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노드의 E-NS 메시지 전송 결과로, 다른 노드로부터 NA(Neighbor Advertisement) 메시지를 수신받으면 상기 노드가 새로운 링크 로컬 주소를 생성하여 새로운 E-NS 메시지를 재전송하며,
    상기 다른 노드가 상기 노드의 새로운 E-NS 메시지에 포함되어 있는 링크 로컬 주소에 대해 중복되지 않으면 가상 라우터 선출을 위해 자신의 제 2 IP 주소 풀에 상기 노드의 링크 로컬 주소를 저장하는, 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 다른 노드는,
    상기 노드를 목적지로 하는 상기 E-RA 메시지를 수신받으면 상기 내부망에 상기 게이트웨이가 존재하는 것으로 인지해 상기 자신의 제 2 IP 주소 풀을 삭제하는, 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법.
  6. 무선통신망[이하 '내부망']에서 IPv6 주소를 할당하는 방법에 있어서,
    노드가 링크 로컬 주소 및 노드 식별자를 포함한 E-NS(Extended Neighbor Solicitation) 메시지를 상기 내부망으로 전송한 결과로, 글로벌 프리픽스 주소가 포함된 E-RA(Extended Router Advertisement) 메시지를 수신받지 못하면 상기 내부망에 게이트웨이가 존재하지 않는 것으로 인지하여 가상 라우터 선출 과정을 시작하는 단계;
    상기 노드가 다른 노드들과의 주소 중복 검출 수행을 통해 링크 로컬 주소의 유일성을 확인한 상태에서, 자신의 경쟁값을 E-RS(Extended Router Solicitation) 메시지에 삽입하여 상기 내부망으로 전송하는 단계;
    상기 노드가 상기 다른 노드들로부터 수신받은 E-RS 메시지에 포함되어 있는 경쟁값과 자신의 경쟁값을 비교하는 단계; 및
    상기 경쟁값 비교 결과로 상기 노드의 경쟁값이 가장 크면, 상기 노드가 글로벌 프리픽스 주소 정보가 없는 E-RA 메시지에 자신이 가상 라우터로 선출된 사실을 설정하여 상기 내부망으로 전송하는 단계
    를 포함하는 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가상 라우터로 선출된 노드가 상기 다른 노드들과의 주소 중복 검출 수행을 통해 획득한 상기 다른 노드들의 링크 로컬 주소를 자신의 IP 주소 풀에 저장한 상태에서, 상기 내부망에 새로이 진입하는 신규 노드들에 대해 상기 자신의 IP 주소 풀을 이용하여 중복되지 않는 링크 로컬 주소를 할당하는 단계
    를 더 포함하는 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가상 라우터로 선출된 노드가 RA(Router Advertisement) 메시지 또는 E-RA 메시지를 수신받으면 상기 내부망에 상기 게이트웨이가 출현한 사실을 인지하는 단계; 및
    상기 가상 라우터로 선출된 노드가 상기 자신의 IP 주소 풀을 상기 게이트웨이에게 전송해 넘기고서 가상 라우터 역할을 종료하는 단계
    를 더 포함하는 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경쟁값은,
    상기 가상 라우터의 선출에 노드들 간에 경쟁하는데 사용되는 정보로서, 각 노드의 통신 및 컴퓨팅 능력이 고려되어 고성능 노드 순으로 큰 경쟁값을 설정하는, 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 노드는, 타 노드로부터 수신받은 E-RS 메시지에 포함되어 있는 경쟁값과 자신의 경쟁값을 비교한 결과로 자신의 경쟁값이 상기 타 노드의 경쟁값보다 작으면 상기 타 노드의 E-RS 메시지를 상기 내부망의 상기 다른 노드들로 전달하고,
    상기 타 노드로부터 수신받은 E-RS 메시지에 포함되어 있는 경쟁값과 자신의 경쟁값을 비교한 결과로 자신의 경쟁값이 상기 타 노드의 경쟁값보다 크면 상기 타 노드의 E-RS 메시지를 폐기시키고서 상기 다른 노드들로부터 E-RS 메시지를 수신받기를 대기하는, 게이트웨이 존재에 비의존적인 IPv6 주소 할당 방법.
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