KR101074777B1

KR101074777B1 - 오버레이 멀티캐스트 네트워크에서 신뢰성 데이터 전송 방법

Info

Publication number: KR101074777B1
Application number: KR1020080125327A
Authority: KR
Inventors: 김성혜; 이창규; 강신각
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2011-10-19
Also published as: KR20100066839A

Abstract

오버레이 네트워크 기반의 멀티캐스팅 방법이 개시된다. 코어 링 연결을 맺고 있는 코어 중계장치들과 코어 중계장치를 루트로하는 트리 구조에 엣지 중계장치들을 포함하는 오버레이 네트워크에서, 코어 중계장치는 일련번호를 포함한 데이터를 자신의 트리의 엣지 중계장치들에게 전송한 후, 그 엣지 중계장치들로부터 수신 확인을 받으면 자신이 저장하고 있는 데이터의 해당 부분을 버퍼에서 삭제하여 신뢰성있게 데이터를 멀티캐스팅 할 수 있다.

Description

오버레이 멀티캐스트 네트워크에서 신뢰성 데이터 전송 방법{Reliable data transmission method in overlay multicast network}

본 발명은 멀티캐스팅 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오버레이 멀티캐스트 네트워크 기반에서 데이터를 멀티캐스팅 방식으로 신뢰성 있게 전송하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 정보통신표준개발지원사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[국가관리번호:2008-P1-09-08K30, 과제명: BcN 전달망 및 서비스 구조 표준개발].

현재 대부분의 인터넷은 일대다 또는 다대다 형태의 통신인 멀티캐스트 통신을 제공하지 않는다. 그러나 인터넷 이용이 증가하고 새로운 서비스들이 출현하면서 인터넷을 통한 멀티캐스트 통신의 필요성이 생기고 있다. 유니캐스트 통신만을 제공하는 현 인터넷에서 멀티캐스트 기능을 추가하기에는 여러 가지 어려움이 따른다. 그래서 유니캐스트 기반의 이터넷에서 멀티캐스트 기능을 제공하기 위해 오버레이 멀티캐스트 방법이 출현하였다.

멀티캐스트 데이터를 전송할 때 데이터를 신뢰성 있게 전달하기 위한 방법으로 TCP 방법이 있고 실시간성 데이터를 전송하기 위한 방법으로 UDP 방법이 있다. 그러나 데이터를 신뢰성 있게 전송하는 TCP 방법은 유니캐스트에서 이용되는 방법으로서 멀티캐스트 데이터를 전송할 때 사용하기는 어렵다. 그래서 멀티캐스트 프로토콜인 RMT(Reliable Multicast Transport)라는 프로토콜이 출현하게 되었다. 그러나 RMT는 멀티캐스트 네트워크에서만 제공되는 방법으로 중계전송 오버레이 멀티캐스트에서는 이용할 수 없다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 서비스의 가입/탈퇴가 빈번한 상위 중계장치에게 멀티캐스트 데이터의 재전송을 요청하는 것이 아니라, 멀티캐스트 고정 중계장치인 코어 중계장치를 통해 멀티캐스트 데이터를 재전송하여 오버레이 멀티캐스트 환경에서 신뢰성있게 데이터를 전송할 수 있도록 하는 멀티캐스팅 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 코어 중계장치에서의 멀티캐스팅 방법의 일 실시예는, 코어 링 연결을 맺고 있는 코어 중계장치들과 상기 코어 중계장치를 루트로하는 트리 구조에 엣지 중계장치들을 포함하는 오버레이 네트워크에서 상기 코어 중계장치에 의한 중계전송 방식의 멀티캐스팅 방법에 있어서, 데이터가 상기 코어 링 연결을 맺고 있는 이웃 코어 중계장치로부터 수신한 데이터가 아니면, 상기 데이터를 상기 코어 링 연결을 맺고 있는 이웃 코어 중계장치들에게 전송하는 단계; 및 자신의 트리 구조에서 직접 연결된 다이렉트 엣지 중계장치가 상기 데이터를 전송한 엣지 중계장치가 아닌 경우에만, 상기 다이렉트 엣지 중계장치로 상기 데이터를 전송하는 단계;를 포함한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 엣지 중계장치에서의 멀티캐스팅 방법의 일 실시예는, 코어 링 연결을 맺고 있는 코어 중계장치들과 상기 코어 중계장치를 루트로하는 트리 구조에 엣지 중계장치들을 포함하는 오버레이 네트워크에서 상기 엣지 중계장치에 의한 중계전송 방식의 멀티캐스팅 방법에 있어서, 일련번호가 포함된 일정 개수의 데이터를 수신하면, 수신한 데이터의 일련번호에 대한 정보를 응답하는 단계; 및 상기 일련번호 중 누락된 번호의 데이터가 있는 경우, 자신이 속한 트리의 루트인 코어 중계장치에게 누락된 번호의 데이터의 재전송을 요청하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 데이터를 멀티캐스트 형태로 전송할 때 고정된 멀티캐스트 에이전트인 코어 중계장치(Core Multicast Agent, 이하 CoreMA)에서 멀티캐스트 데이터의 일부를 저장한다. 엣지 중계장치(Edge Multicast Agent, 이하 EdgeMA)가 손실된 멀티캐스트 데이터를 자신이 속한 CoreMA로부터 수신받고 엣지 트리에 있는 EdgeMA는 특정 일련번호까지 데이터를 수신한 경우 CoreMA에게 수신 확인 메시지를 보내면 CoreMA는 저장하고 있는 멀티캐스트 데이터를 삭제한다. 따라서, 멀티캐스트 데이터 관리 기능을 용이하게 하고 간단하게 하여 중계전송 방식의 오버레이 다대다 멀티캐스트 시스템의 데이터를 신뢰성 있게 전송할 수 있다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 오버레이 네트워크 기반의 멀티캐스팅 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유선 인터넷 환경에서 오버레이 네트워크에 기반하여 다대다 멀티캐스팅 서비스를 제공하는 시스템의 개략적인 모습을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 다대다 멀티캐스팅 서비스를 제공하기 위하여 시스템 구조 를 코어 도메인(Core Domain)과 엣지 도메인(Edge Domain)으로 나눈다.

코어 도메인은 코어 중계장치(Core Multicast Agent, 이하, CoreMA)들(110,112,114,116)로 이루어져 있으며, 전체 멀티캐스트 서비스의 백본(backbone) 역할을 하며, 멀티캐스트 세션에서 고정 중계 장치의 역할을 수행한다. 엣지 도메인은 실제 서비스의 송/수신자인 엣지 중계장치(Edge Multicast Agent, 이하, EdgeMA)들(120-122,130-138,150-154, 160-164)로 이루어져 있다.

코어 도메인에서 CoreMA들(110,112,114,116)는 세션 관리자(Session Manager, 이하 SM)(170)와 링 연결로 이루어진 제어 구조를 가지며, 이 제어 구조를 코어 링(Core Ring)(100)이라고 한다. 엣지 도메인의 제어 구조는 CoreMA를 루트(root) 노드로 하고 EdgeMA를 자식 노드로 하는 트리 형태이며, 이러한 구조를 엣지 트리(Edge Tree)라고 한다.

엣지 도메인에서 멀티캐스트 영역(140) 내에 존재하는 EdgeMA들 중 어느 하나를 헤드 중계장치(Head Multicast Agent, 이하 HMA)(132)로 선출하고, HMA(132)만이 엣지 트리에 가입한다. HMA(132)를 제외한 멀티캐스트 영역에 존재하는 다른 EdgeMA들(134,136,138)은 HMA(132)를 통해서 데이터를 송/수신한다.

데이터를 송신하는 중계장치(Multicast Agent, 이하 MA)는 전송하는 데이터에 식별자와 일련 번호를 포함시켜 전송한다. 데이터를 수신하는 MA는 수신한 데이터의 일련 번호를 검사하여 수신하지 못한 데이터가 확인되면 CoreMA에게 수신하지 못한 데이터를 재요청하여 다시 수신한다.

도 2는 도 1에 도시된 시스템에서의 다대다 멀티캐스팅 서비스의 일 예를 도 시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 만약 기 존재하지 않은 세션에 대한 데이터를 송신하려고 하는 EdgeMA(130)는 SM(170)을 통해 세션을 생성한 후 해당 사실을 공지한다. 세션 공지 방법은 웹을 통한 공지 또는 이메일을 이용한 공지 등의 방법을 이용할 수 있다. 자신이 기 가입하고 있는 특정 세션의 타 가입자들에게 데이터를 송신하려고 하는 경우에는 이와 같은 세션 생성 및 공지 절차가 필요하지 않다.

데이터를 송신하는 EdgeMA(130)는 자신이 속한 엣지 트리를 관리하는 CoreMA(112)에게 데이터를 송신하고, 만약 자신에게 direct CMA(Child Multicast Agent)가 있다면 CMA에게도 데이터를 송신한다. 도 2의 경우 EdgeMA(130)는 direct CMA(132)를 가지고 있으므로 해당하는 MA(132)에게도 데이터를 송신한다.

EdgeMA(130)로부터 데이터를 수신한 CoreMA(112)는 자신과 코어 링 커넥션을 맺고 있는 인접 CoreMA들(110,114)에게 상기 수신한 데이터를 송신하고 자신이 관리하고 있는 엣지 트리의 direct CMA(130)가 데이터의 송신자인지 확인하여, direct CMA(130)가 데이터의 송신자가 아닌 경우에만 데이터를 direct CMA(130)에게 포워딩한다. 도 2의 경우 direct CMA(130)가 데이터 송신자이므로 CoreMA(112)는 direct CMA(130)에게 데이터를 송신하지 않는다. 즉 데이터를 트리의 하위로 포워딩할 때 데이터 송신자 MA(130)에게는 데이터를 포워딩하지 않음으로써 불필요한 데이터 송신을 방지할 수 있다.

코어 링 연결을 통해 데이터를 수신한 다른 EdgeMA들(110,114)는 또한 자신의 direct CMA(120,150)에게 각각 데이터를 포워딩하며, 이때 자신의 direct CMA(120,150)가 데이터의 송신자인지 확인한 후에 데이터 송신자가 아닌 경우에만 데이터를 포워딩한다. 이러한 방식으로 데이터를 각 엣지 트리의 최하단(122,152,154)까지 전달될 수 있다.

데이터를 수신한 CoreMA(112)가 코어 링 커넥션을 맺고 있는 인접 CoreMA(110,114)에게 수신한 데이터를 송신할 때, 초기 송신 CoreMA(112)를 제외한 모든 CoreMA(110,114,116)는 단방향으로만 데이터를 전송한다. 따라서, 본 실시예에서는 데이터 송신 EdgeMA(130)와 연결된 CoreMA(112)를 제외한 CoreMA들(110,114,116)은 데이터를 단방향으로만 전송한다. 즉 자신에게 데이터를 포워딩한 CoreMA(112)에게는 데이터를 다시 송신하지 않는다. 또한 최초 송신 CoeMA가 아닌 CoreMA(116)는 자신이 전송할 방향의 Next Hop이 CoreMA가 아니라 SM(170)인 경우에도 데이터를 전송하지 않는다. 따라서 코어링 구조에서 루프를 방지할 수 있다.

멀티캐스트 영역(140)의 HMA(132)는 수신한 데이터를 멀티캐스트 LAN 상의 다른 MA들(134,136,138)에게 송신한다. 따라서 멀티캐스트 영역(140)에서 HMA(132)를 제외한 MA들(134,136,138)은 엣지 트리에 가입하지 않아도 데이터를 수신할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 유선 인터넷 환경에서 오버레이 네트워크에 기반한 다대다 멀티캐스팅 서비스를 위한 EdgeMA가 세션에 가입한 후의 흐름도이다.

도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 신뢰적 전송을 위해 CoreMA(114)는 일정한 양의 버퍼를 가지고 있다. 송신 EdgeMA(130)로부터 송신된 데이터를 송신측 CoreMA(112)로부터 받으면 CoreMA(114)는 해당 데이터를 버퍼에 저장하고, 자신의 엣지 트리로 데이터를 전송한다. 그 엣지 트리의 각 EdgeMA들(150,152,154)은 자신이 수신한 데이터에 대한 응답을 보낸다. 즉 EdgeMA들(150,152,154)은 기 정의된 수 만큼의 데이터를 수신할 때마다 어디까지 수신했는지에 대해 응답한다. 본 실시 예에는, EdgeMA들(150,152,154)이 10개의 데이터를 수신할 때마다 응답을 하는 경우이다. 응답을 받은 CoreMA(114)는 수신 버퍼의 공간을 비우는데, 이때 응답을 받은 부분에 해당하는 버퍼를 바로 비우지 않고, 현 응답 이전에 받은 응답에 해당하는 버퍼의 공간을 비운다. 예를 들어, CoreMA(114)는 Ack(10)(즉, EdgeMA가 1-10까지 일련번호의 데이터를 수신완료하였음을 나타냄)을 수신할 때 1-10의 데이터를 버퍼에서 비우는 것이 아니라 Ack(20)(1-20까지의 데이터 수신완료를 나타냄)을 수신할 때 Ack(10)에 해당하는 버퍼의 데이터 1-10을 비운다. 이는 엣지 트리의 EdgeMA들(150,152,154)로부터 재송신 요청을 받을 경우 빠른 재송신을 하기 위함이다.

도 4는 본 발명에 따른 유선 인터넷 환경에서 오버레이 네트워크에 기반한 다대다 멀티캐스팅 서비스를 위한 EdgeMA가 엣지 트리 내에서 부모 MA를 변경하는 경우의 흐름도이다.

도 2 및 도 4를 함께 참조하면, 제3 EdgeMA(154)가 1-10까지의 데이터를 수신한 후 CoreMA(114)로 부모 MA를 변경하면, 이 과정에서 제3 EdgeMA(154)는 데이터 11-15를 수신하지 못하고 부모 변경 후에 CoreMA(114)로부터 데이터 16-25를 수신한다. 제3 EdgeMA(154)는 CoreMA(114)에게 해당하는 데이터의 재송신을 요청하 고, 이러한 요청에 대해 CoreMA(114)는 자신이 가지고 있는 데이터라면 해당하는 부분을 직접 제3 EdgeMA(154)에게 재송신한다. 이러한 재송신은 유니캐스트를 통해 직접 송수신자간에 전송한다. 제3 EdgeMA(154)는 성공적인 수신 후에 데이터 11-20을 수신완료하였다는 Ack(20)을 송신하고, 모든 EdgeMA(150,152,154)로부터 Ack(20)을 수신한 CoreMA(114)는 데이터 1-10을 버퍼에서 제거한다.

도 5는 본 발명에 따른 유선 인터넷 환경에서 오버레이 네트워크에 기반한 다대다 멀티캐스팅 서비스를 위한 EdgeMA가 다른 엣지 트리의 MA로 부모 MA를 변경하는 경우의 흐름도이다.

도 2 및 도 5를 함께 참조하면, 제3 EdgeMA(154)는 부모 MA를 제1 CoreMA(112)로 변경하여 자신이 속한 엣지 트리에서 제1 CoreMA(112)를 루트로 하는 엣지 트리로 이동한다. 이동하는 과정에서 제3 EdgeMA(154)는 데이터 17-21을 수신하지 못하고 이동 완료 후에 제1 CoreMA(112)로부터 데이터 22-30을 수신한다. 따라서 제3 EdgeMA(154)는 자신이 속한 엣지 트리의 제1 CoreMA(112)에게 해당 데이터의 재송신을 요청하고 요청을 받은 제1 CoreMA(112)는 해당하는 데이터를 재송신한다. 재전송된 데이터를 수신한 제3 EdgeMA(154)는 데이터 11-20의 수신에 대한 응답인 Ack(20)을 보내지만 제1 CoreMA(112)는 이미 해당하는 데이터를 버퍼에서 삭제한 상태이므로 이 응답에 대해 어떠한 동작도 수행하지 않는다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

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 발명에 따른 유선 인터넷 환경에서 오버레이 네트워크에 기반하여 다대다 멀티캐스팅 서비스를 제공하는 시스템의 개략적인 모습을 도시한 도면,

도 2는 도 1에 도시된 시스템에서의 다대다 멀티캐스팅 서비스의 일 예를 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 유선 인터넷 환경에서 오버레이 네트워크에 기반한 다대다 멀티캐스팅 서비스를 위한 EdgeMA가 세션에 가입한 후의 흐름도,

도 4는 본 발명에 따른 유선 인터넷 환경에서 오버레이 네트워크에 기반한 다대다 멀티캐스팅 서비스를 위한 EdgeMA가 엣지 트리 내에서 부모 MA를 변경하는 경우의 흐름도, 그리고,

Claims

코어 링 연결을 맺고 있는 코어 중계장치들과 상기 코어 중계장치를 루트로하는 트리 구조에 엣지 중계장치들을 포함하는 오버레이 네트워크에서 상기 코어 중계장치에 의한 중계전송 방식의 멀티캐스팅 방법에 있어서,

데이터가 상기 코어 링 연결을 맺고 있는 이웃 코어 중계장치로부터 수신한 데이터가 아니면, 상기 코어 중계장치는 상기 데이터를 상기 코어 링 연결을 맺고 있는 이웃 코어 중계장치들에게 전송하는 단계; 및

자신의 트리 구조에서 직접 연결된 다이렉트 엣지 중계장치가 상기 데이터를 전송한 엣지 중계장치가 아닌 경우에만, 상기 코어 중계장치는 상기 다이렉트 엣지 중계장치로 상기 데이터를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스팅 방법.
제 1항에 있어서,

상기 데이터가 상기 코어 링 연결을 맺고 있는 이웃 코어 중계장치로부터 수신한 데이터이면, 상기 데이터가 수신한 방향과 반대 방향의 코어 링 연결을 맺고 있는 이웃 코어 중계장치로만 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스팅 방법.
제 1항에 있어서,

중계한 데이터를 상기 코어 중계장치의 버퍼에 저장하는 단계; 및

자신의 트리 구조의 모든 엣지 중계장치들로부터 일정 개수의 데이터 수신이 완료되었다는 메시지를 수신하면, 상기 코어 중계장치는 상기 버퍼에서 중계한 데이터의 일부를 삭제하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스팅 방법.
제 3항에 있어서, 상기 삭제하는 단계는,

상기 모든 엣지 중계장치들로부터 일정 개수의 데이터 수신이 완료되었다는 메시지를 수신하면, 이전에 수신된 데이터 수신 완료 메시지에 해당하는 데이터를 상기 버퍼에서 삭제하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스팅 방법.
제 1항에 있어서,

멀티캐스트 도메인을 구성하는 엣지 중계장치들 중 특정 하나의 엣지 장치만이 상기 트리 구조의 노드로 참여하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스팅 방법.
코어 링 연결을 맺고 있는 코어 중계장치들과 상기 코어 중계장치를 루트로하는 트리 구조에 엣지 중계장치들을 포함하는 오버레이 네트워크에서 상기 엣지 중계장치에 의한 중계전송 방식의 멀티캐스팅 방법에 있어서,

일련번호가 포함된 일정 개수의 데이터를 수신하면, 상기 엣지 중계장치는 수신한 데이터의 일련번호에 대한 정보를 응답하는 단계; 및

상기 일련번호 중 누락된 번호의 데이터가 있는 경우, 상기 엣지 중계장치는 자신이 속한 트리의 루트인 코어 중계장치에게 누락된 번호의 데이터의 재전송을 요청하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스팅 방법.
제 6항에 있어서,

데이터의 전송 중 자신이 부모 노드를 다른 엣지 중계장치나 다른 코어 중계장치로 변경하여 누락된 일련번호의 데이터가 있는 경우, 상기 엣지 중계장치는 상기 누락된 일련번호의 데이터를 변경된 부모 노드에게 재전송을 요청하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스팅 방법.
제 6항에 있어서,

멀티캐스트 도메인의 엣지 중계장치로서 상기 데이터를 수신하면, 상기 엣지 중계장치는 상기 데이터를 상기 멀티캐스트 도메인 내의 다른 엣지 중계장치들에게 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스팅 방법.