KR101083444B1

KR101083444B1 - 이더넷 수동 광 통신망에서 ｌ3-어웨어 스위칭을 하는 방법및 장치

Info

Publication number: KR101083444B1
Application number: KR1020067019875A
Authority: KR
Inventors: 더블유. 에드워드 바디; 러셀 스미스
Original assignee: 테크노버스, 인크.
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2011-11-14
Also published as: JP4575439B2; US20050243837A1; US7443850B2; CN101243647A; JP2008507159A; WO2005104738A3; US20090047018A1; WO2005104738A2; US8064442B2; KR20070032630A

Abstract

본 발명의 일 실시예는 이더넷 수동 광 통신망(EPON)에서 레이어 3(L3) 어웨어 스위칭을 수행 시스템을 제공하며, 상기 이더넷 수동 광 통신망은 중앙 노드와 하나 이상의 원격 노드를 포함한다. 동작 동안에, 상기 시스템은 상기 원격 노드의 논리적 링크 표시부와, 상기 원격 노드에 연결된 가입자 매체 접근 제어(MAC) 주소와 가입자에 대한 IP 주소 사이의 대응 관계를 나타내는 한 세트의 매핑 정보를 포함한다. IP 주소를 포함하는 패킷을 수신시에, 상기 시스템은, 상기 매핑 정보 및 상기 패킷에 포함된 IP 주소에 따라, 논리적 링크 표시부를 상기 패킷에 선택적으로 부가하여, 하나의 원격 노드만이 상기 패킷을 수신하도록 한다.

Description

이더넷 수동 광 통신망에서 Ｌ3-어웨어 스위칭을 하는 방법 및 장치{Method and Apparatus for L3-Aware Switching in an Ethernet Passive Optical Network}

본 발명은 통신망에서의 패킷 스위칭에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 이더넷 수동 광 통신망에서의 패킷 스위칭을 하는 방법 장치에 관한 것이다.

인터넷 통신량 증가에 보조를 맞추기 위해, 실질적으로 기간망의 용량을 증가시키기 위한 광섬유 및 광 전송 장치가 다양하게 개발되고 있다. 그러나, 기간망에서의 이러한 용량 증가에는 대응하는 접속망(access network)의 용량 증가가 동반되지 않는다. 따라서, 디지털 가입자 라인(DSL:Digital subscriber Line) 및 케이블 모뎀(CM)과 같은 광대역 접속 응용 소프트웨어들에 관하여, 현재의 접속망들에 제공되는 제한된 대역폭이 여전히 남아있으므로 최종 사용자들에게 높은 대역폭을 전달하는데 심각한 병목 현상이 발생한다.

현재 개발되는 서로 다른 기술들 사이에서, 이더넷 수동 광 통신망(EPONs)이 차세대 접속망으로 가장 각광을 받고 있다. EPONs는 유비쿼터스 이더넷 기술을 저렴함 수동 광학에 조합한다. EPONs는 이더넷의 간편함과 가변성과 더불어 수동 광학의 비용 효율성 및 높은 수용성을 제공한다. 광섬유의 높은 대역폭 때문에, EPONs는 광대역 음성, 데이터 및 비디오 트래픽을 동시에 전달할 수 있다. 이렇게 집적된 서비스들은 DSL 이나 CM 기술을 제공하기가 어렵다. 더욱이, EPONs은 인터넷 프로토콜(IP) 트래픽에 더 적합하다. 왜냐하면, 이더넷 프레임들은 가동되지 않은 IP 패킷들은 서로 다른 사이즈로 캡슐화하기 때문이다. 반면에, ATM 수동 광 통신망(APONs)은 고정된 크기의 ATM 셀들을 이용하며, 패킷 분할 및 재조립을 필요로 한다.

일반적으로, EPONs는 망의 "퍼스트 마일"에 위치하며, 망의 퍼스트 마일은 서비스 제공자의 중앙국과 회사 또는 지역 가입자들 사이의 접속 가능성을 제공한다. 이러한 퍼스트 마일 망은 지역적인 지점 대 다지점(point-to-multipoint) 망이며, 중앙국은 다수의 가입자들에게 서비스를 제공한다. 전형적인 트리 토폴러지 EPON에서, 하나의 광섬유는 중앙국을 수동 광 결합기에 결합하고, 수동 광 결합기는 다운스트림 광 신호들을 사용자들(가입자들)에게 배분한다. 광 결합기는 또한 가입자들로부터의 업스트림 신호들을 조합한다(도 1 참조).

EPON에서의 전송은 일반적으로 광학 라인 터미널(OLT)와 광학 망 유닛(ONUs) 사이에서 이루어진다(도 2 참조). OLT는 일반적으로 중앙국에 존재하며, 광 접속망을 외부 망(예, 반송파 망)과 결합한다. ONU는 커브(연석)이나 최종 사용자 위치에 배치될 수 있으며, 광대역 음성, 데이터, 그리고 비디오 서비스들을 제공할 수 있다. ONU는 일반적으로 일 곱하기 엔(1×N) 수동 광 결합기로서, 단일 광 링크를 통해 OLT에 연결된다. (복수의 광 결합기들이 직렬로 연결될 수 있음을 주의한다). 이러한 구조는 광섬유의 개수 및 하드웨어 양을 현저한 절감효과를 가진다.

EPON 내의 통신은 다운스트림 트래픽(OLT로부터 ONUs로)과 업스트림 트래 픽(ONUs로부터 OLT로)으로 구분된다. 업스트림 방향에서, ONUs는 채널 용량과 자원들을 공유하며 이는 수동 광 결합기를 OLT에 연결하는 링크가 단지 하나 존재하기 때문이다. 다운스트림 방향에서, 1×N 수동 광 결합기 때문에, 패킷들이 OLT에 의해 모든 ONUs로 동보(broadcast)되며, 이어서 수신자 ONUs에 의해 패킷들이 추출된다. 각각의 망 장치들은 지역 링크 ID(LLID)를 IEEE 802.3ah에 따라 할당받는다. 다운스트림 패킷은 OLT에서 처음으로 가공된다. OLT에서 패킷은 수신자의 LLID를 입력받는다. 이어서, 다운스트림 패킷은 ONUs로 전송된다. 패킷이 모든 ONUs로 동보될지라도, 패킷의 LLID와 일치하는 LLID를 가지는 ONUs만이 패킷을 수신하게 된다. 따라서, OLT는 적절한 LLIDs를 패킷들에 부가하여 패킷들을 선택한다. 동보 또는 멀티캐스트가 필요한 특정한 경우에, OLT는 대응하는 동보/멀티캐스트 LLID를 다운스트림 패킷에 부가하여 ONUs들이 패킷을 수신하도록 한다.

보안 및 비용면에서 효율적인 EPON의 설계하려는 시도들 중 하나는 불필요한 동보 패킷들을 제거하는 것이다. 불필요한 동보 패킷들은 EPON 내에 존재한다. 왠냐하면, IP 레이어 기능들(레이어-3 이나 L3 기능들로 불리기도 함)을 수행하는데 이용되는 특정 패킷들이 정의되어 IP 레이어(예, 주소 결정 프로토콜(ARP:address resolution protocol) 패킷 또는 동적 호스트 설정 통신 규약 (DHCP:dynamic host configuration protocol) 패킷)의 동보 패킷들이 되기 때문이다. 종래의 EPON에서, OLT는 일반적으로 레이어-2(L2) 장치로 간주하며 L3 기능성들에 대해 투명하다. 따라서, L3 동보 패킷은 일반적으로 OLT에 의해 EPON 내의 모든 ONUs로 동보된다. 이는 서로 다른 ONUs는 각각 다른 가입자를 동반할 수 있으므로, 보안 문제를 일으키 며, 악의적인 가입자가 다른 가입자의 IP 주소를 바꾸는 등, IP 레이어에서의 보안을 훼손할 수 있다.

따라서, EPON에서의 이러한 보안 위험을 감소하는 방법 및 장치가 필요하다.

이 실시예의 변형 예에서, 상기 논리적 링크 표시부를 상기 패킷에 선택적으로 부가하는 단계는, 상기 패킷에 포함된 상기 IP 주소가 상기 원격 노드의 상기 논리적 링크 표시부에 대응하는 것을 상기 매핑 정보가 나타내는 경우에, 상기 패킷에 상기 원격 노드의 논리적 링크 표시부를 부가하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 매핑 정보가 상기 패킷에 포함된 IP 주소와 원격 노드의 상기 논리적 링크 표시부 사이에 대응관계가 없음을 나타내는 경우에, 상기 시스템은 상기 패킷을 폐기한다.

이 실시예의 변형 예에서, 상기 패킷은 주소 결정 프로토콜(ARP) 요청 패킷이다. 이 변형 예에서, 상기 논리적 링크 표시부를 상기 패킷에 선택적으로 부가하는 단계는, 상기 매핑 정보가 상기 ARP 요청 패킷에 포함된 목표 IP 주소가 상기 원격 노드의 논리적 링크 표시부에 대응하는 것을 나타내는 경우에, 상기 ARP 요청 패킷에 원격 노드의 상기 논리적 링크 표시부를 부가하는 단계를 포함한다.

이 실시예의 변형 예에서, 상기 패킷은 상기 ARP 요청 패킷이고, 그리고 상기 시스템은, 상기 ARP 요청 패킷에 포함된 상기 목표 IP 주소에 대응하는 사용자 MAC 주소를 이용하여 상기 ARP 요청에 응답함으로써, 상기 ARP 요청 패킷을 상기 원격 노드들 중 하나에 재전송한다.

이 실시예의 변형 예에서, 상기 시스템은 IP 주소의 설정이 원격 노드의 논리적 링크 표시부와 가입자 MAC 주소 중 어느 하나 또는 양쪽 모두에 정적으로 매핑되도록한다.

이 실시예의 변형 예에서, 상기 시스템은 상기 가입자와 동적 호스트 설정 프로토콜(DHCP) 서버 간의 하나 이상의 DHCP 메시지들을 관찰함으로써, 원격 노드의 논리적 링크 표시부와 상기 원격 노드에 연결된 가입자의 IP 주소와 상기 가입자에 대한 MAC 주소 사이의 대응관계를 설정한다.

추가 변형 예에서, 상기 시스템은 DHCP 응답 메시지를 상기 DHCP 요청 가입자가 연결된 상기 원격 노드에만 재전송하여, 상기 DHCP 메시지를 상기 EPON의 여러 원격 노드에 동보하는 것을 방지하고 IP 변경과 관련된 보안 위험을 감소시킨다.

추가 변형 예에서, 상기 시스템은 상기 사용자 및 상기 원격 노드 중 어느 하나에 연관된 IP 주소들의 개수가 상한에 도달한 후에, 상기 사용자 또는 상기 원격 노드의 DHCP 요청을 폐기함으로써, 상기 사용자 또는 상기 원격 노드에 연관된 IP 주소의 개수를 제한한다.

이 실시예의 변형 예에서, 상기 시스템은 DHCP 요청 메시지에 중앙 노드 및 원격 노드의 논리적 링크 표시부를 부가하여 DHCP 서버가 상기 DHCP 요청 메시지를 보낸 EPON을 결정하도록 한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 중앙 노드 및 하나 이상의 원격 노드를 포함하는 EPON 에서 L3-어웨어 스위칭을 수행하는 시스템을 제공한다. 동작 동안에, 상기 원격 노드에서, 상기 시스템은 상기 원격 노드에 연결된 하나 이상의 가입자들과 연관된 IP 주소들의 목록을 보관한다. 상기 패킷의 소스 IP 주소가 가입자에 대응하는 상기 IP 주소와 일치하는 경우에 상기 시스템은 상기 가입자로부터의 패킷을 재전송한다. 또한, 상기 시스템은 상기 패킷의 상기 소스 IP 주소가 가입자에 대응하는 상기 IP 주소와 일치하지 않는 경우에 상기 가입자로부터 패킷을 폐기한다.

도 1은 중앙국 및 다수의 가입자들이 광 섬유 및 수동 광 스플리터를 통해 연결되는 수동 광 통신망을 나타내는 도면이다.

도 2는 노말 동작 모드의 EPON을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 OLT에 의해 선택되는 L3-어웨어를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 IP 주소, LLIDs와 가입자 MAC 주소 사이의 대응 관계를 지시하는 매핑 표를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 가입자의 IP 주소와, MAC 주소와 대응하는 ONU LLID 간의 매핑에 대한 정적 설정 및 동적 학습을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 ARP 요청에 응답하는 OLT의 프로세스를 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 목표 ONU에 대한 ARP 요청을 전송하는 OLT의 프로세스를 나타내는 도면이다.

다음의 설명은 본 발명이 속하는 분야의 당업자가 본 발명을 이용할 수 있도록 하기 위한 것으며, 구체적인 응용예와 필수 구성요소들을 포함한다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 변화가 가능함은 물론이다. 따라서, 도시된 본 발명의 실시예에 의해 본 발명을 제한하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 여기에 기술된 원리 및 특징들을 포함하는 가장 넓은 범위로 해석되어야 한다.

본 출원에서 기재한 데이터 구조 및 코드는 일반적으로 컴퓨터로 판독가능한 저장 매체에 저장되며, 컴퓨터 시스템에 의해 사용되는 컴퓨터 판독형 저장 매체는 코드 및/또는 데이터를 저장할 수 있는 모든 장치나 매체일 수 있다. 이는 다음에 제한되지는 않으나, 주문형 반도체들(ASICs), 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGAs), 반도체 메모리, 광 드라이브, 자기 테이프, 컴팩트 디스크(CDs) 및 와Dd 같은 자기 및 광 저장 장치, 그리고 전송 매체에 구현된 컴퓨터 명령 신호들(신 호들이 변조되는 반송파 파장을 포함하거나 포함하지 않음)을 포함한다.

수동 광 통신망 기술

도 1은 광 섬유 및 수동 광 스플리터(종래 기술)를 통해 중앙국과 다수의 가입자가 트리 토폴로지를 형성하는 수동 광 통신망을 나타낸다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 복수의 가입자들은 광 섬유와 수동 광 스플리터(102)를 통해 중앙국(101)에 연결된다. 수동 광 스플리터(102)는 최종 사용자 지역 가까이에 배치되어, 초기 광 섬유 설치 비용을 최소화한다. 중앙국은 ISO에 의해 동작하는 도심 지역 통신망과 같은 외부 통신망에 연결된다.

EPON 의 노말 동작 모드

도 2는 노말 동작 모드에서의 EPON을 도시한다. ONU는 일반적으로 하나 이상의 통신망으로 연결된 장치들(퍼스널 컴퓨터, 전화, 비디오 장치, 통신망 서버 등)을 수반한다. ONU는 IEEE 802.3 표준에 정의된 바와 같이, 지역 링크 식별기(LLID)를 이용하여 자신을 식별하도록 할 수 있다. 임의의 시간에 ONU들이 EPON에 참여하도록 하기 위해, EPON은 두 개의 동작 모드를 가진다. 동작 모드는 노말 동작 모드와 디스커버리(초기화) 모드이다. 노말 동작 모드는 전송 기호가 모든 초기화된 ONU들에게 할당되는 규칙적인 업스트림 데이터 전송을 허용한다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 다운스트림 방향에서, OLT(201)는 다운스트림 데이터를 ONU1(211), ONU2(212), 및 ONU3(213)으로 동시에 전송한다(동보, broadcast). ONU들은 동일한 다운스트림 데이터의 복사본을 수신하며, 각각의 ONU는 자신에게 정해진 데이터만을 대응하는 사용자들에게 선택적으로 재전송한다. 대 응하는 사용자들은 각각 사용자 1(221), 사용자 2(222), 사용자 3(223)이다.

업스트림 방향에서, OLT(201)는 먼저 스케쥴링을 하고 ONU의 서비스 레벨 보증서에 따라 각각의 ONU에게 전송 창을 할당한다. 전송 시간 슬롯 내에 있지 않은 경우에, ONU는 일반적으로 사용자로부터 받은 데이터를 버퍼링한다. 스케줄링된 전송 시간 슬롯에 이르면, ONU는 버퍼링된 사용자 데이터를 할당된 전송 창 내에서 전송한다.

모든 ONU가 업스트림 데이터를 OLT의 스케줄에 따라 교대로 전송하기 때문에, 업스트림 링크의 용량이 충분히 사용될 수 있다. 그러나, 스케줄링을 적절히 하기 위해, OLT는 새로이 참여한 ONU를 발견하고 초기화할 필요가 있다. 발견 동작 동안에, OLT는 전송 스케줄링에 절대적으로 필요한 정보(예, ONU의 왕복 전파 딜레이, 매체 접근 제어(MAC) 주소, 서비스 레벨 동의서 등)를 수집할 수 있다.

EPON 에서의 L3 어웨어 스위칭

일반적인 EPON에서, OLT는 유니캐스트 또는 동보 LLID를 각각의 패킷에 부가하여 다운스트림 패킷들을 선택한다. 만일 OLT가 가입자가 연결된 ONU의 LLID를 알고 있다면, OLT는 가입자의 매체 접속 주소에 근거한 패킷에 적절한 유니캐스트 LLID를 부가하여 가입자에게 정해진 다운스트림 패킷을 선택할 수 있다. 만일 다운스트림 패킷의 정해진 매체 접속 주소가 OLT에 알려지지 않은 경우에는, OLT는 일반적으로 동보 LLID를 패킷에 부가하여 모든 ONU들에게 패킷을 재전송한다.

동보 패킷들은 ARP와 DHCP 같은 L3 응용물들에 공통이다. 일반적으로, 종래의 OLT는 이러한 IP 패킷들을 모든 ONU들에 무조건 동보한다. 왜냐하면, OLT는 일 반적으로 L2 장치로 간주하고 L3 응용물들에 투명하다고 여기기 때문이다. 이러한 설정은 구현하기가 간단함에도, IP 공격에 대하여 그리 안전하지는 않다. 예를 들어, 단일 ONU에 연결된 단일 가입자에 대한 것임에도 불구하고, 외부 통신망의 ARP 요청은 모든 ONU들에 동시에 전송될 수 있다. ARP 요청이 모든 ONU들에게 동시에 전송되는 경우에, 불량 가입자가 다른 가입자에 속한 ARP 요청에 포함된 목표 IP 주소를 볼 수 있다. 이어서, 이러한 불량 가입자는 이러한 ARP 요청 메시지에 응답하여 이와 같은 IP 주소를 변경할 수 있다.

유사한 보안 위험이 DHCP 응용물에 존재한다. 종래에는, DHCP 서버는, 요청 가입자에 할당된 IP 주소를 포함하는 동보 패킷을 이용하여 가입자의 DHCP 요청에 응답한다. 만일 OLT가 이러한 DHCP 응답을 무조건 동보하는 경우에, 동일한 EPON에 있는 불량 가입자가 승인된 IP 주소를 가로챌 수 있다.

전에 언급한 보안 위험 때문에, 특정 IP 패킷들의 불필요한 동보를 피하는 것이 바람직하다. 한 가지 가능한 해결책은, IETF RFC 2516에 기술된 DSL 네트워크에 사용되는 이더넷(PPPoE)에 대한 지점 대 지점(Point to point) 어프로치(approach)와 유사하다. 이러한 해결책은 일반적으로 각 가입자를 인증하는 원격 접속 서버를 필요로 한다. PPPoE가 저속 DSL 통신망에서 잘 동작하며, EPON과 같은 고속 접속망에 적합하지 않다. 이는 EPON의 용량이 DSL 통신망보다 매우 크기 때문이며, EPON은 현저하게 많은 수의 가입자들에게 서비스를 공급할 수 있다. 따라서, 원격 접속망은 저렴한 비용 및 변경 가능한 방법으로 가입자들의 모든 요청을 처리할 수는 없다.

다른 어프로치는 별개의 가상 LAN(VLAN:Virtual Local Area Network)을 모든 가입자에게 공급하는 것이다. 이러한 해결책은 적은 수의 고급 업무용 최종 사용자에 적합하다. 그러나, 이는 많은 수의 지역 가입자들에 대해서는 비용면이나 가변성 면에서 효율적이지 않다. 많은 수의 VLAN들을 공급하는 것은 에지 라우터, 게이트웨이 및 비디오 서버와 같은 중앙 통신망 장치에 큰 부담이 된다. 중앙 네트워크 장치의 일부가 VLAN 트래픽을 다루기 때문에, 모든 VLAN의 상태 정보를 보관할 필요가 종종 발생한다. 따라서, 많은 수의 VLAN은 그 성능이 악화된다.

L3 보안 위험을 경감하는 더욱 바람직한 해결책은 EPON 내에서 L3-어웨어 스위칭을 수행하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, EPON 내의 다운스트림 및 업스트림 IP 트래픽을 모니터링하고, IP 패킷에 포함된 정보의 스위칭(선택) 결정을 하는 데 사용한다. 이러한 어프로치에 의하면, 추가적인 서버(PPPoE에 사용되는 원격 접속 서버)가 노말 동작에 필요하지 않으며, 중앙 통신망 장치에 과중한 부담이 가해지지 않는다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 OLT에 의한 L3-어웨어 스위칭을 나타내는 도면이다. 다운스트림 IP 패킷(301)이 OLT(300)에 도달하면, OLT(300)는 패킷(301)에 포함된 IP 주소 정보를 읽고, 적절한 LLID를 패킷(301)에 할당한다. 룩업 엔지(310)은 어떤 LLID가 패킷(301)에 부가되어야 하는지를 결정하는 중요한 룩업 절차를 수행한다.

따라서, 룩업 엔진(310)은 매핑 표에 따라 스위칭(선택) 결정을 한다. 매핑 표는 IP 주소와 ONU의 LLID와 그리고 사용자의 MAC 주소 사이의 대응 관계를 나타 낸다. 이 경우에, 패킷(301)이 일반적인 동보 IP 패킷(예, ARP 요청 패킷이나 DHCP 긍정 응답 패킷)이면, OLT(300)는 유니캐스트 LLID를 사용하여 정확한 수신 가입자에 제공되는 하나의 ONU에게만 패킷(301)을 재전송한다.

룩업 엔진(310)이 패킷(301)에 LLID를 할당하는 경우에, 룩업 엔지(310)은 선입선출(FIFO) 대기열 패킷(301)이 패킷(301)의 서비스 품질(QoS) 레벨에 따라 저장될 것인지 여부를 함께 결정한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 FIFO 대기열은 전송되지 전의 다운스트림 패킷들을 저장한다. 스케줄러(330)은 규칙적으로 각각의 FIFO 대기열로부터 패킷들을 인출하여 ONU들에 패킷 다운스트림을 전송한다. 각각의 FIFO 대기열에 작용하는 주파수를 조절하여, 스케줄러(330)가 서비스 레벨 계약(SLA)에 따른 다른 서비스 품질을 구현할 수 있다. 패킷(301)이 모든 ONU들에게 동보될 때, 패킷(301)에 포함되는 LLID와 일치하는 LLID를 가지는 ONU 만이 패킷(310)을 수신하게 된다. 따라서, LLID를 가지는 패킷에 라벨을 붙이고 전절한 FIFO 대기열에 패킷을 저장하여, 룩업 엔진(310)이 스위칭 기능을 수행하고 동시에 패킷의 서비스 품질 요구를 만족하시킨다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, IP 주소와 LLID들과 가입자 MAC 주소 사이의 대응관계를 나타내는 매핑 표를 나타낸다. 이 실시예에서, 매핑 표(400)는 세 개의 열들을 포함한다. 열(402)은 가입자에게 할당된 IP 주소를 포함하며, 열(403)은 가입자의 MAC 주소를 그리고 열(404)은 가입자에 대응하는 ONU의 LLID들을 포함한다.

예를 들어 ARP 요청 패킷이 OLT에 도달하는 경우에, OLT는 목표 IP 주소를 읽고 이러한 IP 주소에 대한 표(400)를 검색한다. 만일 IP 주소가 발견되면, OLT는 이어서 패킷에 대응하는 행의 LLID를 부가한다. 이러한 LLID는 목표 가입자가 연결되는 ONU에 대응한다. 따라서, OLT는 ARP 요청 패킷을 유니캐스트 LLID를 가지는 단일 ONU로 재전송한다.

매핑 관계의 정적 설정 및 동적 학습

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 가입자의 IP 주소와 MAC 주소 그리고 대응하는 ONU의 LLID 사이의 매핑에 대한 정적 설정(static configuration) 및 동적 학습(dynamic learning)을 나타내는 도면이다. L3-어웨어 스위칭을 정확하게 수행하기 위해, OLT는 가입자들의 MAC 주소와 대응하는 ONU의 LLID 그리고 그에 할당된 IP 주소 사이의 대응 관계를 정확하게 나타내는 매핑 표를 보관한다. OLT는 정적 설정 및 동적 학습을 통해 매핑 표를 생성할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 정적 설정이 사용되는 경우에, 통신망 관리 호스트(512)는 OLT(506)에 연결된다. 호스트(512)는 IP 주소를 가입자에 할당하고, 매핑 표(508)에 가입자 IP 주소와 MAC 주소 및 ONU의 LLID 사이의 매핑 관계를 설정한다. 통신망 관리 호스트(512)에 의해 할당된 IP 주소는 일반적으로 정적이다. 정적 IP 주소를 매핑 표(508)에 일치시키는 수신자 주소를 포함하는 다운스트림 패킷들이 LLID에 할당된다. 반면에, 매핑 표(508)의 어떤 IP 주소와도 일치하지 않는 IP 주신자 주소를 가지는 패킷들은 버려진다.

매핑 표(508)이 설정되면, 이에 포함되는 정보는 업스트림 패킷들을 필터링하는 데 이용될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 매핑 표(508)의 어떤 IP 주 소와도 일치하지 않는 IP 소스 주소를 가지는 업스트림 패킷들은 버려진다. 또한, 시스템은 IP 주소의 개수를 제한할 수 있으며, 각각의 가입자나 ONU는 매핑 표(508)에서 가입자나 ONU에 대응하는 IP 주소 엔트리의 개수를 제한받거나 업스트림 DHCP 요청들의 개수를 제한받을 수 있다. 업스트림 패킷 필터링은 OLT나 ONU에서 이루어진다. 업스트림 필터링이 ONU에서 발생하는 경우에, ONU는 IP 주소와 가입자 MAC 주소 사이의 대응 관계를 나타내는 유사한 매핑 표를 보관할 수 있다.

가입자 IP 주소의 정적 설정에 더하여, OLT(506)는 가입자로부터/로 전송되는 DHCP 패킷들을 변경하여 가입자의 IP 주소를 학습할 수 있다. 도 5에 도시된 것과 같이, 가입자(예에서 사용자 PC(405)가 EPON에 연결되면, 먼저 DHCP 디스커버리(DISC) 메시지를 보낸다(단계 1). 이어서, ONU(502)가 OLT(506)에 이러한 메시지를 재전송한다. DHCP 디스커버리 메시지를 수신시에, OLT(506)은 가입자의 MAC 어드레스를 학습하고, 이를 ONU(502)를 LLID와 관련지으며, 엔트리를 매핑 표(508)에 추가한다. 그리고 나서 OLT(506)은 DHCP 디스커버리 메시지 추가 업스트림을 DHCP 서버(510)에 재전송한다(단계 2).

DHCP 디스커버리 메시지의 수신시에, DHCP 서버(510)는 DHCP 제공 메시지를 이용하여 응답한다(단계 3). OLT(506)는 이어서 ONU(502)의 LLID를 DHCP 제공 매시지에 부가하고 이를 ONU(502)로 패스시킨다. 그리고 나서 ONU(502)는 메시지를 사용자 PC(504)에 재전송한다(단계 4). DHCP 제공 메시지를 수신한 후에, 사용자 PC(504)는 DHCP 요청(REQ) 메시지를 보낸다(단계 5). 다음으로, OLT(506)은 CHCP 요청 메시지를 DHCP 서버(510)에 재전송한다(단계 6).

DHCP 요청 메시지의 수신시에, DHCP 서버(510)는 사용자 PC(504)에게 IP 주소를 할당하는 DHCP 승인(ACK) 메시지를 보낸다(단계 7). OLT(506)는 이어서 DHCP 승인 메시지를 읽고 사용자 PC(504)의 할당 IP 주소를 학습한다. Efkk서, OLT(506)은 이러한 IP 주소를 대응하는 매핑 표(508)의 엔트리에 삽입한다. OLT(506)은 이어서 ONU(502)의 LLID를 DHCP 승인 메시지에 부가하고 이를 메시지를 사용자 PC(504)로 재전송하는 ONU(502)로 패스한다(단계 8).

본 발명의 일 실시예에서, OLT(506)는 요청하는 ONU 및 OLT의 논리적 링크 표시부를 포함하도록 업스트림 DHCP 패킷을 변형할 수 있다. 이 경우에, DHCP 서버는 발행된 IP 주소 및 대응하는 OLT들 및 ONU들 사이의 매칭 관계를 결정할 수 있다.

ARP 프록시 및 지시 ARP 동작

EPON에서의 L3-어웨어 스위칭의 장점은 OLT가 보안이 높은 ARP 동작을 수행하도록 한다는 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, OLT는 ARP 프록시로서 동작하고, 가입자에 대해 보관되는 매핑 정보에 근거하여 가입자를 목표로 하는 ARP 요청에 응답한다. 이렇게 함으로써, OLT는 ARP 요청이 모든 ONU들로 동시에 전송되는 것을 방지할 수 있으며 IP 변경 위험을 감소시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 ARP 요청에 대응하는 OLT의 프로세스를 타나내는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 통신망 클라이언트(610)는 ARP 요청 메시지를 OLT(606)에 보낸다(단계 1). 여기서, ARP 요청 메시지는 사용자 PC(604)의 목표 IP 주소를 포함한다. ARP 요청 수신시에, OLT(606)는 매핑 표(608)를 검색하고 ARP 요청에 포함된 목표 IP 주소와 일치하는 IP 주소 엔트리를 찾는다(단계 2). OLT(606)는 이어서 ARP 응답을 목표 가입자의 MAC 주소를 이용하여 통신망 클라이언트(610)에 보낸다(단계 3). 교환 과정에서, 사용자 PC(604) 및 ONU는 ARP 통신으로부터 보호된다. 실질적으로, OLT(606)는 사용자 PC(604)에 대한 ARP 프록시의 역할을 한다.

때때로, 네트워크 오퍼레이터는 가입자가 OLT 대신에 ARP 요청에 응답하는 것을 선호할 수 있다. 이 경우에, OLT는 지시 ARP 동작을 수행할 수 있다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 ARP 요청을 목표 ONU에 재전송하는 프로세스를 나타내는 도면이다. 이 실시예에서, 통신망 클라이언트(710) 먼저 ARP 요청을 OLT(706)에 보낸다(단계 1). ARP 요청이 수신시에, OLT(706)은 매핑 표(708)를 검색하고 ARP 요청에 포함된 목표 IP 주소와 일치하는 IP 주소 엔트리를 찾는다(단계 2). OLT(706)은 이어서 IP 주소에 대응하는 ONU LLID를 복구하고, LLID를 ARP 요청 메시지에 부가하며, 이를 목표 ONU(702)에 보낸다(단계 3). 다음으로, ONU(702)는 ARP 응답을 목표 가입자 IP 주소를 가지는 사용자 PC(704)로 재전송한다(단계 4). 사용자 PC(704)는 이어서 MAC 주소를 포함하는 ARP 응답에 답한다(단계 5). 그리고 나서, ONU(702)는 ARP 응답 업스트림을 OLT(706)에 재전송한다. OLT(706)은 네트워크 클라이언트(710)에 ARP 응답을 보낸다(단계 6).

교환 과정에서, 사용자 PC(604) 및 ONU는 ARP 통신으로부터 보호된다. 실질적으로, OLT(606)는 사용자 PC(604)에 대한 ARP 프록시의 역할을 한다.

시스템은 지시 ARP 동작에서 몇몇 보안 조치들을 구현할 수 있다. 예를 들어, 매핑 표(708)에서 일치하는 IP 주소를 발견하지 못한 경우에, OLT(706)는 ARP 요청 메시지를 버릴 수 있다. 또한, 업스트림 ARP 응답의 가입자 MAC 주소가 매핑 표(708)에 포함된 MAC 주소와 일치하지 않는 경우에, OLT(706)는 ARP 응답을 폐기함으로써 IP 변경을 방지할 수 있다.

상술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명은 변경 및 변형이 가능하며 이는 당업자에게 자명하다. 본 발명은 본 발명의 사상 및 범위를 정의하는 다음의 청구항들 및 이와 균등한 사항에 의해 이해되어야 한다.

Claims

이더넷 수동 광 통신망(EPON)에서 레이어 3(L3) 어웨어 스위칭을 수행하는 방법에 있어서, 상기 이더넷 수동 광 통신망은 중앙 노드와 하나 이상의 원격 노드를 포함하며, 상기 방법은:

상기 원격 노드의 논리적 링크 표시부와, 상기 원격 노드에 연결된 가입자 매체 접근 제어(MAC) 주소와 가입자에 대한 IP 주소 사이의 대응 관계를 나타내는 한 세트의 매핑 정보를 보관하는 단계와;

IP 주소를 포함하는 패킷을 수신하는 단계와; 그리고

논리적 링크 표시부를 상기 매핑 정보 및 상기 패킷에 포함된 IP 주소에 따라 상기 패킷에 선택적으로 부가하여, 하나의 원격 노드만이 상기 패킷을 수신하도록 하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 논리적 링크 표시부를 상기 패킷에 선택적으로 부가하는 단계는:

상기 패킷에 포함된 상기 IP 주소가 상기 원격 노드의 상기 논리적 링크 표시부에 대응하는 것을, 상기 매핑 정보가 나타내는 경우에, 상기 패킷에 상기 원격 노드의 논리적 링크 표시부를 부가하는 단계와; 그리고

상기 매핑 정보가 상기 패킷에 포함된 IP 주소와 원격 노드의 상기 논리적 링크 표시부 사이에 대응관계가 없음을 나타내는 경우에, 상기 패킷을 폐기하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 패킷은 주소 결정 프로토콜(ARP) 요청 패킷이고, 그리고

상기 논리적 링크 표시부를 상기 패킷에 선택적으로 부가하는 단계는, 상기 매핑 정보가 상기 ARP 요청 패킷에 포함된 목표 IP 주소가 상기 원격 노드의 논리적 링크 표시부에 대응하는 것을 나타내는 경우에, 상기 ARP 요청 패킷에 원격 노드의 상기 논리적 링크 표시부를 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 패킷은 상기 ARP 요청 패킷이고, 그리고

상기 방법은, 상기 ARP 요청 패킷에 포함된 상기 목표 IP 주소에 대응하는 사용자 MAC 주소를 이용하여 상기 ARP 요청에 응답함으로써, 상기 ARP 요청 패킷을 상기 원격 노드들 중 하나에 재전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 방법.
제 1 항에 있어서,

IP 주소의 설정이 원격 노드의 논리적 링크 표시부와 가입자 MAC 주소 중 어느 하나 또는 양쪽 모두에 정적으로 매핑되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 가입자와 동적 호스트 설정 프로토콜(DHCP) 서버 간의 하나 이상의 DHCP 메시지들을 관찰함으로써, 원격 노드의 논리적 링크 표시부와 상기 원격 노드에 연결된 가입자의 IP 주소와 상기 가입자에 대한 MAC 주소 사이의 대응관계를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 방법.
제 6 항에 있어서,

DHCP 응답 메시지를 상기 DHCP 요청 가입자가 연결된 상기 원격 노드에만 재전송하여, 상기 DHCP 메시지를 상기 EPON의 여러 원격 노드에 동보하는 것을 방지하고 IP 변경과 관련된 보안 위험을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 사용자 및 상기 원격 노드 중 어느 하나에 연관된 IP 주소들의 개수가 상한에 도달한 후에, 상기 사용자 또는 상기 원격 노드의 DHCP 요청을 폐기함으로써, 상기 사용자 또는 상기 원격 노드에 연관된 IP 주소의 개수를 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 방법.
제 1 항에 있어서,

DHCP 요청 메시지에 중앙 노드 및 원격 노드의 논리적 링크 표시부를 부가하여 DHCP 서버가 상기 DHCP 요청 메시지를 보낸 EPON을 결정하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 방법.
중앙 노드 및 하나 이상의 원격 노드를 포함하는 EPON 에서 L3-어웨어 스위칭을 수행하는 방법에 있어서, 상기 방법은:

상기 원격 노드에서, 상기 원격 노드에 연결된 하나 이상의 가입자들과 연관된 IP 주소들의 목록을 보관하는 단계와;

상기 패킷의 소스 IP 주소가 가입자에 대응하는 상기 IP 주소와 일치하는 경우에 상기 가입자로부터의 패킷을 재전송하는 단계와; 그리고

상기 패킷의 상기 소스 IP 주소가 가입자에 대응하는 상기 IP 주소와 일치하지 않는 경우에 상기 가입자로부터 패킷을 폐기하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 방법.
중앙 노드 및 하나 이상의 원격 노드를 포함하는 EPON 에서 L3-어웨어 스위칭을 수행하는 장치에 있어서, 상기 장치는:

원격 노드의 논리적 링크 표시부와 상기 원격 노드에 연결된 가입자에 대한 MAC 주소와 그리고 상기 가입자에 대한 IP 주소 사이의 대응 관계를 나타내는 한 세트의 매핑 정보를 보관하는 매핑 표와;

IP 주소를 포함하는 패킷을 수신하는 수신 수단과; 그리고

논리적 링크 표시부를 상기 매핑 정보와 상기 패킷에 포함된 IP 주소에 따라 상기 패킷에 선택적으로 부가함으로써 하나의 원격 노드만이 상기 패킷을 수신하도록 하는 스위칭 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 수단.
제 11 항에 있어서,

상기 논리적 링크 표시부를 상기 패킷에 선택적으로 부가하는 동안에, 상기 스위칭 수단은:

상기 매핑 정보가 상기 패킷에 포함된 상기 IP 주소가 상기 원격 노드의 상기 논리적 링크 표시부에 대응하는 것을 나타내는 경우에, 상기 패킷에 상기 원격 노드의 논리적 링크 표시부를 부가하며; 그리고

상기 매핑 정보가 상기 패킷에 포함된 IP 주소와 원격 노드의 상기 논리적 링크 표시부 사이에 대응관계가 없음을 나타내는 경우에, 상기 패킷을 폐기하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 수단.
제 11 항에 있어서,

상기 패킷은 주소 결정 프로토콜(ARP) 요청 패킷이고, 그리고

상기 논리적 링크 표시부를 상기 패킷에 선택적으로 부가하는 동안에, 상기 스위칭 수단은, 상기 매핑 정보가 상기 ARP 요청 패킷에 포함된 목표 IP 주소가 상기 원격 노드의 논리적 링크 표시부에 대응하는 것을 나타내는 경우에, 상기 ARP 요청 패킷에 원격 노드의 상기 논리적 링크 표시부를 부가하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 수단.
제 11 항에 있어서,

상기 패킷은 상기 ARP 요청 패킷이고, 그리고

상기 장치는, 상기 ARP 요청 패킷에 포함된 상기 목표 IP 주소에 대응하는 사용자 MAC 주소를 이용하여 상기 ARP 요청에 응답함으로써, 상기 ARP 요청 패킷을 상기 원격 노드들 중 하나에 재전송하는 응답 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 수단.
제 11 항에 있어서,

상기 매핑 표는 IP 주소의 설정이 원격 노드의 논리적 링크 표시부와 가입자 MAC 주소 중 어느 하나 또는 양쪽 모두에 정적으로 매핑되도록하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 수단.
제 11 항에 있어서,

상기 가입자와 동적 호스트 설정 프로토콜(DHCP) 서버 간의 하나 이상의 DHCP 메시지들을 관찰함으로써, 원격 노드의 논리적 링크 표시부와 상기 원격 노드에 연결된 가입자의 IP 주소와 상기 가입자에 대한 MAC 주소 사이의 대응관계를 설정하는 관찰 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 수단.
제 16 항에 있어서,

상기 스위칭 수단은 DHCP 응답 메시지를 상기 DHCP 요청 가입자가 연결된 상기 원격 노드에만 재전송하여, 상기 DHCP 메시지를 상기 EPON의 여러 원격 노드에 동보하는 것을 방지하고 IP 변경과 관련된 보안 위험을 감소시키는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 수단.
제 16 항에 있어서,

상기 사용자 및 상기 원격 노드 중 어느 하나에 연관된 IP 주소들의 개수가 상한에 도달한 후에, 상기 사용자 또는 상기 원격 노드의 DHCP 요청을 폐기함으로써, 상기 사용자 또는 상기 원격 노드에 연관된 IP 주소의 개수를 제한하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 수단.
제 11 항에 있어서,

DHCP 요청 메시지에 중앙 노드 및 원격 노드의 논리적 링크 표시부를 부가하여 DHCP 서버가 상기 DHCP 요청 메시지를 보낸 EPON을 결정하는 변경 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 수단.
중앙 노드 및 하나 이상의 원격 노드를 포함하는 EPON 에서 L3-어웨어 스위칭을 수행하는 장치에 있어서, 상기 장치는:

상기 원격 노드에서 상기 원격 노드에 연결된 하나 이상의 가입자들과 연관된 IP 주소들의 목록을 보관하는 매핑 표와;

상기 패킷의 소스 IP 주소가 가입자에 대응하는 상기 IP 주소와 일치하는 경우에 상기 가입자로부터의 패킷을 재전송하는 재전송 수단과; 그리고

상기 패킷의 상기 소스 IP 주소가 가입자에 대응하는 IP 주소와 일치하지 않는 경우에 상기 가입자로부터 패킷을 폐기하는 폐기 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 L3 어웨어 스위칭 장치.