KR101145389B1 - 분산화를 통한 확장성 있는 중앙 집중식 네트워크 구조 및 제어 방법과 이를 위한 네트워크 스위칭 장치 - Google Patents

분산화를 통한 확장성 있는 중앙 집중식 네트워크 구조 및 제어 방법과 이를 위한 네트워크 스위칭 장치 Download PDF

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분산화를 통한 확장성 있는 중앙 집중식 네트워크 구조 및 제어 방법과 이를 위한 네트워크 스위칭 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 중앙 집중식 네트워크 제어 방법은, 네트워크로부터 입력되는 패킷을 상기 패킷의 헤더 정보를 바탕으로 플로우 별로 분류하는 단계; 플로우 별로 취할 액션 정보가 저장된 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는지 판단하는 단계; 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하지 않는 경우, 서로 관련성 있는 복수의 플로우를 나타내는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 저장된 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하는지 판단하는 단계; 및 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하는 경우, 상기 패킷에 상기 플로우 집합에 대응하는 액션을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

분산화를 통한 확장성 있는 중앙 집중식 네트워크 구조 및 제어 방법과 이를 위한 네트워크 스위칭 장치{Scalable centralized network architecture with de-centralization of network control and network switching apparatus therefor}
본 발명은 네트워크 구조에 관한 것으로 보다 상세하게는 중앙 집중식 네트워크 구조 및 제어 방법과 이를 위한 네트워크 스위칭 장치에 관한 것이다.
기존의 네트워크에서 이용되는 패킷의 경로 결정 방법으로, 스위칭 장비 각각에서 동작하는 "합의된 규약 및 알고리즘"에 의한 라우팅 방식이 주로 이용되고 있다. 여기서 각 스위칭 장비는 서로 간에 합의된 규약에 의해 정보를 주고받고, 이를 통해 수집된 상호 간의 연결 정보를 바탕으로 송신 호스트와 수신 호스트 사이의 경로를 결정한다.
이러한 분산형 네트워크 경로 결정 방법은 각각의 스위칭 장비가 합의된 규약에 의해 수집한 네트워크 토폴로지에 대한 정보를 바탕으로 자율적으로 경로를 결정하고 수정하기 때문에 합의된 규약에 따라 각 규약이 제공할 수 있는 수준의 안정성과 확장성을 제공한다. 그러나 인터넷을 통해 사용자들이 주고받는 컨텐츠와 어플리케이션이 다양해지면서 사용자의 QoS(Quality of Service) 요구사항이 다양해졌고, 기존에 미리 약속된 규약을 바탕으로 하는 자율적인 형태의 네트워크 경로 결정 방법에서는 사용자의 요구사항을 제한적으로 만족시킬 수밖에 없다. 이에, 사용자 요구사항을 만족시키기 위한 다양한 변형 알고리즘이 제안되었지만, 다양한 사용자 요구사항을 만족시키기에는 한계가 있으며, 이를 전체 인터넷 환경에서 이용 가능하도록 구현하는 것에는 현실적인 한계가 존재한다. 예를 들어 IP 멀티캐스트의 경우, 기술적인 상세 뿐만 아니라 많은 라우팅 장치들이 이 기능을 탑재하여 판매되고 있으나, 과금이나 트래픽 제어 등이 어렵고 구성이나 관리가 쉽지 않다는 한계로 인해 일반적으로 인터넷 서비스 제공자들은 IP 멀티캐스트 기능을 활용하지 않고 있다.
다양한 측면에서 인터넷이 활용되면서 더욱 복잡해진 사용자 요구사항을 동시에 만족시킬 수 있는 기술의 개발과 실제적인 활용의 한계를 극복할 수 있는 방법에 대한 요구가 지속적으로 발생하고 있다. 이러한 요구를 해결할 방법으로 주목받고 있는 기술 중 하나는, 네트워크에 대한 제어권을 집중된 네트워크 경로 제어 주체가 관리하고 네트워크 경로 제어 주체가 각 스위칭 장비에 동적으로 경로 연결을 지시하는 방식이다. 각 스위칭 장비는 모두 네트워크를 통해 네트워크 제어부와 연결되고, 네트워크 제어부의 제어를 받게 된다. 네트워크 제어부와 다수의 스위칭 장비가 하나의 네트워크 제어 도메인을 형성하며, 복잡한 라우팅 프로토콜 없이 네트워크 제어부에서 단독으로 경로 연결을 결정하여 각 스위칭 장비에 지시하는 형태이다.
이와 같은 중앙 집중식 네트워크 제어 구조에 의하면, 네트워크 연결에 대한 모든 정보를 가지고 있는 네트워크 제어부가 각 플로우에 대한 네트워크 경로를 직접 결정하고 이를 스위칭 장비에 지시하게 된다. 네트워크 제어부는 모든 스위칭 장비와 연결을 가지기 때문에 네트워크 토폴로지 뿐 아니라 제어 결과에 따라 플로우가 스위칭 장비에서 처리된 결과를 확인할 수 있다. 따라서 네트워크 제어가 간략하게 되어 각 플로우에 대해서 사용자가 요구하는 QoS를 쉽게 만족시킬 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점으로 인해 여러 미래 인터넷 관련 연구에서 중앙 집중식 네트워크 제어 구조가 연구되고 있으며, 많은 양의 데이터를 관리하고 효율성이 중요시되는 데이터센터 네트워크와 같은 환경에 적용하기 위한 연구가 이루어지고 있다.
그러나 이러한 중앙 집중식 네트워크 제어 구조에 의하면, 인터넷 상에 매우 많은 트래픽이 존재하고, 모든 플로우에 대해서 중앙 집중형 제어 주체가 직접 제어를 해야 하기 때문에 처리 가능한 플로우의 수가 제어 주체의 능력에 따라 제한되는 문제가 있다. 즉, 제어 주체의 성능과 처리량에 따라서 확장성에 문제가 생긴다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 중앙 집중식 네트워크 제어 구조에서 제어 주체인 네트워크 제어부의 역할의 일부분을 개개의 스위칭 장치로 분산시킴으로써 네트워크 제어의 확장성을 제공할 수 있는 중앙 집중식 네트워크 구조 및 방법, 그리고 중앙 집중식 네트워크 구조를 위한 네트워크 스위칭 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 중앙 집중식 네트워크 제어 방법은, 네트워크로부터 입력되는 패킷을 상기 패킷의 헤더 정보를 바탕으로 플로우 별로 분류하는 단계; 플로우 별로 취할 액션 정보가 저장된 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는지 판단하는 단계; 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하지 않는 경우, 서로 관련성 있는 복수의 플로우를 나타내는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 저장된 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하는지 판단하는 단계; 및 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하는 경우, 상기 패킷에 상기 플로우 집합에 대응하는 액션을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어 방법은, 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는 경우, 상기 패킷에 상기 플로우에 대응하는 액션을 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은, 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하지 않는 경우 상기 패킷을 네트워크 제어부로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은, 상기 네트워크 제어부로부터 상기 패킷에 해당하는 플로우에 대한 액션 정보가 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우와 상기 수신된 액션 정보를 상기 플로우 테이블에 추가함으로써 상기 플로우 테이블을 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은, 상기 네트워크 제어부로부터 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합과 상기 수신된 액션 정보를 상기 플로우 집합 테이블에 추가함으로써 상기 플로우 집합 테이블을 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 중앙 집중식 네트워크 구조를 위한 네트워크 스위칭 장치는, 네트워크로부터 입력되는 패킷을 상기 패킷의 헤더 정보를 바탕으로 플로우 별로 분류하는 플로우 분류부; 플로우 별로 취할 액션 정보가 저장된 플로우 테이블 및 서로 관련성 있는 복수의 플로우를 나타내는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 저장된 플로우 집합 테이블을 저장하는 테이블 저장부; 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는지 판단하고, 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하지 않는 경우 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속한 플로우 집합이 존재하는지 판단하는 테이블 관리부; 및 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하는 경우, 상기 패킷에 상기 플로우 집합에 대응하는 액션을 적용하는 패킷 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 패킷 처리부는, 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는 경우, 상기 패킷에 상기 플로우에 대응하는 액션을 적용할 수 있다.
상기 패킷 처리부는, 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하지 않는 경우 상기 패킷을 네트워크 제어부로 전송할 수 있다.
상기 테이블 관리부는 상기 네트워크 제어부로부터 상기 패킷에 해당하는 플로우에 대한 액션 정보가 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우와 상기 수신된 액션 정보를 상기 플로우 테이블에 추가함으로써 상기 플로우 테이블을 업데이트할 수 있다.
상기 테이블 관리부는 상기 네트워크 제어부로부터 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합과 상기 수신된 액션 정보를 상기 플로우 집합 테이블에 추가함으로써 상기 플로우 집합 테이블을 업데이트할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 중앙 집중식 네트워크 구조는, 플로우 별로 취할 액션 정보가 저장된 플로우 테이블 및 서로 관련성 있는 복수의 플로우를 나타내는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 저장된 플로우 집합 테이블을 저장하며, 네트워크로부터 입력되는 패킷을 상기 패킷의 헤더 정보를 바탕으로 플로우 별로 분류하고, 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는지 판단하고, 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하지 않는 경우 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속한 플로우 집합이 존재하는지 판단하고, 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하는 경우, 상기 패킷에 상기 플로우 집합에 대응하는 액션을 적용하고, 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하지 않는 경우 상기 패킷을 하기 네트워크 제어부로 전송하는 네트워크 스위칭 장치; 및 상기 패킷이 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우에 대한 액션 정보 또는 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합에 대한 액션 정보를 결정하여 상기 네트워크 스위칭 장치로 전송하는 네트워크 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 네트워크 스위칭 장치는, 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는 경우, 상기 패킷에 상기 플로우에 대응하는 액션을 적용할 수 있다.
상기 네트워크 스위칭 장치는, 상기 네트워크 제어부로부터 상기 패킷에 해당하는 플로우에 대한 액션 정보가 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우와 상기 수신된 액션 정보를 상기 플로우 테이블에 추가함으로써 상기 플로우 테이블을 업데이트할 수 있다.
상기 네트워크 스위칭 장치는, 상기 네트워크 제어부로부터 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합과 상기 수신된 액션 정보를 상기 플로우 집합 테이블에 추가함으로써 상기 플로우 집합 테이블을 업데이트할 수 있다.
상기 네트워크 제어부는, 특정 플로우 또는 플로우 집합에 대한 액션을 결정하고, 상기 결정에 따라 상기 네트워크 스위칭 장치에 저장된 상기 플로우 테이블 또는 상기 플로우 집합 테이블을 갱신할 수 있다.
상기된 본 발명에 의하면, 중앙 집중식 네트워크 제어 구조에서 네트워크 제어부의 역할을 스위칭 장치로 분산시켜 스위칭 장치의 역할을 확장하며, 동시에 제어 주체인 네트워크 제어부의 부담을 감소시킴으로써 네트워크 제어의 확장성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 집중식 네트워크 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 스위칭 장치(20)의 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 집중식 네트워크 제어 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 4는 플로우 테이블의 일 예이다.
도 5는 일반적인 IP 네트워크에서 이용되는 라우팅 테이블의 일 예이다.
도 6은 도 5의 라우팅 테이블을 가지고 플로우 집합 테이블을 정의한 예이다.
도 7은 도 4를 바탕으로 정의된 플로우 집합 테이블의 예이다.
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 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 집중식 네트워크 구조를 나타낸다.
각 네트워크 스위칭 장치(20)는 모두 네트워크를 통해 네트워크 제어부(10)와 연결되고, 네트워크 제어부(10)의 제어를 받는다. 네트워크 제어부(10)와 다수의 네트워크 스위칭 장치(20)가 하나의 네트워크 제어 도메인을 형성하며, 복잡한 라우팅 프로토콜 없이 네트워크 제어부(10)에서 단독으로 경로 연결을 결정하여 각 스위칭 장비에 지시한다. 즉, 각 네트워크 스위칭 장치(20)는 네트워크로부터 패킷이 입력되면 네트워크 제어부(10)의 지시에 따라 패킷을 처리한다.
다만, 패킷에 해당하는 플로우가 플로우 테이블에 등록되어 있거나 플로우 집합 테이블에 등록되어 있는 경우 네트워크 제어부(10)의 지시를 받지 않고, 플로우 테이블 또는 플로우 집합 테이블의 해당 플로우 또는 해당 플로우 집합에 대응되는 액션 정보에 따라서 패킷을 처리한다.
즉, 네트워크 스위칭 장치(20)는 네트워크로부터 입력되는 패킷을 패킷의 헤더 정보를 바탕으로 플로우 별로 분류하고, 플로우 별로 취할 액션 정보가 저장된 플로우 테이블을 관리하며, 플로우 테이블에 등록되어 있는 플로우에 해당하는 패킷들에 대해서는 네트워크 제어부(10)이 지시를 받지 않고 스위칭 장치(20)가 직접 처리함으로써 전송의 효율성을 제공한다. 또한, 네트워크 스위칭 장치(20)는 서로 관련성 있는 복수의 플로우를 나타내는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 저장된 플로우 집합 테이블을 관리하며, 플로우 테이블에 등록되어 있지 않지만 플로우 집합 테이블에 등록되어 있는 플로우 집합에 속하는 플로우에 해당하는 패킷들에 대해서는 네트워크 제어부(10)이 지시를 받지 않고 스위칭 장치(20)가 직접 처리한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 스위칭 장치(20)의 블록도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 네트워크 스위칭 장치(20)는 플로우 분류부(21), 테이블 저장부(22), 테이블 관리부(23), 패킷 처리부(24)를 포함하여 이루어진다. 도시되지는 않았으나, 네트워크 스위칭 장치(20)는 복수 개의 포트를 구비하며, 각 포트마다 MAC(Media Access Control)을 가질 수 있다.
플로우 분류부(21)는 네트워크로부터 입력되는 패킷을 패킷의 헤더 정보를 바탕으로 플로우 별로 분류한다. 플로우 분류부(21)는 통상적인 컴퓨팅 환경에서의 데이터 비교 및 연산을 위한 프로세서(processor)와 작업에 필요한 데이터를 적재하고 가공할 수 있는 메모리(memory)로 구현될 수 있다.
테이블 저장부(22)는 플로우 별로 취할 액션 정보가 저장된 플로우 테이블 및 서로 관련성 있는 복수의 플로우를 나타내는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 저장된 플로우 집합 테이블을 저장한다.
테이블 저장부(22)는 데이터를 읽고 쓰는 것이 가능한 데이터 저장소로서, 데이터 저장소는 RAM(random access memory), 플래시 메모리(flash memory), 하드 디스크, 플로피 디스크, 컴팩트 디스크, 비디오 디스크 또는 광 기록 매체 등을 포함한다.
테이블 관리부(23)는 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는지 판단하고, 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하지 않는 경우 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속한 플로우 집합이 존재하는지 판단한다.
테이블 관리부(23) 역시 통상적인 컴퓨팅 환경에서의 데이터 비교 및 연산을 위한 프로세서(processor)와 작업에 필요한 데이터를 적재하고 가공할 수 있는 메모리(memory)로 구현될 수 있다.
패킷 처리부(24)는 테이블 관리부(23)의 판단 결과에 따라서, 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하면 해당 액션을 적용하고, 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하면 해당 액션을 적용한다. 만일 플로우 테이블 및 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우 및 플로우 집합이 존재하지 않는 경우 상기 패킷을 네트워크 제어부(10)로 전송함으로써 액션 정보를 요청한다.
패킷 처리부(24) 역시 통상적인 컴퓨팅 환경에서의 데이터 비교 및 연산을 위한 프로세서(processor)와 작업에 필요한 데이터를 적재하고 가공할 수 있는 메모리(memory)로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 집중식 네트워크 제어 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 2에 도시된 네트워크 스위칭 장치(20)는 이하 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명된다.
310단계에서 네트워크로부터 네트워크 스위칭 장치(20)로 패킷이 입력된다.
그러면, 플로우 분류부(21)는 상기 패킷의 헤더 정보를 바탕으로 패킷을 플로우 별로 분류한다(315단계).
여기서, 플로우란 트래픽을 구성하는 패킷들에 대하여 패킷의 헤더 정보에 담겨 있는 속성을 식별자로 하여 특정되는 엔드-투-엔드(end-to-end) 트래픽의 단위를 의미한다. 여기서, 상기 속성은 예컨대 입력 포트, 송신 호스트 이더넷 주소, 수신 호스트 이더넷 주소, 이더넷 타입, VLAN ID, VLAN 우선순위, 송신 호스트 IP 주소, 수신 호스트 IP 주소, 송신 호스트 포트 번호, 수신 호스트 포트 번호 등일 수 있다. 물론 플로우 구분 방식은 추가적인 패킷 헤더 정보를 이용하여 다양하게 확장 가능하다.
테이블 저장부(22)는 플로우 별로 취할 액션 정보가 저장된 플로우 테이블을 저장한다. 도 4는 플로우 테이블의 일 예로서, 플로우 테이블은 플로우 별로 취할 액션 정보로서 해당 패킷을 출력할 포트 번호를 관리한다. 예컨대, 패킷의 헤더 정보가 in_port=0, dl_src=00:00:00:00:00:11, dl_dst=00:00:00:00:00:22, nw_src=1.1.1.1, nw_dst=2.2.2.2, nw_proto=7, tp_src=20, tp_dst=80인 플로우에 대한 액션 정보는 "output:1"로서, 이는 해당 패킷을 포트 1로 출력하라는 의미이다.
여기서, 액션 정보로는 패킷의 "폐기(DROP)" 혹은 "전달(FORWARD)"이 될 수 있으며, "전달"의 경우 네트워크 스위칭 장치(20)가 가지는 포트 중 "특정 포트로 출력"이 되거나 또는 "패킷이 들어온 포트를 제외한 모든 포트로 출력" 등이 될 수 있다. 또는, 네트워크 스위칭 장치(20)가 다른 네트워크 스위칭 장치와 합의된 규약에 따른 다수의 포워딩 테이블을 유지/관리하도록 하고, 주어진 플로우 또는 플로우 집합에 해당하는 패킷에 대해 액션 정보로서 특정 포워딩 테이블을 참조하여 경로를 결정하도록 하는 것이다. 이 경우 네트워크 스위칭 장치들은 합의된 규약에 따라 정보를 주고받음으로써 기존의 분산형 네트워크 경로 결정 방법과 동일하게 동작한다.
패킷이 플로우 별로 분류되면, 테이블 관리부(23)는 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는지 여부를 판단하기 위하여 플로우 테이블을 검색한다(320단계).
325단계에서 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재한다면, 355단계로 진행하여 패킷 처리부(24)는 플로우 테이블의 해당 플로우에 대응된 액션을 상기 패킷에 적용한다. 예컨대, 패킷이 in_port=0, dl_src=00:00:00:00:00:11, dl_dst=00:00:00:00:00:22, nw_src=1.1.1.1, nw_dst=2.2.2.2, nw_proto=7, tp_src=20, tp_dst=80인 플로우로 분류되면 그 패킷을 포트 1로 출력한다.
325단계에서 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하지 않으면, 330단계로 진행하여 테이블 관리부(23)는 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하는지 판단하기 위하여 플로우 집합 테이블을 검색한다.
335단계에서 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속한 플로우 집합이 존재하면, 355단계로 진행하여 패킷 처리부(24)는 플로우 집합 테이블의 해당 플로우 집합에 대응된 액션을 상기 패킷에 적용한다.
도 2를 참조하면, 테이블 저장부(22)는 서로 관련성 있는 복수의 플로우를 나타내는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 저장된 플로우 집합 테이블을 저장한다. 플로우 테이블에 등록되어 있지 않은 플로우가 들어오는 경우에 매번 네트워크 제어부(10)에 요청하여 지시를 받아 처리하는 경우 확장성에 제한이 될 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예서는, 서로 관련성이 있는 플로우들에 대해서는 동일한 액션을 적용하는 것이 가능하다는 점에 착안하여, 서로 관련성이 있는 복수의 플로우를 묶어 플로우 집합으로 나타내고 이 플로우 집합에 속하는 플로우들에 대해서는 동일한 액션을 적용하도록 함으로써 확장성을 제공한다.
여기서, '관련성이 있는 경우'의 일 예로, 패킷의 헤더 정보 중 특정 일부 항목이 일치하는 경우를 들 수 있다. 예를 들어 목적지 주소가 특정 IP 주소인 플로우들을 하나의 플로우 집합으로 구성할 수 있고, 특정 서브넷을 향하는 플로우들을 하나의 플로우 집합으로 구성할 수도 있다.
또는 '관련성이 있는 경우'의 다른 예로, 플로우의 문맥(context)을 파악하여 문맥상 관련된 플로우들을 하나의 플로우 집합으로 구성할 수도 이다. 예컨대, P2P 서비스를 이용하는 사용자의 요구를 파악하고 해당 요구와 유사한 요구를 가지는 플로우들을 하나의 플로우 집합으로 구성할 수 있다.
플로우 집합의 일 예로서, 일반적인 IP 네트워크에서 이용되는 서브넷 개념을 활용할 수 있다. 도 5는 일반적인 IP 네트워크에서 이용되는 라우팅 테이블의 일 예이다. 도 5에서, 각 항목(행)은 특정 서브넷을 나타내고 있으며, 해당 서브넷으로 향하는 트래픽에 대해 어느 포트를 통하여 전달할 것인지에 대한 정보를 가지고 있다. 도 5의 라우팅 테이블을 가지고 플로우 집합 테이블을 정의하면 예컨대 도 6에 도시된 바와 같다. 도시된 플로우 집합 테이블은, 목적지 IP 주소와 넷마스크가 플로우 집합 테이블에 등록된 바와 같은 플로우 집합에 대해서는 동일한 액션을 적용함을 의미한다. 예컨대, 목적지 IP 주소가 5.0.0.0 이고 넷마스크가 8(255.0.0.0)인 플로우들에 대해서는 포트 1로 출력할 것을 의미한다.
플로우 집합의 다른 일 예로서, 송신자와 수신자가 동일한 플로우들을 하나의 플로우 집합으로 묶어 동일한 액션을 적용할 수 있다. 도 4에 도시된 플로우 테이블의 각 항목은 송신자 주소 1.1.1.1로부터 수신자 주소 2.2.2.2로 향하는 플로우들에 대한 액션 정보를 담고 있다. 도 7은 도 4를 바탕으로 정의된 플로우 집합 테이블의 예를 나타낸다. 도시된 플로우 집합 테이블은, 송신자 주소가 1.1.1.1이고 수신자 주소가 2.2.2.2인 플로우들에 대해서는 포트 1로 출력할 것을 의미한다. 송신자 주소가 1.1.1.1이고 수신자 주소가 2.2.2.2인 어떤 플로우가 들어오면, 우선 플로우 테이블을 검색하여 해당 플로우 및 액션 정보가 존재하면 그에 따라 처리하고, 플로우 테이블에 존재하지 않는 경우 플로우 집합 테이블을 검색하고, 그 결과 해당 패킷을 포트 1로 출력하게 된다.
만일, 송신자 주소와 수신자 주소가 동일하지만 플로우 테이블에 등록되어 있지 않은 플로우가 들어오는 경우 플로우 테이블에만 의존하면 네트워크 제어부(10)에 요청하고 지시를 받아 처리하여야 한다. 예컨대 80번 포트를 통해서 데이터를 주고받던 두 종단 A와 B가 81번 포트를 통해서 데이터를 주고받게 되면, 이에 대응하는 새로운 플로우 테이블 엔트리가 필요하고, 네트워크 스위칭 장치(20)는 이를 네트워크 제어부(10)에 문의하여야 한다. 그러나 플로우 집합 테이블에 두 종단 A와 B에 대응하는 플로우 집합 및 액션 정보가 등록되어 있으면 네트워크 제어부(10)에 문의하지 않고 네트워크 스위칭 장치(20)가 직접 처리할 수 있다.
다시 도 3을 참조한다. 335단계에서 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하지 않으면, 340단계로 진행하여 패킷 처리부(24)는 상기 패킷을 네트워크 제어부(10)로 전송함으로써 네트워크 제어부(10)의 지시를 요청한다.
패킷을 수신한 네트워크 제어부(10)는 수신된 패킷에 해당하는 플로우에 대한 액션 정보 또는 수신된 패킷에 해당하는 특정 플로우 집합에 대한 액션 정보를 네트워크 스위칭 장치(20)로 전송한다.
네트워크 스위칭 장치(20)는 네트워크 제어부(10)로부터 플로우 또는 플로우 집합에 대한 액션 정보를 수신한다(345단계). 그러면 네트워크 스위칭 장치(20)의 테이블 관리부(23)는 수신된 플로우 정보와 해당 액션 정보 또는 수신된 플로우 집합 정보와 해당 액션 정보를 플로우 테이블 또는 플로우 집합 테이블에 추가함으로써 플로우 테이블 또는 플로우 집합 테이블을 업데이트한다(350단계). 물론, 네트워크 제어부(10)는 플로우에 대한 액션 정보만 네트워크 스위칭 장치(20)에 제공할 수도 있고, 플로우 집합에 대한 액션 정보만 네트워크 스위칭 장치(20)에 제공할 수도 있으며, 플로우와 플로우 집합 모두에 대한 액션 정보를 네트워크 스위칭 장치(20)에 제공할 수도 있다. 네트워크 스위칭 장치(20)는 수신된 정보에 따라서 플로우 테이블 또는 플로우 집합 테이블을 업데이트하게 된다.
플로우 테이블 또는 플로우 집합 테이블이 업데이트되면, 패킷 처리부(24)는 패킷에 액션을 적용한다(355단계).
한편, 네트워크 제어부(10)는 필요에 따라서 네트워크 스위칭 장치(20)가 유지/관리하는 플로우 테이블 또는 플로우 집합 테이블을 수정하거나 업데이트하도록 할 수 있다. 네트워크 제어부(10)는 네트워크의 주기적인 모니터링을 통하여 플로우 테이블 또는 플로우 집합 테이블에 따른 패킷 처리가 좋지 않은 결과를 가져올 경우 또는 필요하다고 판단되는 경우 특정 플로우 또는 특정 플로우 집합에 대한 액션을 결정하고 그 결정에 따라서 네트워크 스위칭 장치(20)의 플로우 테이블 또는 플로우 집합 테이블을 갱신할 수 있다. 특정 플로우 또는 플로우 집합에 대한 액션 수정이 필요하다고 판단되면, 해당 네트워크 스위칭 장치(20)에 플로우 테이블 또는 플로우 집합 테이블을 수정할 것을 요청하는 메시지를 전송한다. 플로우 테이블 또는 플로우 집합 테이블의 수정 사항은 네트워크 관리자가 직접 결정하거나, 미리 정의되어 있는 알고리즘에 따라서 결정되도록 할 수 있다.
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.

Claims (15)

  1. 중앙 집중식 네트워크 제어 방법으로서,
    네트워크로부터 입력되는 패킷을 상기 패킷의 헤더 정보를 바탕으로 플로우 별로 분류하는 단계;
    플로우 별로 취할 액션 정보가 저장된 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는지 판단하는 단계;
    상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하지 않는 경우, 서로 관련성 있는 복수의 플로우를 나타내는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 저장된 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하는지 판단하는 단계; 및
    상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하는 경우, 상기 패킷에 상기 플로우 집합에 대응하는 액션을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 집중식 네트워크 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는 경우, 상기 패킷에 상기 플로우에 대응하는 액션을 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 집중식 네트워크 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서
    상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하지 않는 경우 상기 패킷을 네트워크 제어부로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 집중식 네트워크 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 네트워크 제어부로부터 상기 패킷에 해당하는 플로우에 대한 액션 정보가 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우와 상기 수신된 액션 정보를 상기 플로우 테이블에 추가함으로써 상기 플로우 테이블을 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 집중식 네트워크 제어 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 네트워크 제어부로부터 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합과 상기 수신된 액션 정보를 상기 플로우 집합 테이블에 추가함으로써 상기 플로우 집합 테이블을 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 집중식 네트워크 제어 방법.
  6. 중앙 집중식 네트워크 구조를 위한 네트워크 스위칭 장치로서,
    네트워크로부터 입력되는 패킷을 상기 패킷의 헤더 정보를 바탕으로 플로우 별로 분류하는 플로우 분류부;
    플로우 별로 취할 액션 정보가 저장된 플로우 테이블 및 서로 관련성 있는 복수의 플로우를 나타내는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 저장된 플로우 집합 테이블을 저장하는 테이블 저장부;
    상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는지 판단하고, 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하지 않는 경우 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속한 플로우 집합이 존재하는지 판단하는 테이블 관리부; 및
    상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하는 경우, 상기 패킷에 상기 플로우 집합에 대응하는 액션을 적용하는 패킷 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 스위칭 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는, 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는 경우, 상기 패킷에 상기 플로우에 대응하는 액션을 적용하는 것을 특징으로 하는 네트워크 스위칭 장치.
  8. 제6항에 있어서
    상기 패킷 처리부는, 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하지 않는 경우 상기 패킷을 네트워크 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 네트워크 스위칭 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 테이블 관리부는 상기 네트워크 제어부로부터 상기 패킷에 해당하는 플로우에 대한 액션 정보가 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우와 상기 수신된 액션 정보를 상기 플로우 테이블에 추가함으로써 상기 플로우 테이블을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 네트워크 스위칭 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 테이블 관리부는 상기 네트워크 제어부로부터 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합과 상기 수신된 액션 정보를 상기 플로우 집합 테이블에 추가함으로써 상기 플로우 집합 테이블을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 네트워크 스위칭 장치.
  11. 중앙 집중식 네트워크 구조로서,
    플로우 별로 취할 액션 정보가 저장된 플로우 테이블 및 서로 관련성 있는 복수의 플로우를 나타내는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 저장된 플로우 집합 테이블을 저장하며, 네트워크로부터 입력되는 패킷을 상기 패킷의 헤더 정보를 바탕으로 플로우 별로 분류하고, 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는지 판단하고, 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하지 않는 경우 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속한 플로우 집합이 존재하는지 판단하고, 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하는 경우, 상기 패킷에 상기 플로우 집합에 대응하는 액션을 적용하고, 상기 플로우 집합 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 속하는 플로우 집합이 존재하지 않는 경우 상기 패킷을 하기 네트워크 제어부로 전송하는 네트워크 스위칭 장치; 및
    상기 패킷이 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우에 대한 액션 정보 또는 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합에 대한 액션 정보를 결정하여 상기 네트워크 스위칭 장치로 전송하는 네트워크 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 집중식 네트워크 구조.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 네트워크 스위칭 장치는, 상기 플로우 테이블에 상기 패킷에 해당하는 플로우가 존재하는 경우, 상기 패킷에 상기 플로우에 대응하는 액션을 적용하는 것을 특징으로 하는 중앙 집중식 네트워크 구조.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 네트워크 스위칭 장치는, 상기 네트워크 제어부로부터 상기 패킷에 해당하는 플로우에 대한 액션 정보가 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우와 상기 수신된 액션 정보를 상기 플로우 테이블에 추가함으로써 상기 플로우 테이블을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 중앙 집중식 네트워크 구조.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 네트워크 스위칭 장치는, 상기 네트워크 제어부로부터 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합에 대한 액션 정보가 수신되면, 상기 패킷에 해당하는 플로우 집합과 상기 수신된 액션 정보를 상기 플로우 집합 테이블에 추가함으로써 상기 플로우 집합 테이블을 업데이트하는 단계를 것을 특징으로 하는 중앙 집중식 네트워크 구조.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 네트워크 제어부는, 특정 플로우 또는 플로우 집합에 대한 액션을 결정하고, 상기 결정에 따라 상기 네트워크 스위칭 장치에 저장된 상기 플로우 테이블 또는 상기 플로우 집합 테이블을 갱신하는 것을 특징으로 하는 중앙 집중식 네트워크 구조.
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