KR101491791B1 - 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 구조의 네트워크에서 트래픽을 감소시키는 방법, 특히 연결된 링 토폴로지의 HSR 표준을 이용하는 이더넷 네트워크에서 트래픽을 감소시키는 방법에 관한 것으로서, 쿼드박스 노드가, 연결된 링 토폴로지 네트워크 상에서 전송되는 프레임의 목적지 노드를 포함하지 않는 DANH 링으로 연결되는 측면의 포트를, 상기 프레임에 대하여 잠그는 제1 학습 단계 및 잠기지 않은 포트를 통과하는 경로를 따라 상기 프레임의 카피가 목적지 노드로 전송되는 실행 단계를 포함하고 본 발명에 따르면, 연결된 링 토폴로지의 HSR 네트워크 내의 트래픽 생성을 경감함으로써 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법{METHOD OF TRAFFIC REDUCTION USING PORT LOCKING}

본 발명은 다양한 구조의 네트워크에서 트래픽을 감소시키는 방법, 특히 연결된 링(Connected Ring) 토폴로지의 HSR(High Availability Seamless Redundancy) 표준을 이용하는 이더넷 네트워크에서 트래픽을 감소시키는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쿼드박스 노드의 DANH(Doubly Attached Node for HSR) 측면(Side)의 인터페이스를 해당 DANH 링 내에 목적지 노드가 포함되지 않는 프레임에 대해 잠금으로써 HSR 네트워크의 성능을 개선할 수 있는 네트워크 트래픽 감소 방법에 관한 것이다.

현재, 리던던시 프로토콜 등을 사용하는 네트워크에서 트래픽을 적절하게 감소시킬 수 있는 방법, 특히 HSR(High availability Seamless Redundancy) 표준을 이용하는 네트워크에서 트래픽을 감소시키는 효율적인 방법은 제한되어 있다. 이러한 HSR 표준을 이용하는 네트워크에서 트래픽을 감소시키는 방법이 한국공개특허 10-2013-0095154호(이하 '선행문헌'이라 한다)에 일부 개시되어 있다.

선행문헌에 따른 네트워크 트래픽 감소 방법은 노드가 프레임의 카피 중 하나만을 수신하도록 제어함으로써, 불필요한 프레임 카피의 송수신을 제거하여 이전의 네트워크 시스템에 비하여 트래픽을 감소시킬수 있다.

그러나 선행문헌에 따른 네트워크 트래픽 감소 방법은 브로드캐스팅(broadcasting) 또는 멀티캐스팅(multicasting) 방식으로 프레임 카피를 포워딩하는 네트워크에 대해서만 트래픽을 감소시킬 수 있다는 한계가 있다.

한국공개특허 제10-2013-0095154호 (공개일: 2013.08.27., 발명의 명칭 : 네트워크 트래픽 감소 방법, 청구범위 제1항)가 있다.

본 발명은 연결된 링 토폴로지의 HSR 표준을 이용하는 네트워크에서 목적지 노드를 포함하지 않는 DANH링 및 목적지 노드로 향하지 않는 쿼드박스 링을 잠금으로써 HSR 네트워크의 트래픽을 감소시키고 성능을 향상시키는 네트워크 트래픽 감소 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법은 쿼드박스 노드가, 연결된 링 토폴로지 네트워크 상에서 전송되는 프레임의 목적지 노드를 포함하지 않는 DANH 링으로 연결되는 DANH 측면의 포트를, 상기 프레임에 대하여 잠그는 제1 학습 단계 및 잠기지 않은 포트를 통과하는 경로를 따라 상기 프레임의 카피가 목적지 노드로 전송되는 실행 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 제1 학습 단계에서, 상기 쿼드박스 노드가, 수신한 프레임을 DANH 측면에서 이전에 수신하지 않았으면, 상기 쿼드박스 노드가 상기 수신한 프레임에 포함된 시퀀스 번호와 목적지 노드의 MAC 어드레스를 저장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 제1 학습 단계에서, 상기 쿼드박스 노드가, 수신한 프레임을 DANH 측면에서 이전에 수신하였으면, 상기 DANH 측면에 연결된 DANH 링이 상기 수신한 프레임의 목적지 노드를 포함하지 않는다고 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 쿼드박스 노드가, 상기 DANH 측면에 연결된 DANH 링이 상기 수신한 프레임의 목적지를 포함하지 않는다고 판단하는 경우, 상기 수신한 프레임을 폐기하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 전송되는 프레임이 유니캐스트 프레임인 경우, 상기 쿼드박스 노드가, 상기 DANH 측면에 연결된 DANH 링이 수신한 프레임의 목적지를 포함하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 전송되는 프레임이 유니캐스트 프레임이 아닌 경우, 상기 쿼드박스 노드가, 수신한 프레임을 포워딩하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 쿼드박스 노드가, 상기 프레임의 목적지 노드로 향하는 경로와 중복되지 않는 쿼드박스 링으로 연결되는 측면의 포트를, 상기 프레임에 대하여 잠그는 제2 학습 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 쿼드박스 노드가, 상기 제1 학습 단계에서, 목적지 노드를 포함하지 않는 DANH 링에 연결되었다고 판단하면 상기 프레임을 쿼드박스 측면으로만 포워딩하고, 목적지 노드를 포함하는 DANH 링에 연결되었다고 판단하면 상기 프레임을 DANH 측면으로만 포워딩하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 쿼드박스 노드가, 동일한 상기 프레임을 기 설정된 일정 횟수 이상 쿼드박스 링으로 연결되는 측면의 포트를 통하여 수신한 경우, 상기 제2 학습 단계에서, 동일한 상기 프레임을 일정 횟수 이상 수신한 상기 쿼드박스 링으로 연결되는 측면의 포트를, 상기 프레임의 목적지 노드로 향하는 경로와 중복되지 않는 쿼드박스 링으로 연결되는 측면의 포트로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법에서, 상기 기 설정된 일정 횟수는 네트워크에 포함된 쿼드박스 링의 갯수에 근거하여 미리 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 연결된 링 토폴로지의 HSR 네트워크 내의 트래픽 생성을 경감함으로써 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 쿼드박스 노드의 DANH 측면과 쿼드박스 측면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연결된 링 토폴로지의 HSR 네트워크의 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연결된 링 토폴로지의 HSR 네트워크의 예에서 일부 링을 잠근 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법의 제1 학습 단계에 있어서 쿼드박스 노드의 동작을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 쿼드박스 링을 가지는 연결된 링 토폴로지의 HSR 네트워크의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법을 적용한 경우와 표준 HSR 프로토콜을 사용한 경우에 대해 DANH 링의 수에 따라 생성된 트래픽을 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법을 적용한 경우와 표준 HSR 프로토콜을 사용한 경우에 대해 쿼드박스 링의 수에 따라 생성된 트래픽을 비교한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법을 적용한 경우 DANH 링의 수에 따른 표준 HSR 프로토콜 대비 트래픽의 감소율을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법을 적용한 경우 쿼드박스 링의 수에 따른 표준 HSR 프로토콜 대비 트래픽의 감소율을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 표준 HSR 프로토콜, DANH 링에 대한 포트 잠금 및 쿼드박스 링에 대한 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법을 적용한 경우 쿼드박스 링의 수에 따라 생성되는 트래픽을 비교한 그래프이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.

본 발명의 네트워크 트래픽 감소 방법은 다양한 네트워크에서 프레임 또는 프레임 카피(Frame Copy)를 송수신할 때 상기 네트워크의 트래픽(Traffic, 부하)을 감소시키는 방법에 관한 것으로서, 특히 프레임 카피를 송수신할 때의 트래픽 감소 방법을 제안한다. 본 발명의 네트워크로는 이더넷(Ethernet) 등과 같은 다양한 네트워크들이 사용될 수 있다.

프레임 카피는 리던던시 프로토콜(Redundancy Protocol) 및 이중화 시스템 등에 사용된다. 예를 들어, 노드들을 이중화시킨 경우, 즉 노드들을 2개의 채널들을 통하여 연결시킨 경우, 프레임 카피들이 채널들을 통하여 노드들로 미리 전송된다. 이렇게 프레임 카피들을 미리 전송하면, 채널들 중 하나에 장애가 발생하였을 때 장애가 발생되지 않은 다른 채널을 통하여 노드들 사이의 연결을 신속하게 복구할 수 있다. 즉, 시스템은 프레임 카피를 이용하여 노드들 사이의 채널 복구 시간을 감소시킬 수 있다.

본 발명은 다양한 네트워크에 적용될 수 있으며, 특히 HSR(High availability Seamless Redundancy) 표준 네트워크에 적용될 수 있다. HSR은 IEC62439-3 표준에 의하여 규격화된 표준 리던던시 프로토콜로서 이중화 시스템에 적용된다. HSR 프로토콜에서, 각 노드는 프레임을 복제하여 동일한 프레임을 두 개의 포트를 통해 전송함으로써 장애에 대비하며, 하나의 채널에 장애가 발생하더라도 언제나 다른 채널로 복제된 프레임이 전송되어 있으므로 고장 복구 시간을 0으로 할 수 있다.

HSR 네트워크는 항상 네트워크 내에서 사용가능한 각 쿼드박스(Quadbox) 노드 타입에서 전송된 각각의 유니캐스트 프레임을 복제하고 이러한 프레임들을 목적지로 임의적으로 포워딩하므로 많은 프레임 카피들이 네트워크상에 순환하게 된다.

기본적으로 단일 링 토폴로지 에서는 HSR 프로토콜에서 유니캐스트 트래픽 문제가 발생하지 않는다. 왜냐하면 각 복제된 프레임 카피가 목적지 노드로 두 개의 분리된 경로를 따라 이동하고, 목적지 노드는 가장 빨리 도착하는 카피만을 받아들이고 나머지는 폐기하기 때문이다.

따라서 단일 링 토폴로지에서는 발신한 프레임의 두 개의 카피가 언제나 쌍으로 이동한다. 그러나 연결된 링 토폴로지에서는 각 복제된 프레임 카피가 각 쿼드박스 노드에서도 복제되므로 복수의 데이터 스트림이 동시에 전송하는 경우 트래픽 혼잡이 일어날 수 있다.

본 발명의 포트 잠금(Port Locking) 기법은, 연결된 링 토폴로지에서 HSR 프로토콜의 유니캐스트 트래픽 성능을 향상시킨다. 이하, 본 발명의 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 쿼드박스 노드의 DANH 측면과 쿼드박스 측면을 도시한 도면이다.

HSR 네트워크는 DANH 노드와 쿼드박스 노드를 포함할 수 있다. 이 중 두 개의 포트를 가지고 있는 DANH 노드는 네트워크의 터미널 노드로 기능하고, 네 개의 포트를 가지고 있는 쿼드박스 노드는 서로 다른 두 개의 링을 연결하는 역할을 하며, 이 때 하나의 링에 두 개씩의 쿼드박스 노드의 포트가 연결된다. 따라서 쿼드박스 노드의 포트는 같은 링에 연결되는 두 개의 포트를 하나의 측면(Side)으로 하여 두 개의 측면으로 나뉠 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, DANH 링과 쿼드박스 링을 연결하는 쿼드박스 노드의 포트는 두개의 측면으로 나뉠 수 있다. 이 경우, DANH 링으로 연결되는 두 개의 포트를 DANH 측면이라고 부르고, 쿼드박스 링으로 연결되는 두 개의 포트를 쿼드박스 측면이라고 부른다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연결된 링 토폴로지의 HSR 네트워크의 예를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 연결된 링 토폴로지의 네트워크의 예는 제1 내지 제4 DANH 링(10-40)과 쿼드박스 링(50)으로 구성되어 있다. DANH 링은 DANH 노드들로 구성되는 링이며, 쿼드박스 노드를 통해 쿼드박스 링 및 다른 DANH 링으로 연결된다. 쿼드박스 링은 쿼드박스 노드들로 구성되는 링이며, DANH 링들 및 다른 쿼드박스 링들을 연결한다.

소스 노드(A)로부터 목적지 노드(B)까지 통신하는 경우, 표준 HSR 프로토콜은 프레임의 목적지 필드에 포함된 목적지 노드(B)의 MAC 어드레스를 이용한다. 일반적으로, 각 프레임 내부의 식별 태그(Identification Tag)에 시퀀스 번호가 태깅되고, 복제되며, 각 프레임은 HSR 네트워크 내부에서 유통된다. 따라서 목적지 노드가 네트워크 링 내에 존재한다면, 목적지 노드는 의도된 프레임을 포워딩하지 않고 수용할 수 있다. 링 내에 목적지 노드가 없다면, 네트워크는 프레임을 포워딩할 수 있다.

쿼드박스 노드가 DANH 링 내부에서 프레임을 하나의 포트로 포워딩하고, 프레임이 같은 쿼드박스 노드로 다른 포트를 통해 돌아오면, 목적지 노드는 그 링 내부에 없다고 가정할 수 있다. 이러한 경우, 쿼드박스 노드가 DANH 링 내부로 목적지 노드(B)의 MAC 어드레스로 향하는 프레임을 송신하지 못하도록 쿼드박스 노드의 DANH 측면 포트를 잠근다.

네트워크 내에 목적지 노드는 하나가 존재하므로 DANH 측면 포트가 잠기지 않고 DANH 링으로 프레임을 포워딩하는 DANH 링에 연결된 쿼드박스 노드는 네트워크 상에 하나 뿐이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연결된 링 토폴로지의 HSR 네트워크의 예에서 일부 링을 잠근 상태를 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 예에서, 제1 DANH 링(10) 및 제2 DANH 링(20)이 잠겼으며, 이 경우 소스 노드(A)에서 목적지 노드(B)로 향하는 프레임들이 제1 및 제2 DANH 링(10, 20)으로 전달되지 못하게 된다.

포트 잠금 기법은 DAHN 링으로 연결되는 쿼드박스 노드의 DAHN 측면에만 적용되며, DAHN 링으로 연결되는 쿼드박스 노드의 쿼드박스 측면은 잠기지 않는다. 목적지 노드(B)는 쿼드박스 링(50)에는 존재하지 않는다. 따라서 쿼드박스 노드에서 목적지 노드(B)를 포함하지 않는 DANH 링으로 보내지는 프레임은 같은 쿼드박스 노드로 돌아오게 된다. 포트 잠금 기법이 쿼드박스 측면에 적용되면, 쿼드박스 링이 잠길 것이며, 따라서 소스 노드(A)와 목적지 노드(B) 사이의 연결이 끊어진다.

본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법은, 쿼드박스 노드가, 연결된 링 토폴로지 네트워크 상에서 전송되는 프레임의 목적지 노드를 포함하지 않는 DANH 링으로 연결되는 측면의 포트를, 상기 프레임에 대하여 잠그는 제1 학습 단계 및 잠기지 않은 포트를 통과하는 경로를 따라 상기 프레임의 카피가 목적지 노드로 전송되는 실행 단계를 포함한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법의 제1 학습 단계에 있어서 쿼드박스 노드의 동작을 도시한 순서도이다.

도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크트래픽 감소 방법의 동작을 설명한다.

먼저, 쿼드박스 노드가 HSR 프레임을 수신한다(S110).

이어서 쿼드박스 노드는 수신한 프레임이 유니캐스트 프레임인지 여부를 판단한다(S120).

상기 단계(S120)에서 만일 수신한 프레임이 유니캐스트 프레임이라면, 쿼드박스 노드가 수신한 프레임의 목적지 노드의 MAC 어드레스와 시퀀스 번호를 읽는다(S130).

표준 HSR 프레임은 목적지 노드의 MAC 어드레스, 소스 노드의 MAC 어드레스, HSR 식별자 태그, 페이로드(Payload) 및 체크섬(Checksum)을 포함할 수 있으며, HSR 식별자 태그 내부에는 시퀀스 번호가 포함될 수 있다.

이후 쿼드박스 노드는 이전에 같은 프레임을 DANH 측면에서 수신하였는지 판단한다(S140). 이 때 같은 프레임을 수신한 적이 있는지 판단하기 위하여 쿼드박스 노드는 저장된 지금까지 수신한 프레임의 시퀀스 번호와 목적지 노드의 MAC 어드레스를 사용할 수 있다.

이 경우 전술한 바와 같이, 쿼드박스 노드가 수신한 프레임을 DANH 측면에서 이전에 수신한 적이 있으면 상기 DANH 측면에 연결된 DANH 링이 상기 수신한 프레임의 목적지를 포함하지 않는다고 판단할 수 있다.

즉, 쿼드박스 노드는 수신한 프레임이 유니캐스트 프레임인 경우 DANH 측면에 연결된 DANH 링이 수신한 프레임의 목적지를 포함하는지 여부를 판단할 수 있다.

만일 상기 단계(S140)에서 같은 프레임을 이전에 수신하였다고 판단하였다면, 쿼드박스 노드는 프레임을 폐기하고, 목적지 노드의 MAC 어드레스에 대하여 프레임을 수신한 포트를 잠그고(S150) 프로세스를 종료한다.

즉, 쿼드박스 노드가 수신한 프레임을 DANH 측면에서 이전에 수신한 적이 있으면, 수신한 프레임이 DANH 링에 포함되어 있지 않다고 판단하고, 수신한 프레임의 목적지 MAC 어드레스에 대하여 수신한 프레임을 수신한 포트를 잠그고 수신한 프레임을 폐기할 수 있다.

만일 상기 단계(S140)에서 같은 프레임을 수신하지 않았다고 판단하였다면, 쿼드박스 노드는 시퀀스 번호와 목적지 노드의 MAC 어드레스를 저장(S160)하고 단계(S170)로 진행한다. 즉, 쿼드박스 노드는 쿼드박스 노드가 수신한 프레임을 DANH 측면에서 이전에 수신하지 않았으면, 수신한 프레임이 DANH 링에 포함되어 있을 가능성이 있다고 판단하고, 수신한 프레임에 포함된 시퀀스 번호와 목적지 노드의 MAC 어드레스를 저장한다.

이어서 쿼드박스 노드는 수신한 프레임을 포워딩하고(S170) 프로세스를 종료한다.

만일 상기 단계(S120)에서 수신한 프레임이 유니캐스트 프레임이 아니라 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 프레임이라고 판단하였다면 쿼드박스 노드는 역시 단계(S170)로 진행하여 수신한 프레임을 포워딩하고(S170) 프로세스를 종료한다.

즉, 쿼드박스 노드는 수신한 프레임이 유니캐스트 프레임이 아닌 경우 상기 수신한 프레임을 포워딩할 수 있으며, 유니캐스트 프레임이 아닌 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 프레임에 대해서는 포트 잠금 기법을 사용하지 않고 표준 HSR 프로토콜을 그대로 사용하여 프레임을 처리할 수 있다.

상술한 방법에 의하여 제1 학습 단계에서 각 쿼드박스 포트가 네트워크 상에서 프레임 카피의 목적지를 포함하지 않는 DANH 링으로 연결되는 측면의 포트를 해당 프레임 카피에 대하여 잠근 뒤, 실행 단계로 이행하여 각 소스 노드가 목적지 노드를 향하여 HSR 프로토콜을 사용하여 유니캐스트 프레임을 송신할 수 있다.

이 경우, 각 유니캐스트 프레임은 자신의 목적지 노드에 대하여 잠기지 않은 포트만을 통과하여 목적지 노드로 전송되게 되므로, 제1 학습 단계에서 목적지 노드를 포함하지 않는다고 판단한 DANH 링으로는 프레임 카피가 전송되지 않으며, 따라서 유니캐스트 트래픽이 감소한다.

제1 학습 단계와 관련하여 상술하였듯이 본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법은, 목적지 노드를 포함하지 않는 DANH 링과 쿼드박스 링을 연결하는 쿼드박스 노드의 DANH 측면을 잠금으로써, 유니캐스트 트래픽을 감소시킬 수 있다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법은, 쿼드박스 노드가, 프레임의 목적지 노드로 향하는 경로와 중복되지 않는 쿼드박스 링으로 연결되는 측면의 포트를, 해당 프레임에 대하여 잠그는 제2 학습 단계를 더 포함할 수 있다.

여기에서, 프레임의 목적지 노드로 향하는 경로와 중복되지 않는 쿼드박스 링을 통과하여서는 목적지 노드에 도달할 수 없으므로, 프레임의 목적지 노드로 향하는 경로와 중복되지 않는 쿼드박스 링으로 연결되는 측면의 포트는 목적지 노드로 도달하지 않는 포트를 의미한다.

즉, 두 개의 쿼드박스 링을 연결하는 쿼드박스 노드의 포트 중 목적지 노드로 도달하지 않는 쿼드박스 링으로 연결되는 측면의 포트를 잠금으로써, 트래픽 감소 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

상술하였듯이 연결된 링 토폴로지 네트워크는 DANH 링과 쿼드박스 링으로 구성되며, DANH 링들이 쿼드박스 링들을 통해 연결된다. 이 때, DANH 링은 쿼드박스 링과 공유하는 하나의 쿼드박스 노드에 의하여 쿼드박스 링과 연결되며, 쿼드박스 링들은 서로가 공유하는 쿼드박스 노드에 의하여 서로 연결될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 쿼드박스 링을 가지는 연결된 링 토폴로지의 HSR 네트워크의 예를 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 네트워크의 예에서, 상술한 제1 학습 단계에 따라 목적지 노드(B)를 포함하지 않는 DANH 링으로 연결되는 쿼드박스 노드, 예컨대 제3 쿼드박스 노드(80)의 포트를 잠글 수 있으며, 이 경우 도 5의 예에서 자물쇠로 표시된 잠긴 DANH 링들에는 소스 노드(A)로부터 전송되는 프레임 카피가 도달하지 않게 된다.

그런데, 이렇게 DANH 링에 대해 포트 잠금 기법을 적용한 경우 포트가 잠긴 쿼드박스 노드는 특정 목적지 노드(B)를 향하는 프레임을 DANH 링 내부로 포워드하지 않으므로, 포트가 잠긴 쿼드박스 노드를 포함하는 쿼드박스 링 역시 목적지 노드(B)로 향하지 않을 수 있다. 예컨대, 도 5의 예에서 자물쇠로 표시된 쿼드박스 링들은 소스 노드(A)로부터 송신된 프레임을 목적지 노드(B)로 전달하지 않는다. 또한 이러한 목적지 노드(B)로 향하지 않는 쿼드박스 링은 프레임의 목적지 노드로 향하는 경로와 중복되지 않는다.

이러한 쿼드박스 링들에 대해서도 DANH 링과 유사한 방법으로 포트 잠금 기법을 적용하면 트래픽을 더욱 감소시킬 수 있다. 쿼드박스 링에 대하여 포트 잠금 기법을 적용하는 결과, 모든 쿼드박스 노드가 목적지 노드(B)로 향하지 않는 측면의 포트를 잠글 수 있으며, 결과적으로 실행 단계에서는 소스 노드(A)로부터 목적지 노드(B)까지 링으로 연결된 하나의 경로가 활성화될 수 있다.

상술한 바와 같이, 쿼드박스 링은 쿼드박스 노드로 구성되는 링이다. 쿼드박스 노드는 DANH 링과 쿼드박스 링을 연결하는 노드와, 쿼드박스 링과 쿼드박스 링을 연결하는 노드로 분류될 수 있으며, 쿼드박스 링과 DANH 링을 연결하는 쿼드박스 노드는 상술한 제1 학습 단계에 따라 DANH 링으로 연결되는 측면의 포트를 잠글 수 있다.

이 경우, 쿼드박스 노드는, 제1 학습 단계에 따라 연결된 DANH 링에 목적지 노드가 포함되지 않는다고 판단하였을 경우, 목적지 노드가 포함되지 않는 DANH 링으로 연결되는 DANH 측면으로는 더 이상 프레임을 포워딩하지 않고, 수신한 프레임을 쿼드박스 측면을 통하여 쿼드박스 링으로만 포워딩할 수 있다.

또한 쿼드박스 노드가, 제1 학습 단계에 따라 연결된 DANH 링에 목적지 노드가 포함되어 있다고 판단하였을 경우, 목적지 노드가 포함되는 DANH 링으로 연결되는 DANH 측면으로만 프레임을 포워딩하고, 쿼드박스 측면으로는 프레임을 포워딩하지 않을 수 있다.

즉, 쿼드박스 노드가, 제1 학습 단계에서, 목적지 노드를 포함하지 않는 DANH 링에 연결되었다고 판단하면 프레임을 쿼드박스 측면으로만 포워딩하고, 목적지 노드를 포함하는 DANH 링에 연결되었다고 판단하면 프레임을 DANH 측면으로만 포워딩할 수 있다.

따라서, 포워딩된 동일한 프레임이 기 설정된 일정 갯수 이상 쿼드박스 링과 쿼드박스 링을 연결하는 쿼드박스 노드로 돌아올 경우, 쿼드박스 노드는 포워딩된 프레임이 돌아오는 포트가 목적지 노드로 향하지 않는다고 판단할 수 있으며, 이러한 목적지 노드로 향하지 않는 쿼드박스 링으로 연결되는 포트를 잠글 수 있다.

즉, 쿼드박스 노드가, 동일한 프레임을 기 설정된 일정 횟수 이상 쿼드박스 링으로 연결되는 측면의 포트를 통하여 수신한 경우, 제2 학습 단계에서, 동일한 프레임을 일정 횟수 이상 수신한 측면의 포트를, 프레임의 목적지 노드로 향하는 경로와 중복되지 않는 쿼드박스 링으로 연결되는 측면의 포트로 판단할 수 있다.

이 때, 기 설정된 일정 횟수는 네트워크에 포함된 쿼드박스 링의 갯수에 근거하여 미리 설정될 수 있다.

예컨대, 네트워크 상에 10개의 쿼드박스 링이 포함된다면, 프레임 카피를 수신하는 기 설정된 일정 횟수가 쿼드박스 링의 수와 유사하게 설정될 수 있다. 또한 이 경우 프레임 카피를 수신하는 기 설정된 일정 횟수가 50회로 설정된다면, 거의 모든 중규모 내지 대규모의 네트워크 토폴로지에 대응할 수 있다.

이 경우, 예컨대 10개의 쿼드박스 링이 포함된 예에서 1000개의 프레임을 송신한다면, 50개의 프레임까지는 DANH 링에 대해서만 프레임 잠금이 적용되는 상태로 네트워크가 동작하지만, 그 이후 1000개의 프레임까지는 쿼드박스 링에 대해서도 프레임 잠금이 적용되는 상태로 네트워크가 동작한다. 그러나 이 경우 프레임 카피를 수신하는 기 설정된 일정 횟수를 10회로 설정하는 경우보다 프레임 감소가 최적화되지 못한 결과가 얻어질 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1 학습 단계에서 DANH 링에 대해서만 포트 잠금 기법을 적용할 수 있으며, 이어서 제2 학습 단계에서 쿼드박스 링에 대해서도 포트 잠금 기법을 적용하여 트래픽 감소 성능을 더욱 향상시킬 수도 있다.

도 5의 예에서, 제1 쿼드박스 노드(60)는 최초에 목적지 노드(B)로 향하는 프레임을 수신하는 경우 표준 HSR 프로토콜에 따라 DANH 측면과 쿼드박스 측면 모두로 프레임을 포워딩할 수 있다. 이 때 DANH 측면으로 포워딩된 프레임은 목적지 노드(B)에 의하여 수신되며, 따라서 다시 제1 쿼드박스 노드(60)의 쿼드박스 측면으로 포워딩되지 않는다. 따라서 제1 쿼드박스 노드(60)는 DANH 측면을 잠그지 않는다. 이후 목적지 노드(B)를 향하는 프레임은 제1 쿼드박스 노드(60)의 DANH 측면으로만 포워딩된다.

한편 제2 쿼드박스 노드(70)는 최초의 목적지 노드(B)로 향하는 프레임을 제3 쿼드박스 노드(80)로 포워딩한다. 제3 쿼드박스 노드(80)는 최초에 목적지 노드(B)로 향하는 프레임을 수신하는 경우 표준 HSR 프로토콜에 따라 DANH 측면과 쿼드박스 측면 모두로 프레임을 포워딩할 수 있다. 이 때, 제3 쿼드박스 노드(80)와 연결된 DANH 링은 목적지 노드(B)를 포함하지 않으므로 최초의 목적지 노드(B)로 향하는 프레임이 다시 제3 쿼드박스 노드(80)의 DANH 측면으로 포워딩될 때, 제3 쿼드박스 노드(80)의 DANH 측면은 제1 학습 단계의 동작에 의하여 잠긴다. 두 번째 프레임은 제3 쿼드박스 노드(80)와 연결된 쿼드박스 링으로만 포워딩된다. 제2 쿼드박스 노드(70)는 목적지 노드(B)로 향하는 프레임을 계속 제3 쿼드박스 노드(80)와 연결된 쿼드박스 링으로 포워딩하고, 포워딩 받는다. 제2 쿼드박스 노드(70)가 포워딩 받는 프레임의 수가 기 설정된 횟수에 도달하면 제2 쿼드박스 노드(70)는 제3 쿼드박스 노드(80)와 연결된 쿼드박스 링으로 연결된 포트를 잠글 수 있으며, 더 이상 제2 쿼드박스 노드(70)를 통하여 목적지 노드(B)로 향하는 프레임이 포워딩되지 않을 수 있다.

이하에서는 이러한 포트 잠금 기법을 적용하여 얻어지는 트래픽 성능의 향상을 설명한다. 도 6 내지 도 9는 DANH 링에 대해서만 포트 잠금 기법을 적용한 경우 얻어지는 트래픽 성능의 향상을 도시한 그래프이고, 도 10은 DANH 링에 대해서만 포트 잠금 기법을 적용한 경우와 쿼드박스 링에 대해서도 포트 잠금 기법을 적용한 경우를 비교한 그래프이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법을 적용한 경우와 표준 HSR 프로토콜을 사용한 경우에 대해 DANH 링의 수에 따라 생성된 트래픽을 비교한 그래프이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 표준 HRS 프로토콜을 사용한 경우와 포트 잠금 기법을 사용한 경우의 트래픽은 상당한 차이를 보이며, 포트 잠금 기법은 DANH 링의 수가 증가함에 따라 더 효율적이 된다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법을 적용한 경우와 표준 HSR 프로토콜을 사용한 경우에 대해 쿼드박스 링의 수에 따라 생성된 트래픽을 비교한 그래프이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 표준 HRS 프로토콜을 사용한 경우와 포트 잠금 기법을 사용한 경우의 트래픽은 상당한 차이를 보이며, 포트 잠금 기법은 쿼드박스 링의 수가 증가함에 따라 더 효율적이 된다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법을 적용한 경우 DANH 링의 수에 따른 표준 HSR 프로토콜 대비 트래픽의 감소율을 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법을 적용한 경우 쿼드박스 링의 수에 따른 표준 HSR 프로토콜 대비 트래픽의 감소율을 나타낸 그래프이다.

도 8및 도 9에 도시된 바처럼, 네트워크 링이 증가함에 따라 트래픽의 감소는 계속 증가한다. 10개의 DANH 링이 사용된 경우 트래픽 감소는 표준 HSR 프로토콜 대비 85.8%인데 반하여, 100개의 DANH 링이 사용된 경우 트래픽 감소는 표준 HSR 프로토콜 대비 91%에 달하였으며, 10개의 쿼드박스 링이 사용된 경우 트래픽 감소는 표준 HSR 프로토콜 대비 82.6%인데 반하여, 100개의 쿼드박스 링이 사용된 경우 트래픽 감소는 표준 HSR 프로토콜 대비 86.4%에 달하였다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 표준 HSR 프로토콜, DANH 링에 대한 포트 잠금 및 쿼드박스 링에 대한 포트 잠금을 이용하는 네트워크 트래픽 감소 방법을 적용한 경우 트래픽을 비교한 그래프이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 하나의 쿼드박스 링이 사용된 경우, DANH 링에 대해서만 포트 잠금을 적용한 경우와 쿼드박스 링에 대해서도 포트 잠금을 적용한 경우의 트래픽은 거의 같다.

그러나 소스 노드와 목적지 노드 사이의 쿼드박스 링의 수가 트래픽 성능에 영향을 줄 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 소스 노드와 목적지 노드 사이의 쿼드박스 링의 수가 증가함에 따라 DANH 링에 대해서만 포트 잠금을 적용한 경우의 성능이 쿼드박스 링에 대해서도 포트 잠금을 적용하는 경우의 성능에 접근한다. 네트워크 내의 최대 쿼드박스 링의 수와 소스 노드와 목적지 노드 사이의 쿼드박스 링의 수가 같은 경우, DANH 링에 대해서만 포트 잠금을 적용한 경우와 쿼드박스 링에 대해서도 포트 잠금을 적용하는 경우가 동일하게 작동한다. 따라서 쿼드박스 링에 대해서 포트 잠금을 적용하여 얻어지는 성능의 향상은 네트워크 내의 쿼드박스 링의 수가 증가할 수록 증가하고, 소스 노드와 목적지 노드 사이의 쿼드박스 링의 수가 감소할 수록 증가한다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 연결된 링 토폴로지의 HSR 네트워크 내의 트래픽 생성을 경감함으로써 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 제1 DANH 링 20 : 제2 DANH 링
30 : 제3 DANH 링 40 : 제4 DANH 링
50 : 쿼드박스 링 60 : 제1 쿼드박스 노드
70 : 제2 쿼드박스 노드 80 : 제3 쿼드박스 노드
90 : 제4 쿼드박스 노드 A : 소스 노드
B : 목적지 노드

Claims (10)

1. 쿼드박스 노드가, 연결된 링 토폴로지 네트워크 상에서 전송되는 프레임의 목적지 노드를 포함하지 않는 DANH 링으로 연결되는 DANH 측면의 포트를, 상기 프레임에 대하여 잠그는 제1 학습 단계; 및
   잠기지 않은 포트를 통과하는 경로를 따라 상기 프레임의 카피가 목적지 노드로 전송되는 실행 단계를 포함하는 네트워크 트래픽 감소 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 학습 단계에서,
   상기 쿼드박스 노드가, 수신한 프레임을 DANH 측면에서 이전에 수신하지 않았으면, 상기 쿼드박스 노드가 상기 수신한 프레임에 포함된 시퀀스 번호와 목적지 노드의 MAC 어드레스를 저장하는 것을 특징으로 하는 네트워크 트래픽 감소 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 학습 단계에서,
   상기 쿼드박스 노드가, 수신한 프레임을 DANH 측면에서 이전에 수신하였으면, 상기 DANH 측면에 연결된 DANH 링이 상기 수신한 프레임의 목적지 노드를 포함하지 않는다고 판단하는 것을 특징으로 하는 네트워크 트래픽 감소 방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 쿼드박스 노드가, 상기 DANH 측면에 연결된 DANH 링이 상기 수신한 프레임의 목적지를 포함하지 않는다고 판단하는 경우, 상기 수신한 프레임을 폐기하는 것을 특징으로 하는 네트워크 트래픽 감소 방법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 전송되는 프레임이 유니캐스트 프레임인 경우, 상기 쿼드박스 노드가, 상기 DANH 측면에 연결된 DANH 링이 수신한 프레임의 목적지를 포함하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 네트워크 트래픽 감소 방법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 전송되는 프레임이 유니캐스트 프레임이 아닌 경우, 상기 쿼드박스 노드가, 수신한 프레임을 포워딩하는 것을 특징으로 하는 네트워크 트래픽 감소 방법.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 쿼드박스 노드가, 상기 프레임의 목적지 노드로 향하는 경로와 중복되지 않는 쿼드박스 링으로 연결되는 측면의 포트를, 상기 프레임에 대하여 잠그는 제2 학습 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 트래픽 감소 방법.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 쿼드박스 노드가, 상기 제1 학습 단계에서, 목적지 노드를 포함하지 않는 DANH 링에 연결되었다고 판단하면 상기 프레임을 쿼드박스 측면으로만 포워딩하고, 목적지 노드를 포함하는 DANH 링에 연결되었다고 판단하면 상기 프레임을 DANH 측면으로만 포워딩하는 것을 특징으로 하는 네트워크 트래픽 감소 방법.
   
9. 제 7항에 있어서,
   상기 쿼드박스 노드가, 동일한 상기 프레임을 기 설정된 일정 횟수 이상 쿼드박스 링으로 연결되는 측면의 포트를 통하여 수신한 경우, 상기 제2 학습 단계에서, 동일한 상기 프레임을 일정 횟수 이상 수신한 상기 쿼드박스 링으로 연결되는 측면의 포트를, 상기 프레임의 목적지 노드로 향하는 경로와 중복되지 않는 쿼드박스 링으로 연결되는 측면의 포트로 판단하는 것을 특징으로 하는 네트워크 트래픽 감소 방법.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 기 설정된 일정 횟수는 네트워크에 포함된 쿼드박스 링의 갯수에 근거하여 미리 설정되는 것을 특징으로 하는 네트워크 트래픽 감소 방법.
    
    
    
    

Images