KR101494265B1

KR101494265B1 - Tcp 세션 스위칭 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101494265B1
Application number: KR20140022378A
Authority: KR
Inventors: 석우진; 권윤주
Original assignee: 한국과학기술정보연구원
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2015-02-23

Abstract

TCP 세션 분리 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, TCP 세션을 통해 송신 종단으로부터 송출되는 데이터 세그먼트를 전달받아 수신 종단으로 전송하고, 수신 종단으로부터 데이터 세그먼트에 대한 응답신호를 전달받아 송신 종단으로 전송하며, TCP 전송성능 결정 변수를 측정하는 라우팅부, 송신 종단으로부터 전달받은 데이터 세그먼트, 수신 종단으로부터 전달받는 응답신호 및 전송성능 결정 변수가 저장되는 버퍼부, TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션에 대한 현재 전송성능을 연산하는 성능 산출부, TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션의 예측 전송성능을 연산하는 성능 예측부, 현재 전송성능과 예측 전송성능에 대한 상호 비교를 수행하는 성능 비교부 및 예측 전송성능이 현재 전송성능보다 높은 것으로 판단되면, TCP 세션을 분리하는 세션 분리부를 포함하는, TCP 세션 스위칭 장치가 제공된다.

Description

TCP 세션 스위칭 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SWITCHING A TCP SESSION}

본 발명은 TCP를 통한 데이터 전송 성능을 개선하기 위한 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동일한 크기의 대역폭으로 제한되어 데이터가 교환되는 송신 종단과 수신 종단 사이의 TCP 세션에 대한 현재 전송성능과 예측 전송성능을 연산하고, 현재 전송성능과 예측 전송성능을 상호 비교하여 예측 전송성능이 더 높은 것으로 판단되면, TCP 세션을 분리하여 송신 종단과 수신 종단 각각에 가용 대역폭을 개별적으로 할당하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 TCP 통신 네트워크에서는 신뢰성있는 데이터 전송을 위한 전송 계층(Transport Layer) 프로토콜로서 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol: TCP, 이하 "TCP"라 칭함)이 가장 널리 이용되고 있다.

TCP는 네트워크 상태에 따른 전송 속도를 조절하는 혼잡 제어 메커니즘(Congestion Control Mechanism)을 수행하며, TCP의 혼잡 제어 메커니즘의 기본적인 알고리즘은 슬로우 스타트(Slow Start:SS) 상태, 혼잡회피(Congestion Avoidance:CA)상태, 빠른 재전송(Fast Retransmit) 및 빠른 재복구(Fast Recovery)로 구성되어 같이 작동하도록 되어 있다.

이때, 송신 종단은 세그먼트의 1회 왕복시간(Round Trip Time, 이하, 'RTT'라 함)마다 수신측으로부터의 응답신호(ACK)를 수신하면 혼잡 윈도우(Congesion WiNDow, CWND) 크기만큼의 세그먼트를 전송하는 것이 일반적이다.

한편, TCP는 네트워크 대역폭을 효율적으로 사용하는 데 오랜 시간이 걸린다는 고유의 단점이 있는 바, RTT(Round Trip Time, 왕복 시간)와 패킷 손실(Packet Loss)이 큰 원격지 간 통신에서 상대적으로 더욱 좋지 않은 성능을 나타낸다.　

구체적으로, 송신 종단과 수신 종단 간의 거리가 멀어 질수록 보유한 네트워크 대역폭(Bandwidth)을 모두 사용하지 못하고, 데이터 송수신하는 시간이 현저하게 증가하는 문제가 있다. 그 이유는 송신 종단에서 데이터를 송신한 후 수신 종단으로부터 송신에 문제가 없음을 회신해야만 그 다음 데이터 전송하는데, 거리가 멀어 질수록 RTT가 증가하기 때문이다.

즉, 송신 종단과 수신 종단을 연결하는 TCP 세션의 데이터 전송 성능은 데이터 전송 수단이 되는 대역폭에 의해 큰 영향을 받게 되는데, 이러한 TCP 세션이 활용하는 대역폭은 송신 종단 및 수신 종단 각각에서 이용 가능한 대역폭(이하, 가용 대역폭) 중 더 좁은 대역폭으로 제한될 수 밖에 없는 한계로부터 기인한다.

이에 따라, 원격지 간에도 송신 종단과 수신 종단의 TCP를 이용한 데이터 전송 성능을 개선할 수 있는 기술에 대한 요구가 증대되고 있다.

대한민국등록특허공보 제 10-0546927호: 데이터 패킷 수신기에서의 RTT 측정 방법(2006.01.19)

본 발명은 전술된 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예들에 따르면, 송신 종단과 수신 종단 사이의 TCP 세션에 대한 기초 정보에 근거하여 산출된 현재 전송성능 값과 예측 전송성능 값을 상호 비교함으로써, 예측 전송성능이 더 높은 것으로 판단되는 경우 TCP 세션을 분리하여, 송신 종단과 수신 종단 각각이 보유한 두가지 가용 대역폭을 개별적으로 할당하고, 이에 따라 TCP를 기반으로 하는 종단간의 데이터 전송성능을 향상시키고자 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, TCP 세션을 통해 송신 종단으로부터 송출되는 데이터 세그먼트를 전달받아 수신 종단으로 전송하고, 수신 종단으로부터 상기 데이터 세그먼트에 대한 응답신호를 전달받아 상기 송신 종단으로 전송하며, TCP 전송성능 결정 변수를 측정하는 라우팅부, 송신 종단으로부터 전달받은 데이터 세그먼트, 수신 종단으로부터 전달받는 응답신호 및 상기 전송성능 결정 변수가 저장되는 버퍼부, 상기 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션에 대한 현재 전송성능을 연산하는 성능 산출부, 상기 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션의 예측 전송성능을 연산하는 성능 예측부, 현재 전송성능과 예측 전송성능에 대한 상호 비교를 수행하는 성능 비교부 및 예측 전송성능이 현재 전송성능보다 높은 것으로 판단되면, 상기 TCP 세션을 분리하는 세션 분리부를 포함하는, TCP 세션 스위칭 장치가 제공된다.

또한, 상기 전송성능 결정 변수는, 데이터 세그먼트 크기(S), 혼잡윈도우 크기(C), 송신 종단과 수신 종단 간의 RTT(R1), 송신 종단과 TCP 세션 스위칭 장치간의 RTT(R2), TCP 세션 스위칭 장치와 수신 종단 사이의 RTT(R3), TCP 세션의 현재 대역폭인 제1 대역폭(B1), 송신 종단 측의 가용 대역폭인 제2 대역폭(B2) 및 수신 종단 측의 가용 대역폭인 제3 대역폭(B3)인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 성능 산출부는, 아래의 수학식에 따라 현재 전송성능(Ts1)을 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 성능 예측부는, 아래의 수학식에 따라 예측 전송성능(Ts2)을 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 세션 분리부는, 상기 제2 대역폭을 송신 종단 측에 할당하고, 상기 제3 대역폭을 수신 종단 측에 할당하여 상기 TCP 세션을 분리하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 성능 예측부는, 현재 전송성능이 기 설정된 임계값 이하인 경우에 예측 전송성능을 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, TCP 세션 스위칭 장치가 동일한 크기의 대역폭으로 제한되는 송신 종단과 수신 종단 사이의 TCP 세션을 분리하는 방법에 있어서, 상기 TCP 세션의 TCP 전송성능 결정 변수를 측정하는 제1 단계, 상기 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션에 대한 현재 전송성능을 연산하는 제2 단계, 상기 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션의 예측 전송성능을 연산하는 제3 단계, 현재 전송성능과 예측 전송성능에 대한 상호 비교를 수행하는 제4 단계 및 예측 전송성능이 현재 전송성능보다 높은 것으로 판단되면, 상기 TCP 세션을 분리하는 제5 단계를 포함하는, TCP 세션 분리 방법이 제공된다.

또한, 상기 전송성능 결정 변수는, 데이터 세그먼트 크기(S), 혼잡윈도우 크기(C), 송신 종단과 수신 종단 간의 RTT(R1), 송신 종단과 TCP 세션 스위칭 장치간의 RTT(R2), TCP 세션 스위칭 장치와 수신 종단 사이의 RTT(R3), TCP 세션의 현재 대역폭인 제1 대역폭(B1), 송신 종단 측의 가용 대역폭인 제2 대역폭(B2) 및 수신 종단 측의 가용 대역폭인 제3 대역폭(B3)인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제2 단계는, 아래의 수학식에 따라 현재 전송성능(Ts1)을 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제3 단계는, 아래의 수학식에 따라 예측 전송성능(Ts2)을 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제5 단계는, 상기 제2 대역폭을 송신 종단 측에 할당하고, 상기 제3 대역폭을 수신 종단 측에 할당하여 상기 TCP 세션을 분리하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제3 단계는, 상기 제2 단계에서 연산된 현재 전송성능이 기 설정된 임계값 이하인 경우에 예측 전송성능을 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, TCP 세션의 TCP 전송성능 결정 변수를 측정하는 제1 단계, 상기 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션에 대한 현재 전송성능을 연산하는 제2 단계, 상기 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션의 예측 전송성능을 연산하는 제3 단계, 현재 전송성능과 예측 전송성능에 대한 상호 비교를 수행하는 제4 단계 및 예측 전송성능이 현재 전송성능보다 높은 것으로 판단되면, 상기 TCP 세션을 분리하는 제5 단계를 포함하는, TCP 세션 분리 방법이 프로그램으로 기록되고 전자장치에서 판독 가능한 기록매체가 제공된다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 송신 종단과 수신 종단 사이의 TCP 세션에 대한 RTT, 혼잡 윈도우 크기 등의 기초 정보에 근거하여 산출된 현재 전송성능 값과 예측 전송성능 값을 상호 비교함으로써, TCP 세션의 분리 여부 결정에 활용할 수 있다.

또한, 예측 전송성능이 더 높은 것으로 판단되는 경우 TCP 세션을 분리하여 송신 종단과 수신 종단 각각이 보유한 두가지 가용 대역폭을 개별적으로 할당함으로써, 양 종단 측의 가용 대역폭 활용도를 증대시키고 데이터 전송성능을 보다 향상시킬 수 있다.

도 1a는 TCP를 이용한 종단 간의 일반적인 통신 과정을 도시한 것이고, 도 1b는 종래 기술에 따라 송신 종단 측과 수신 종단 측 대역폭이 동일한 크기로 제한되는 TCP 세션에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TCP 세션 스위칭 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 TCP 세션이 분리되어 송신 종단 측과 수신 종단 측 각각에 가용 대역폭이 개별적으로 할당된 상태를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 TCP 세션 분리 방법의 각 단계를 순차적으로 나타낸 플로우 챠트이다.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 임의의 실시예는 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 1a는 TCP를 이용한 종단 간의 일반적인 통신 과정을 도시한 것이고, 도 1b는 종래 기술에 따라 송신 종단(10) 측과 수신 종단(20) 측 대역폭이 동일한 크기로 제한되는 TCP 세션에 관한 것이다.

송신 종단(10) 및 수신 종단(20)은 중앙 처리 장치와 같은 프로세서를 포함하고, TCP 통신이 가능한 장치로서, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 셀룰러 전화, 개인 휴대 단말기(PDA), 서버, 네트워크 어댑터, 또는 내장형 컴퓨터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

먼저, 도 1a를 참조하면, TCP는 데이터 송수신에 대한 신뢰성을 높이기 위하여, 송신 종단(10)이 데이터 세그먼트(segment)(를 수신 종단(20)으로 전송하면, 수신 종단(20)은 송신 중단에 대하여 데이터 수신을 확인시키기 위해 응답신호(Acknowledgement, ACK)를 전송하는 방식을 사용한다. 데이터 세그먼트(segment)를 전송한 후 소정시간이 경과하도록 응답신호(ACK)가 수신되지 않는다면 전송 도중 데이터 세그먼트(segment)가 손실된 것으로 판단하고 재전송한다.

여기서, 데이터 세그먼트(segment)란 네트워크를 통한 실질적인 전송을 위하여 데이터를 적절한 크기로 분할한 조각, 즉 TCP를 이용하여 전송되는 데이터 단위를 의미한다.

한편, 도 1a에 따른 일반적인 TCP 통신은 도 1b에 도시된 바와 같이, TCP 세션을 통해 전체적인 전송성능은 송신 종단(10) 측과 수신 종단(20) 측 각각의 네트워크 상태(예, 대역폭) 중 질이 더 낮은 네트워크 상태로 제한된다.

예를 들어, 송신 종단(10) 측에서 활용할 수 있는 네트워크 대역폭이 100Mbps인 경우라고 하더라도, 수신 종단(20) 측에서 활용할 수 있는 네트워크 대역폭이 10Mbps이라면, TCP 세션에서 활용 가능한 대역폭은 질이 더 낮은 수신 종단(20) 측의 10Mbps 이하로 제한된다. 이와같은 네트워크 환경에서는 데이터 세그먼트(segment) 및 이에 대한 응답신호가 수신 종단(20) 측의 작은 대역폭으로 인해 전송되는 데에 많은 시간지연이 발생되며, 이러한 환경에서는 혼잡으로 인한 데이터 세그먼트(segment)의 손실 및 축적으로 인한 TCP 전송성능이 저하될 수 있다. 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제를 개선하기 위한 것으로 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TCP 세션 스위칭 장치(30)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 TCP 세션이 분리되어 송신 종단(10) 측과 수신 종단(20) 측 각각에 가용 대역폭이 개별적으로 할당된 상태를 도시한 것이다.

우선 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 TCP 세션 스위칭 장치(30)는 라우팅부(31), 버퍼부(32), 성능 산출부(33), 성능 예측부(34), 성능 비교부(35) 및 세션 분리부(36)를 포함한다.

라이팅부는 TCP 세션을 통해 송신 종단(10)으로부터 송출되는 데이터 세그먼트(segment)를 전달받아 수신 종단(20)으로 전송하고, 수신 종단(20)으로부터 상기 데이터 세그먼트(segment)에 대한 응답신호를 전달받아 상기 송신 종단(10)으로 전송한다. 또한, 라이팅부는 TCP 전송성능 결정 변수를 측정한다.

TCP 전송성능 결정 변수란 이하에서 별도로 설명할 성능 산출부(33) 및 성능 예측부(34)가 현재 전송성능과 예측 전송성능을 연산하기 위해 요구되는 수치이다. 이러한 TCP 전송성능 결정 변수에는, 데이터 세그먼트(segment) 크기(S), 혼잡윈도우 크기(C), 송신 종단(10)과 수신 종단(20) 간의 RTT(R1), 송신 종단(10)과 TCP 세션 스위칭 장치(30)간의 RTT(R2), TCP 세션 스위칭 장치(30)와 수신 종단(20) 사이의 RTT(R3), TCP 세션의 현재 대역폭인 제1 대역폭(B1), 송신 종단(10) 측의 가용 대역폭인 제2 대역폭(B2) 및 수신 종단(20) 측의 가용 대역폭인 제3 대역폭(B3)이 포함될 수 있다. 각 TCP 전송성능 결정 변수를 측정하는 방식은 이미 공지된 바 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

버퍼부(32)는 송신 종단(10)으로부터 전달받은 데이터 세그먼트(segment), 수신 종단(20)으로부터 전달받는 응답신호 및 라우팅부(31)에 의해 측정된 TCP 전송성능 결정 변수가 저장되는 구성이다.

또한, 버퍼부(32)에는 데이터 세그먼트(segment)가 수신 종단(20)으로 전송하기 전 복제하여 저장되도록 기 설정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 TCP 세션 스위칭 장치(30)는, 수신 종단(20)으로부터 데이터 세그먼트(segment)에 대한 응답신호가 기준 시간 내에 도달하지 않는 경우 복제된 데이터 세그먼트(segment)를 수신 종단(20)으로 재전송하고, 응답신호가 도달한 경우에는 복제된 데이터 세그먼트(segment)를 삭제시키는 신호를 생성하여 버퍼부(32)로 전달하는 세그먼트(segment) 관리부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

성능 산출부(33)는 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션에 대한 현재 전송성능을 연산하고, 성능 예측부(34)는 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션의 예측 전송성능을 연산한다. 이때, 성능 예측부(34)는 성능 산출부(33)에 의해 연산된 현재 전송성능이 기 설정된 임계값 이하인 경우에 예측 전송성능을 연산되도록 설정될 수 있으며, 이에 따라 현재 전송성능으로 송신 종단(10)과 수신 종단(20) 사이의 TCP 통신을 충분히 감당할 수 있는 경우에는 예측 전송성능에 대한 연산 과정을 생략하여 불필요한 연산 작업에 따른 부하를 감소시킬 수 있다.

전송성능의 평가 지표로서 다운로드/업로드 속도, 다운로드/업로드 표준편차, RTT, 손실율 등으로 다양할 수 있으나, 이러한 전송성능에 대한 평가 내지 측정 방법은 이미 공지된 바 생략하고, 본 발명의 실시예에 따른 현재 전송성능과 예측 전송성능에 대하여 보다 자세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 현재 전송성능과 예측 전송성능은 데이터 세그먼트(segment)의 전송 시간 즉, 하나의 데이터 세그먼트(segment)가 송신 종단(10)으로부터 수신 종단(20)에 도달하기 까지 소요되는 시간(즉, 현재 전송성능은 Ts1, 예측 전송성능은 Ts2)이다.

성능 산출부(33)는 아래의 수학식에 따라 현재 전송성능인 Ts1을 연산한다.

성능 예측부(34)는 아래의 수학식에 따라 예측 전송성능인 Ts2를 연산한다.

즉, Ts2는 하나의 데이터 세그먼트(segment)가 송신 종단(10)으로부터 TCP 세션 스위칭 장치(30)까지 전송되는 시간(즉, B2를 이용하는 경우)과 TCP 세션 스위칭 장치(30)로부터 수신 종단(20)까지 전송되는 시간(즉, B3를 이용하는 경우)을 합산한 시간값이다.

성능 비교부(35)는 상기 성능 상출부 및 성능 예측부에서 연산된 현재 전송성능과 예측 전송성능에 대한 상호 비교를 수행한다. 위의 예를 인용하면, Ts1과 Ts2를 비교하여 Ts1이 Ts2 보다 큰 경우에 데이터 세그먼트(segment) 당 송신 종단(10)으로부터 수신 종단(20)에 도달하기 까지 소요되는 시간이 더 오래 걸리는 것이므로, 예측 전송성능이 현재 전송성능 보다 높은(큰) 것으로 판단한다.

세션 분리부(36)는 성능 비교부(35)의 판단 결과를 전달받아 현재 전송성능이 예측 전송성능 보다 높은(큰) 경우 TCP 전송성능 결정 변수를 측정 시점의 TCP 세션을 계속 유지하고, 예측 전송성능이 현재 전송성능 보다 높은(큰) 경우에는 TCP 세션을 분리한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 TCP 세션이 분리되어 송신 종단(10) 측과 수신 종단(20) 측 각각에 가용 대역폭이 개별적으로 할당된 상태를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 성능 비교부(35)에 의해 예측 전송성능이 현재 전송성능 보다 높은 것으로 판단됨에 따라, 도 1b과 같이 동일한 크기의 대역폭(B1)만으로 제한되었던 TCP 세션이 분리되어 송신 종단(10) 측에 제2 대역폭(B2)이 할당되고, 수신 종단(20) 측에 제3 대역폭(B3)이 할당될 수 있다.

즉, TCP 세션이 분리됨에 따라 특히 송신 종단(10) 측에서 이용 가능한 대역폭이 증가되었음을 확인할 수 있다. 일 예로서, 제2 대역폭(B2)이 제1 대역폭(B1)의 4배인 경우, 마치 1차선 도로를 달리다가 4차선 도로를 달리는 것과 유사한 효과가 발생하여, 동일한 크기의 데이터를 송신 종단(10)으로부터 TCP 세션 스위칭 장치(30)까지 보다 높은 속도로 전송할 수 있다.

한편, 도 3에는 제2 대역폭(B2)이 제3 대역폭(B3) 보다 넓은 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 송신 종단(10) 측과 수신 종단(20) 측의 네트워크 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 당연하다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 TCP 세션 분리 방법의 각 단계를 순차적으로 나타낸 플로우 챠트이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 TCP 세션 분리 방법으로서, 우선 라우핑부가 TCP 세션의 TCP 전송성능 결정 변수를 측정하는 제1 단계(S510)가 수행된다. 이때, 전송성능 결정 변수에는 데이터 세그먼트(segment) 크기(S), 혼잡윈도우 크기(C), 송신 종단(10)과 수신 종단(20) 간의 RTT(R1), 송신 종단(10)과 TCP 세션 스위칭 장치(30)간의 RTT(R2), TCP 세션 스위칭 장치(30)와 수신 종단(20) 사이의 RTT(R3), TCP 세션의 현재 대역폭인 제1 대역폭(B1), 송신 종단(10) 측의 가용 대역폭인 제2 대역폭(B2) 및 수신 종단(20) 측의 가용 대역폭인 제3 대역폭(B3)이 포함될 수 있다.

이어, 성능 산출부(33)가 S510 단계에서 측정되는 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션에 대한 현재 전송성능을 연산하는 단계(S520)가 수행된다.

한편, S520 단계와 동시에 또는 S520 단계가 수행된 후에 성능 예측부(34)가 S510 단계에서 측정되는 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션의 예측 전송성능을 연산하는 단계(S530)가 수행된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, S520 단계에서 연산되는 현재 전송성능과 S530 단계에서 연산되는 예측 전송성능은 데이터 세그먼트(segment)의 전송 시간 즉, 하나의 데이터 세그먼트(segment)가 송신 종단(10)으로부터 수신 종단(20)에 도달하기 까지 소요되는 시간(즉, 현재 전송성능은 Ts1, 예측 전송성능은 Ts2)이다.

S520 단계에서 성능 산출부(33)는 아래의 수학식에 따라 현재 전송성능인 Ts1을 연산할 수 있다.

S523 단계에서 성능 예측부(34)는 아래의 수학식에 따라 예측 전송성능인 Ts2를 연산할 수 있다.

이어, 성능 비교부(35)가 현재 전송성능과 예측 전송성능에 대한 상호 비교를 수행하는 단계(S540)가 수행된다. 이때, 현재 전송성능이 예측 전송성능과 같거나 높은 경우 TCP 세션의 분리 없이 S510 단계로 궤환될 수 있다.

이어, S540 단계의 판단 결과, 예측 전송성능이 현재 전송성능 보다 높은 경우 세션 분리부(36)가 TCP 세션을 분리하는 단계(S550)가 수행된다. 이때, S550 단계는 제2 대역폭을 송신 종단(10) 측에 할당하고, 제3 대역폭을 수신 종단(20) 측에 할당하여 TCP 세션 스위칭 장치(30)를 중심으로 송신 종단(10)과 수신 종단(20)이 서로 별도의 대역폭을 통해 TCP 통신을 수행하도록 제어할 수 있다.

한편, 도 4를 참조하여 전술한 내용은 하나의 데이터 세그먼트(segment)에 대한 실시예에 관한 것이며, 상기 S510 단계 내지 S550 단계가 수행되는 중 이후 순차적으로 전송되는 데이터 세그먼트(segment)들에 대한 처리가 동일하게 반복될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이러한 TCP 세션 분리 방법은 프로그램으로 작성 가능하며, 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.

또한, TCP 세션 분리 방법에 관한 프로그램은 전자장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(Readable Media)에 저장되어 전자장치에 의하여 읽혀지고 실행될 수 있다.

이상에서 기재된 "포함하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

본 발명은 TCP 세션에 대한 현재 전송성능과 예측 전송성능을 연산하고, 상호 비교하여 예측 전송성능이 더 높은 것으로 판단되면, TCP 세션을 분리함으로써 송신 종단과 수신 종단 각각에 가용 대역폭을 개별적으로 할당하여 TCP 전송 성능을 향상시키는 데에 적용할 수 있다.

B1: 제1 대역폭 B2: 제2 대역폭
B3: 제3 대역폭
10: 송신 종단 20: 수신 종단
30: TCP 세션 스위칭 장치 31: 라우팅부
32: 버퍼부 33: 성능 산출부
34: 성능 예측부 35: 성능 비교부
36: 세션 분리부

Claims

TCP 세션을 통해 송신 종단으로부터 송출되는 데이터 세그먼트를 전달받아 수신 종단으로 전송하고, 수신 종단으로부터 상기 데이터 세그먼트에 대한 응답신호를 전달받아 상기 송신 종단으로 전송하며, TCP 전송성능 결정 변수를 측정하는 라우팅부;
송신 종단으로부터 전달받은 데이터 세그먼트, 수신 종단으로부터 전달받는 응답신호 및 상기 전송성능 결정 변수가 저장되는 버퍼부;
상기 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션에 대한 현재 전송성능을 연산하는 성능 산출부;
상기 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션의 예측 전송성능을 연산하는 성능 예측부;
상기 성능 산출부에서 연산된 현재 전송성능과 상기 성능 예측부에서 연산된 예측 전송성능을 서로 비교하는 성능 비교부; 및
상기 성능 비교부의 비교 결과, 상기 연산된 예측 전송성능이 상기 연산된 현재 전송성능보다 더 크면, 상기 TCP 세션을 분리하는 세션 분리부;
를 포함하는, TCP 세션 스위칭 장치
제1항에 있어서,
상기 전송성능 결정 변수는,
데이터 세그먼트 크기(S), 혼잡윈도우 크기(C), 송신 종단과 수신 종단 간의 RTT(R1), 송신 종단과 TCP 세션 스위칭 장치간의 RTT(R2), TCP 세션 스위칭 장치와 수신 종단 사이의 RTT(R3), TCP 세션의 현재 대역폭인 제1 대역폭(B1), 송신 종단 측의 가용 대역폭인 제2 대역폭(B2) 및 수신 종단 측의 가용 대역폭인 제3 대역폭(B3)인 것을 특징으로 하는, TCP 세션 스위칭 장치
제2항에 있어서,
상기 성능 산출부는,
아래의 수학식에 따라 현재 전송성능(Ts1)을 연산하는 것을 특징으로 하는, TCP 세션 스위칭 장치
제2항에 있어서,
상기 성능 예측부는,
아래의 수학식에 따라 예측 전송성능(Ts2)을 연산하는 것을 특징으로 하는, TCP 세션 스위칭 장치
제2항에 있어서,
상기 세션 분리부는,
상기 제2 대역폭을 송신 종단 측에 할당하고, 상기 제3 대역폭을 수신 종단 측에 할당하여 상기 TCP 세션을 분리하는 것을 특징으로 하는, TCP 세션 스위칭 장치
제1항에 있어서,
상기 성능 예측부는,
현재 전송성능이 기 설정된 임계값 이하인 경우에 예측 전송성능을 연산하는 것을 특징으로 하는, TCP 세션 스위칭 장치
TCP 세션 스위칭 장치가 동일한 크기의 대역폭으로 제한되는 송신 종단과 수신 종단 사이의 TCP 세션을 분리하는 방법에 있어서,
상기 TCP 세션의 TCP 전송성능 결정 변수를 측정하는 제1 단계;
상기 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션에 대한 현재 전송성능을 연산하는 제2 단계;
상기 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션의 예측 전송성능을 연산하는 제3 단계;
상기 제2 단계 및 상기 제3 단계에서 연산된 현재 전송성능과 예측 전송성능을 서로 비교하는 제4 단계; 및
상기 제4 단계의 비교 결과, 상기 연산된 예측 전송성능이 상기 연산된 현재 전송성능보다 더 크면, 상기 TCP 세션을 분리하는 제5 단계;
를 포함하는, TCP 세션 분리 방법
제7항에 있어서,
상기 전송성능 결정 변수는,
데이터 세그먼트 크기(S), 혼잡윈도우 크기(C), 송신 종단과 수신 종단 간의 RTT(R1), 송신 종단과 TCP 세션 스위칭 장치간의 RTT(R2), TCP 세션 스위칭 장치와 수신 종단 사이의 RTT(R3), TCP 세션의 현재 대역폭인 제1 대역폭(B1), 송신 종단 측의 가용 대역폭인 제2 대역폭(B2) 및 수신 종단 측의 가용 대역폭인 제3 대역폭(B3)인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는, TCP 세션 분리 방법
제8항에 있어서,
상기 제2 단계는,
아래의 수학식에 따라 현재 전송성능(Ts1)을 연산하는 것을 특징으로 하는, TCP 세션 분리 방법
제8항에 있어서,
상기 제3 단계는,
아래의 수학식에 따라 예측 전송성능(Ts2)을 연산하는 것을 특징으로 하는, TCP 세션 분리 방법
제8항에 있어서,
상기 제5 단계는,
상기 제2 대역폭을 송신 종단 측에 할당하고, 상기 제3 대역폭을 수신 종단 측에 할당하여 상기 TCP 세션을 분리하는 것을 특징으로 하는, TCP 세션 분리 방법
제7항에 있어서,
상기 제3 단계는,
상기 제2 단계에서 연산된 현재 전송성능이 기 설정된 임계값 이하인 경우에 예측 전송성능을 연산하는 것을 특징으로 하는, TCP 세션 분리 방법
TCP 세션의 TCP 전송성능 결정 변수를 측정하는 제1 단계, 상기 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션에 대한 현재 전송성능을 연산하는 제2 단계, 상기 TCP 전송성능 결정 변수에 근거하여 TCP 세션의 예측 전송성능을 연산하는 제3 단계, 상기 제2 단계 및 상기 제3 단계에서 연산된 현재 전송성능과 예측 전송성능을 서로 비교하는 제4 단계 및 상기 제4 단계의 비교 결과, 상기 연산된 예측 전송성능이 상기 연산된 현재 전송성능보다 더 크면, 상기 TCP 세션을 분리하는 제5 단계를 포함하는, TCP 세션 분리 방법이 프로그램으로 기록되고 전자장치에서 판독 가능한 기록매체