KR101580466B1 - 소프트웨어 정의 네트워킹을 이용하여 네트워크 장비를 테스트하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

소프트웨어 정의 네트워킹을 이용하여 네트워크 장비를 테스트하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소프트웨어 정의 네트워크를 제어하는 제어 장치가, 네트워크 장비를 테스트하는 방법에 대한 것으로, 테스트 대상 장비와 연결된 오픈플로우(Openflow) 스위치에 임의의 토폴로지를 에뮬레이션하는 단계; 프레임을 상기 테스트 대상 장비에게 전송하도록 상기 오픈플로우 스위치를 제어하는 단계; 및 상기 테스트 대상 장비가 상기 오픈플로우 스위치로 전송한 프레임의 내용을 상기 오픈플로우 스위치로부터 수신한 패킷인 메시지(Packet-In message)를 이용하여 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

소프트웨어 정의 네트워킹을 이용하여 네트워크 장비를 테스트하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램 {METHOD, APPARATUS AND COMPUTER PROGRAM FOR TESTING NETWORK EQUIPMENT BY USING SOFTWARE DIFINED NETWORKING}
본 발명은 소프트웨어 정의 네트워킹을 이용하여 네트워크 장비를 테스트하는 방법 및 장치에 대한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 오픈플로우 프로토콜을 이용하여 각종 네트워크의 장비를 테스트할 수 있는 방법 및 장치에 대한 것이다.
소프트웨어 정의 네트워킹 (SDN, Software Defined Networking)의 등장은 최근 네트워크 구조를 바꾸고 있다. 소프트웨어 정의 네트워크 기술은 복잡한 컨트롤 플레인(control plane)의 기능을 데이터 플레인(data plane)과 분리하여, 컨트롤 플레인의 복잡한 기능을 소프트웨어로 처리하고, 데이터 플레인은 네트워크 패킷의 전달, 무시, 변경 등 컨트롤 플레인이 지시하는 단순한 기능만을 수행하도록 한다. 이런 변화로, 복잡한 하드웨어의 제약 없이 소프트웨어로 새로운 네트워크 기능을 개발할 수 있으며, 동시에 이전 네트워크 구조에서 불가능했던 다양한 시도를 할 수 있게 되었다.
예를 들어, 클라우드 네트워크와 같은 환경에서, 각 네트워크 스위치 혹은 라우터의 기능을 동적으로 설정하여 에너지 소비를 줄일 수 있으며, 엔터프라이즈 네트워크 환경에서는 각 스위치나 라우터에 원하는 접근 제어 방식을 구현할 수 있다. 이를 이용하여 기존의 네트워크에서 사용되는 장비의 수와 장비 관리 비용을 줄일 수 있다. 또 새롭게 개발한 기능을 자유롭게 시험할 수 있다.
컨트롤 플레인을 담당하는 컨트롤러 (즉, 제어장치)와 데이터 플레인을 담당하는 스위치 사이의 통신은 국제 표준인 오픈플로우(OpenFlow) 프로토콜을 통해서 이루어진다. 오픈플로우 프로토콜을 지원하는 스위치는 패킷이 전달되면, 제어 장치가 미리 정한 규칙에 따라서, 패킷을 다른 스위치나 제어 장치로 전달하거나, 제어 장치로 전달하거나, 버리는 등의 단순한 동작을 수행한다.
소프트웨어 정의 네트워크에서 스위치가 제어 장치로 보내거나, 제어 장치의 응용 프로그램이 서로 주고 받는 메시지를 제어 장치의 이벤트라고 부른다.
제어 장치에 전달되는 이벤트의 예를 들어보면 다음과 같다. 플로우 테이블에 처리규칙이 없는 새로운 플로우가 생기면, 패킷 유입 이벤트(packet in)가 발생하고, 네트워크 스위치가 꺼지면, 연결다운 이벤트(connection down)가 발생한다. 소프트웨어 정의 네트워크의 토폴로지가 바뀌면, 토폴로지 변경 이벤트(topology event)가 발생한다. 네트워크 스위치의 턴온이나 오류 해소로 인하여 다운된 네트워크 스위치가 켜지면, 연결 업 이벤트(connection up)가 발생한다. 제어 장치의 응용 프로그램은 이와 같은 이벤트에 대한 적절한 동작을 수행하는 소프트웨어이다.
본 발명은 SDN 환경에서 네트워크 장비를 테스트하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가 본 발명은 제어장치, 즉 소프트웨어 정의 네트워크의 컨트롤러가 오픈플로우 (Openflow) 스위치를 이용하여 테스트 대상 장비에 네트워크 토폴로지를 에뮬레이션하고, 에뮬레이션한 토폴로지에 각종 이벤트를 발생시킨 후, 별도의 추가 작업 없이 오픈플로우 프로토콜을 이용하여 네트워크 장비를 테스트할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예를 따르는 소프트웨어 정의 네트워크를 제어하는 제어 장치가, 네트워크 장비를 테스트하는 방법은, 테스트 대상 장비와 연결된 오픈플로우(Openflow) 스위치에 임의의 토폴로지를 에뮬레이션하는 단계; 프레임을 상기 테스트 대상 장비에게 전송하도록 상기 오픈플로우 스위치를 제어하는 단계; 및 상기 테스트 대상 장비가 상기 오픈플로우 스위치로 전송한 프레임의 내용을 상기 오픈플로우 스위치로부터 수신한 패킷인 메시지(Packet-In message)를 이용하여 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가 본 발명의 실시예를 따르는 오픈플로우(Openflow) 스위치가 네트워크 장비를 테스트하는 방법은, 상기 오픈플로우 스위치가 포함된 소프트웨어 정의 네트워크를 제어하는 제어 장치로부터 신호를 수신하여, 테스트 대상 장비에 대해 임의의 토폴로지를 에뮬레이션하는 단계; 프레임을 상기 테스트 대상 장비에게 전송하는 단계; 및 상기 테스트 대상 장비로부터 프레임을 수신하면, 상기 프레임의 내용에 대한 패킷인 메시지(Packet-In message)를 상기 제어 장치에게 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 실시예를 따르는 네트워크 장비를 테스트하는 소프트웨어 정의 네트워크의 제어 장치는, 테스트 대상 장비와 연결된 오픈플로우(Openflow) 스위치와 연결하는 통신부; 및 프레임을 상기 테스트 대상 장비에게 전송하도록 상기 오픈플로우 스위치를 제어하고, 상기 테스트 대상 장비가 상기 오픈플로우 스위치로 전송한 프레임의 내용을 상기 오픈플로우 스위치로부터 수신한 패킷인 메시지(Packet-In message)를 이용하여 확인하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가 본 발명의 실시예를 따르는 네트워크 장비를 테스트하는 오픈플로우(Openflow) 스위치는, 테스트 대상 장비와 연결하는 통신부; 및 상기 오픈플로우 스위치가 포함된 소프트웨어 정의 네트워크를 제어하는 제어 장치로부터 신호를 수신하여, 테스트 대상 장비에 대해 임의의 토폴로지를 에뮬레이션하고, 에뮬레이션 토폴로지의 임의의 네트워크 요소를 출처(Source) 와 목적지 (Destination)로 설정한 프레임을 상기 테스트 대상 장비에게 전송하고, 상기 테스트 대상 장비로부터 프레임을 수신하면, 상기 프레임의 내용에 대한 패킷인 메시지(Packet-In message)를 상기 제어 장치에게 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편 본 발명의 실시예를 따르는, 네트워크 장비를 테스트하는 처리를 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램은, 테스트 대상 장비와 연결된 오픈플로우(Openflow) 스위치에 임의의 토폴로지를 에뮬레이션하는 기능; 프레임을 상기 테스트 대상 장비에게 전송하도록 상기 오픈플로우 스위치를 제어하는 기능; 및 상기 테스트 대상 장비가 상기 오픈플로우 스위치로 전송한 프레임의 내용을 상기 오픈플로우 스위치로부터 수신한 패킷인 메시지(Packet-In message)를 이용하여 확인하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 표준 프로토콜인 오픈플로우 프로토콜을 이용하여 네트워크 토폴로지 에뮬레이션 및 테스트 시나리오를 제어할 수 있어, 하드웨어와 소프트웨어가 분리된 형태로 테스트 프레임워크를 구축할 수 있는 효과가 있다.
나아가 본 발명에 따르면, 별도의 네트워크 테스트 하드웨어 장비 없이, 오픈플로우 스위치를 이용하여 네트워크 장비를 테스트할 수 있으며, 둘 이상의 장비에 대한 테스트를 동시에 진행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 소프트웨어 정의 네트워크의 구성을 설명하기 위한 도면
도 2는 종래 기술을 따르는 네트워크 계측기의 문제점을 설명하기 위한 도면
도 3은 본원발명의 실시예를 따르는 SDN에서 네트워크 장비를 테스트하는 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도
도 4는 본원발명의 실시예를 따르는 SDN에서 제어 장치가 오픈플로우 스위치를 이용하여 네트워크 장비를 테스트하는 예시를 설명하기 위한 도면
도 5은 본원발명의 실시예를 따르는 제어 장치가 네트워크 장비를 테스트하는 과정을 설명하기 위한 순서도
본 발명은 이하에 기재되는 실시예들의 설명 내용에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가해질 수 있음은 자명하다. 그리고 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 널리 알려져 있고 본 발명의 기술적 요지와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다.
한편, 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 부호로 표현된다. 그리고 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시될 수도 있다. 이는 본 발명의 요지와 관련이 없는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 명확히 설명하기 위함이다. 이하 첨부된 도면본 발명은 이하에 기재되는 실시예들의 설명 내용에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가해질 수 있음은 자명하다. 그리고 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 널리 알려져 있고 본 발명의 기술적 요지와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다.
한편, 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 부호로 표현된다. 그리고 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시될 수도 있다. 이는 본 발명의 요지와 관련이 없는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 명확히 설명하기 위함이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 소프트웨어 정의 네트워크의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 소프트웨어 정의 네트워크는 SDN 제어 장치 100, 오픈플로우 스위치 200, 단말 (또는 호스트) 300를 포함할 수 있다. 스위치 200 및 단말 300를 포함하여 노드(Node)라고 지칭할 수 있으며 링크는 2개의 노드 사이의 연결을 의미할 수 있다.
제어 장치 100은 스위치 200에 명령을 하고, 스위치 200는 그 명령에 따라 패킷을 목적지로 전송하거나 수정, 폐기하는 등의 처리를 할 수 있다. 단말 300는 소프트웨어 정의 네트워크를 통해 다른 단말에 보내기 위한 패킷을 생성하여 네트워크 인터페이스의 포트를 통해 스위치 200로 패킷을 전송할 수 있다.
스위치 200는 단말 300 또는 다른 스위치 200로부터 패킷을 수신하면, 플로우 테이블에 기초하여 패킷을 스위칭할 수 있다. 이때, 플로우 테이블에 해당 패킷 스위칭을 위한 플로우 엔트리가 없다면, 네트워크 스위치 200는 제어 장치 100에 플로우 룰 요청 메시지를 전송할 수 있다.
한편 오픈플로우는 SDN 제어 장치와 네트워크 장치간의 통신 표준 인터페이스로서, SDN에서 제어 장치와 스위치 사이에 오가는 통신의 내용은 미리 정해져 있는 오픈플로우 표준에 따라서만 정의될 수 있다.
제어 장치는 오픈플로우 프로토콜을 이용하여 패킷의 포워딩 방법이나 VLAN 우선순위 값 등을 스위치에 전달하여 네트워크를 제어할 수 있으며, 스위치는 제어 장치에게 사전에 등록된 플로우 엔트리가 없는 패킷에 대한 정보를 제어 장치에 문의하고 그 결정을 받아 패킷을 처리할 수 있다.
보다 구체적으로, 스위치와 제어 장치 사이에 TCP connection이 확립되면, 제어장치와 스위치 사이에 오픈플로우 프로토콜을 사용한 메시지 교환이 시작된다. 특히 제어 장치, 즉 컨트롤러는 연결된 스위치들에게 LLDP(Link Layer Discovery Protocol) 요청 메시지를 전송하고, 이 요청을 수신한 각 스위치들은 LLDP 응답 메시지를 전송하고 컨트롤러는 그 응답을 모아 토폴로지 맵을 작성한다. 그리고 각 스위치는 자신에게 연결되어 있는 단말들의 정보를 ARP로 검출하고, 스위치를 식별하는 ID, 포트번호 등을 추가하여 컨트롤러에게 전송할 수 있다.
한편, 스위치가 자기에게 연결되어 있는 단말로부터 프레임을 수신한 경우, 스위치는 프레임을 일단 버퍼에 저장하고 제어 장치에게 적합한 플로우 엔트리를 문의하기 위해 Packet-In 메시지로 수신 프레임의 일부 데이터를 컨트롤러에게 전송할 수 있다. 컨트롤러는 수신한 데이터를 기반으로 하여 경로를 계산하고, 프레임의 착신지를 Packet-Out 메시지로 지정해 줄 수 있다. 즉, Packet-Out 메시지를 수신한 스위치를 메시지에서 지정하고 있는 경로에 따라 버퍼에 저장하고 있던 프레임을 착신지로 전송할 수 있다.
이와 같이 오픈플로우 프로토콜은 전송, 폐기, 지정된 필드의 값을 다시 작성하는 것 등에 대한 표준화된 처리를 지원한다. 따라서 오픈플로우 표준을 따르면 SDN 구현이 명확하고 빠른 장점이 있다. 반면 다양한 요구사항을 수용하여 사용자 개별적으로 필요한 기능, 예를 들어 네트워크 장비 테스트 기능을 구현하는 것은 용이하지 않은 단점이 있다.
도 2는 종래 기술을 따르는 네트워크 계측기의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
SDN이 아닌 전통적인 방식의 네트워크 아키텍처에서 네트워크 장비의 기능을 테스트 하는 경우, 도 2a에 도시된 바와 같이 복수의 물리적 포트 (211, 212, 213)을 구비하는 네트워크 계측기(214)를 이용할 수 있다.
도 2a에서 210을 테스트하고 싶은 경우, 종래의 네트워크 계측기 즉 네트워크 테스트 하드웨어 장비(214)에서는 물리적 포트 별(211, 212, 213)로 네트워크 장비 또는 호스트를 에뮬레이션 하도록 설정할 수 있다.
이후 종래의 네트워크 계측기(214)는 에뮬레이션된 물리적 포트를 통해 패킷 (프레임, 트래픽)을 테스트 대상 네트워크 장비(210)로 전송할 수 있으며, 테스트 대상 네트워크 장비로부터 패킷을 수신하여 그 내용을 분석할 수도 있다.
그러나 종래의 네트워크 계측기는 물리적 포트와 직접 연결되지 않은 토폴로지에 포함된 네트워크 장치를 테스트할 수 없는 문제가 있다. 예를 들어 도 2b에서 220을 테스트 하고 싶은 경우, 네트워크 계측기(234)는 230에 대해서는 에뮬레이션할 수 있지만, 231, 232, 233은 에뮬레이션 할 수 없으며, 230, 231, 232, 233로 구성된 토폴로지는 물리적 포트에 매칭할 수 없기 때문에 220에 대해 에뮬레이션할 수 없는 한계가 존재한다.
나아가 종래의 네트워크 계측기는 테스트 대상 장비와 일대일 매칭을 하는 구조이기 때문에 복수의 장비에 대해 동시에 테스트를 할 수 없는 한계가 존재한다. 즉, 복수의 장비에 대한 동시 테스트가 필요한 경우에는 고가의 계측기를 복수개 구비해야 하는 문제가 발생한다.
또한 종래의 네트워크 계측기는 테스트 장비의 제조사 종속성이 문제가 될 수 있다. 종래의 네트워크 계측기는 하드웨어와 소프트웨어가 결합된 형태로 제조되며, 사용자는 복수의 장비를 운영해야 하는 경우에 기존의 장비와 호환되는 장비를 구입할 수 밖에 없다 따라서 사용자 선택의 폭이 제한되며, 테스트 장비 비용의 상승을 초래하게 되는 문제가 발생한다.
따라서 본 발명은 컨트롤 플레인과 데이터 플레인을 분리할 수 있는 SDN의 특성을 이용하여, 네트워크 토폴로지 에뮬레이션 및 네트워크 장비 테스트를 위한 시나리오를 제어하는 컨트롤 플레인은 컨트롤러, 즉 SDN 제어장치가 담당하고, 테스트 대상 장치와의 패킷 송수신을 위한 데이터 플레인은 오픈플로우 스위치가 담당하도록 구현된다.
나아가 본 발명은 별도의 네트워크 테스트 하드웨어 장비 없이, 오픈플로우 스위치를 이용하여 네트워크 장비를 테스트 하기 때문에, 동시에 둘 이상의 장비에 대한 테스트가 가능하고, 복잡한 토폴로지에 대한 테스트도 복수의 테스트 장비 운영 없이 실행할 수 있는 효과가 있다.
도 3는 본원발명의 실시예를 따르는 SDN에서 네트워크 장비를 테스트하는 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
본원발명의 실시예를 따르는 SDN 제어 장치(100), 즉 SDN 컨트롤러는 도 3에 도시된 바와 같이 통신부 300, 제어부 350, 저장부 360를 포함할 수 있다.
통신부 300는 제어 장치 100의 유무선 통신을 위한 데이터의 송수신 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에서 통신부 300은 테스트 대상 장비와 연결된 오픈플로우(Openflow) 스위치와 연결하는 역할을 수행한다.
저장부 360는 제어 장치 100의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하는 역할을 수행하며, 프로그램 영역과 데이터 영역으로 구분될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 프로그램 영역은 소프트웨어 정의 네트워크를 컨트롤링하는 처리를 실행하는 프로그램 및 네트워크 장비를 테스트하는 처리를 실행하는 프로그램을 저장하는 역할을 수행한다.
제어부는 350는 제어 장치 100의 전반적인 기능을 제어한다. 특히 제어부 350는 본 발명의 실시예에 따라 테스트 대상 장비와 연결된 오픈플로우 스위치에 임의의 토폴로지를 에뮬레이션하고, 에뮬레이션 토폴로지의 임의의 네트워크 요소에서 발생되는 프레임이 설정한 경로를 따라 테스트 대상 장비를 통과하는지 여부를 테스트하고, 에뮬레이션 토폴로지를 변경하는 테스트를 반복하는 일련의 과정을 제어할 수 있다.
보다 구체적으로 제어부 350는 테스트 매니저 모듈, 토폴로지 매니저 모듈, 트래픽 매니저 모듈에 대한 응용 프로그램을 실행할 수 있다. 이와 같은 응용 프로그램은 저장부 360에 저장될 수 있으며 제어부 350에서 실행될 수 있다.
도 3에서 제어부가 포함하는 토폴로지 매니저 모듈 351, 테스트 매니저 모뮬 353, 트래픽 매니저 모듈 355은 별개의 블록으로 구분되어 있지만 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 응용 프로그램 설계의 편의에 따라 더 적거나 많은 모듈로 구성될 수 있다.
테스트 매니저 모듈 353은 네트워크 장비에 대한 테스트 시나리오를 제어하고 테스트를 진행하는 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 테스트 매니저 모듈 353은 테스트 대상 장비와 연결된 오픈플로우 스위치의 각 포트별로 테스트 시나리오의 초기 포톨로지를 구성하고, 에뮬레이션된 토폴로지를 변경하는 토폴로지 이벤트를 포톨로지 매니저 모듈에게 전송하는 기능을 수행할 수 있다.
나아가 테스트 매니저 모듈 353은 에뮬레이션된 토폴로지에서 패킷 (또는 프레임, 트래픽)을 발생시키는 트래픽 이벤트와 테스트 대상 장치로부터 전송된 패킷의 내용을 확인하기 위한 어서트 이벤트를 트래픽 매니저에게 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 또한 테스트 매니저 모듈 353은 테스트의 성공 또는 실패 여부를 토폴로지 매니저와 트래픽 매니저로부터 보고 받는 기능을 수행할 있다.
토폴로지 매니저 모듈 351은 테스트 매니저 모듈 353로부터 초기 토폴로지와 토폴로지 이벤트를 전달받아, 임의의 토폴로지를 테스트 대상 장비에 대해 에뮬레이션하도록 오픈플로우 스위치를 제어하고, 에뮬레이션된 네트워크 장비가 발생시키는 ARP, LLDP 메시지 등을 생성하여 테스트 대상 장치에게 전송하는 기능을 수행할 수 있다.
나아가 토폴로지 매니저 모듈 351은 토폴로지와 관련된 패킷 요청 메시지를 테스트 대상 장치로부터 수신한 경우, 해당 패킷에 대한 응답 메시지를 전송하는 기능을 수행할 수 있다. 나아가 테스트 대상 장치가 토폴로지 구성에 필요한 패킷을 전송하지 못했거나, 요청을 하지 않는 경우 테스트 실패를 테스트 매니저 모듈에 보고하는 기능을 수행할 수 있다.
트래픽 매니저 모듈 355은 에뮬레이션된 토폴로지에서 패킷 (또는 프레임, 트래픽)을 발생시키는 트래픽 이벤트를 테스트 매니저 모듈 353로부터 전달받아 해당 패킷을 테스트 대상 장치에 전송하도록 오픈플로우 스위치를 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 나아가 트래픽 매니저 모듈 355는 테스트 대상 장치로부터 수신된 패킷의 내용을 확인하여 테스트 성공, 실패 여부를 테스트 매니저 모듈 353에게 보고하는 기능을 수행할 수 있다.
한편 별도로 도시된 것은 아니지만, 본 발명의 실시예를 따르는 오픈플로우 스위치 역시 네트워크 장비를 테스트하기 위하여 통신부, 저장부, 제어부를 포함할 수 있다.
본원발명의 실시예를 따르는 오픈플로우 스위치의 통신부는 테스트 대상 장비와 연결하는 기능을 수행하며, 제어부는 컨트롤러의 신호를 받아 테스트 테스트 대상 장비에 대해 임의의 토폴로지를 에뮬레이션하고, 테스트를 위한 프레임을 상기 테스트 대상 장비에게 전송하고, 상기 테스트 대상 장비로부터 프레임을 수신하면, 패킷인 메시지(Packet-In message)를 상기 제어 장치에게 전송하는 일련의 과정을 제어할 수 있다.
도 4는 본원발명의 실시예를 따르는 SDN에서 제어 장치 100가 네트워크 장비를 테스트하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
본원발명의 실시예를 따르면 도 4에 도시된 바와 같이, 제어장치 400는 오픈플로우 스위치 410를 이용하여 동시에 복수의 장비 (420, 430)에 대한 테스트가 가능하다. 테스트 대상 장비 (420, 430)로는 스위치, 라우터, 로드 밸런서, 파이어월와 같은 네트워크 장비 일반이 될 수 있다.
도 4의 예에서 제어 장치 400는 420, 430의 테스트를 위하여 오픈플로우 스위치 410의 포트 1 내지 4 각각에 대햐, 440 내지 490을 포함하는 토폴로지를 에뮬레이션 할 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르면 에뮬레이션은 사용자 또는 네트워크 관리자의 요청에 따라 제어장치 400의 신호를 받아 오픈플로우 스위치에서 구현된다.
본원발명의 실시예를 따르면 테스트를 위한 에뮬레이션의 범위는 에뮬레이션에 할당되는 리소스를 고려하여, 사용자 또는 네트워크 관리자가 원하는 테스트 범위에 따라 최소의 리소스로 구현될 수 있도록 설정할 수 있다.
예를 들어 사용자는 테스트 대상 장치 420, 430가 100개의 호스트의 임의의 범위의 트래픽을 동시 처리할 수 있다고 보증한 경우 이를 검증하기를 원하거나 또는 테스트 대상 장치 420, 430가 동시에 처리할 수 있는 최대 호스트 수 또는 최대 트래픽 범위를 찾기를 원할 수 있으며, 제어 장치 400는 위와 같은 내용을 테스트 하기 위한 토폴로지를 테스트 대상 장치의 각 포트별로 에뮬레이션 할 수 있다.
도 4의 예에서 제어장치 400는 테스트 대상 장비 420의 각 포트별로 440 내지 480과 같은 토폴로지를 에뮬레이션할 수 있다. 본 발명에서는 이와 같이 동적으로 변하는 네트워크 토폴로지를 에뮬레이션하는 이벤트를 토폴로지 이벤트로 구분한다.
이후 제어 장치 400는 테스트 대상 장비 420에게 소스 주소 (Source Address)를 호스트 1 (440)로 하고, 도착지 주소(Destination Address) 를 480으로 설정한 프레임을 전송하도록 오플플로우 스위치를 제어할 수 있다. 본 발명에서는 이와 같이 에뮬레이션된 토폴로지에서 패킷 (또는 프레임, 트래픽)을 발생시켜 테스트 대상 장치로 전송하는 이벤트를 트래픽 이벤트로 구분한다. 이와 같은 트래픽 이벤트는 테스트 유닛 실행 후 제어 장치 400가 미리 설정한 시간이 경과하면 자동으로 발생할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명에 따르면 제어 장치 400는 장치는 패킷아웃 메시지(Packet-Out message)를 오픈플로우 스위치에게 전송하여 트레픽 이벤트를 발생시킬 수 있다.
이후 상기 패킷이 포트 1을 통하여 테스트 대상 장비 1 (420) 에게 전송되면, 테스트 대상 장비 1이 다른 조건 없이 정상적으로 동작한다면 420은 호스트 2(480)로 패킷을 전송하기 위해서 포트 3으로 오픈플로우 스위치에게 패킷을 전송할 수 있다. 이후 패킷을 수신한 오픈플로우 스위치 410는 패킷인 메시지(Packet-In message) 전송하여 제어 장치 100에게 보고할 수 있다.
이후 제어 장치는 오픈플로우 스위치로부터 수신한 메시지를 이용하여 420이 전송한 패킷의 헤더 (예를 들어 소스 맥 주소, 목적지 맥 주소)과 패킷의 페이로드 등을 확인하여 420이 정상적으로 동작하고 있는지 확인할 수 있다. 본 발명에서는 이와 같이 테스트 대상 장치로부터 패킷을 수신한 패킷을 검증하는 이벤트를 어서트 이벤트로 구분한다.
상기 어서트 이벤트는 테스트 유닛 실행 이후 제어 장치 100가 미리 설정한 시간이 경과하면 자동으로 발생하고, 이벤트에 기술된 시간 안에 검증이 완료 되지 않으면 해당 테스트 유닛은 실패한 것으로 처리할 수 있다.
한편, 제어장치 100는 420의 테스트를 위해 에뮬레이션한 토폴로지를 변경하고 트래픽 이벤트와 어서트 이벤트를 반복하여 진행할 수 있다. 이와 같이 에뮬레이션한 토폴로지를 변경하는 토폴로지 이벤트는 제어 장치 100가 미리 설정한 시간이 경과하면 자동으로 발생할 수 있다.
예를 들어 도 4의 예에서 460과 480 사이의 링크를 삭제한 이후, 소스 주소 (Source Address)를 440로 하고, 도착지 주소(Destination Address) 를 480으로 설정한 프레임을 전송하는 트래픽 이벤트가 발생한 경우, 테스트 대상 장비 1이 다른 조건 없이 정상적으로 동작한다면 420은 호스트 2(480)로 패킷을 전송하기 위해서 포트 2으로 오픈플로우 스위치에게 패킷을 전송할 수 있다. 이후 패킷을 수신한 오픈플로우 스위치 410는 패킷인 메시지(Packet-In message) 전송하여 제어 장치 100에게 보고할 수 있다.
이후 제어 장치는 오픈플로우 스위치로부터 수신한 메시지를 이용하여 420이 전송한 패킷의 프로토콜 (예를 들어 소스 맥 주소, 목적지 맥 주소)과 패킷의 페이로드 등을 확인하여 420이 정상적으로 동작하고 있는지 확인할 수 있다.
한편, 위의 예에서 테스트 대상 장비인 420가 변경된 토폴로지를 제대로 인식하고 있는지 여부를 확인할 필요가 있는 경우가 있다.
테스트 대상 장비가 예를 들어 i) 인접 노드들과 주기적으로 토폴로지 정보를 주고 받는 프로토콜을 사용하는 경우 ii) 토폴로지가 변경 됐다는 정보를 받았을 때 그 정보를 인접 노드에 전달 해주는 프로토콜을 사용하는 경우에는, 본 발명의 실시예에 따라 토폴로지 구성에 필요한 패킷을 테스트 대상 네트워크 장비가 제대로 처리했는지 테스트할 수 있다.
예를 들어 테스트 대상 장비가 스위치인 경우, 본 발명의 실시예에 따르면 테스트 대상 장비에서 토폴로지 변경이 검출되는지 여부를 LLDP (Link Layer Discovery Protocol) 메시지를 이용하여 테스트할 수 있으며, 라우터인 경우에는 BGP, OSPF 메시지를 이용하여 테스트할 수 있다.
도 5은 본원발명의 실시예를 따르는 제어 장치 400가 네트워크 장비를 테스트하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5의 단계 510에서 제어 장치 100는 테스트 대상 장치에 임의의 토폴로지를 에뮬레이션 하도록 오픈플로우 스위치를 제어할 수 있다.
본원발명의 실시예를 따르면 테스트를 위한 에뮬레이션의 범위는 에뮬레이션에 할당되는 리소스를 고려하여, 사용자 또는 네트워크 관리자가 원하는 테스트 범위에 따라 최소의 리소스로 구현될 수 있도록 설정할 수 있다.
단계 520에서 제어 장치 100는 에뮬레이션한 임의의 네트워크 요소에 대한 트래픽 이벤트를 발생시킬 수 있다. 트래픽 이벤트의 발생은 미리 설정된 Timer의 동작에 따라 주기적으로 발생될 수 있으며, 오픈플로우 프로토콜과 제어 장치 100가 설정한 페이로드에 따라 트래픽이 발생하고, 트래픽이 테스트 대상 장치를 통과하는 경우 해당 포트를 통해 테스트 대상 장치로 트래픽이 전달되게 된다.
보다 구체적으로 단계 520에서 제어 장치는 프레임을 상기 테스트 대상 장비에게 전송하도록 패킷아웃 메시지(Packet-Out message)를 상기 오픈플로우 스위치에게 전송할 수 있다. Packet-Out 메시지에 따라 오픈플로우 스위치는 트래픽을 테스트 대상 장치에게 전송할 수 있다.
단계 530에서 제어 장치 100는 테스트 대상 장비에 대한 어서트 이벤트를 확인할 수 있다. 본원발명에서 어서트 이벤트란 테스트 대상 장비로부터 전송된 트래픽을 검증하기 위한 이벤트이다.
보다 구체적으로, 본 발명의 실시예를 따르면 단계 530에서 트래픽을 수신한 테스트 대상 장치는 다시 오픈플로우 스위치에게 트래픽을 전송하고, 오픈플로우 스위치는 테스트 대상 장치로부터 수신한 트래픽의 일부 데이터를 포함하는 Packet-In 메시지를 제어 장치에게 전송할 수 있다. 이후 제어 장치 100는 상기 Packet-In 메시지를 이용하여 테스트 대상 장치로부터 전송된 프레임의 내용을 확인할 수 있다.
어서트 이벤트의 발생은 미리 설정된 Timer의 동작에 따라 주기적으로 발생될 수 있으며, 미리 설정된 시간 내에 테스트 대상 장치로부터 전송된 트래픽이 검증되지 않으면 테스트는 실패한 것으로 분류될 수 있다. 검증 대상은 소스 맥주소, 목적지 맥 주소와 같은 패킷의 프로토콜 및 페이로드를 예시할 수 있다.
단계 540에서 제어 장치 100는 토폴로지 이벤트를 발생시킬 수 있다. 토폴로지 이벤트란 동적으로 변하는 SDN 토폴로지를 에뮬레이션 하기 위한 이벤트이다. 토폴로지 이벤트는 미리 설정된 Timer의 동작에 따라 주기적으로 발생될 수 있으며, 토폴로지 이벤트에 따라 에뮬레이션 토폴로지 상의 네트워크 장비나 링크가 추가, 변경, 삭제될 수 있다.
단계 550 이후 제어 장치 100는 변경된 토폴로지에 대한 트래픽 이벤트, 어서트 이벤트, 토폴로지 이벤트를 반복하여 테스트할 수 있다.
나아가, 단계 550에서 제어 장치 100는 테스트 반복 횟수는 테스트에 할당되는 리소스를 고려하여, 사용자 또는 네트워크 관리자가 원하는 테스트 범위에 따라 최적화 되도록 설정할 수 있다. 단계 550에서 반복 테스트가 미리 설정된 임계값에 도달한 경우 단계 560에서 제어 장치 100는 테스트 성공으로 분류할 수 있다.
본 명세서와 도면에 게시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 게시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : SDN 제어 장치
200 : 오픈플로우 스위치
300 : 단말

Claims (12)

  1. 소프트웨어 정의 네트워크를 제어하는 제어 장치가, 네트워크 장비를 테스트하는 방법에 있어서,
    테스트 대상 장비와 연결된 오픈플로우(Openflow) 스위치에 임의의 토폴로지를 에뮬레이션하는 단계;
    에뮬레이션한 토폴로지를 변경하고, 변경한 에뮬레이션 토폴로지의 임의의 네트워크 요소를 출발지 또는 목적지 중 적어도 하나로 설정한 프레임을 상기 테스트 대상 장비에 전송하도록 상기 오픈플로우 스위치를 제어하는 단계; 및
    상기 테스트 대상 장비를 통과한 프레임의 내용을 상기 오픈플로우 스위치로부터 수신한 패킷인 메시지(Packet-In message)를 이용하여 확인하여, 상기 테스트 대상 장비의 정상 동작 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
  2. 소프트웨어 정의 네트워크를 제어하는 제어 장치가, 네트워크 장비를 테스트하는 방법에 있어서,
    테스트 대상 장비와 연결된 오픈플로우(Openflow) 스위치에 임의의 토폴로지를 상기 테스트 대상 장비의 포트 별로 에뮬레이션하는 단계;
    에뮬레이션한 토폴로지의 노드를 출발지와 목적지로 지정한 프레임을 상기 테스트 대상 장비에 전송하도록 상기 스위치를 제어하는 단계; 및
    상기 테스트 대상 장비를 통과한 프레임의 내용을 상기 오픈플로우 스위치로부터 수신한 패킷인 메시지(Packet-In message)를 이용하여 확인하여, 상기 테스트 대상 장비의 정상 동작 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 오픈플로우 스위치를 제어하는 단계는,
    상기 프레임의 경로를 설정하는 패킷아웃 메시지(Packet-Out message)를 상기 오픈플로우 스위치에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 판단하는 단계는,
    상기 오픈플로우 스위치로부터 상기 패킷인 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 패킷인 메시지로부터 상기 프레임의 출발지 주소 (Source Address), 목적지 주소 (Destination Address) 및 페이로드 (payload) 중 적어도 하나 이상을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 에뮬레이션한 토폴로지를 변경하는 단계;
    변경한 에뮬레이션 토폴로지의 임의의 네트워크 요소를 출발지 또는 목적지 중 적어도 하나로 설정한 프레임을 상기 테스트 대상 장비에 전송하도록 상기 오픈플로우 스위치를 제어하는 단계; 및
    상기 테스트 대상 장비가 토폴로지의 변경을 제대로 인식하고 있는지 여부를 상기 오픈플로우 스위치로부터 수신한 패킷인 메시지를 이용하여 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
  6. 소프트웨어 정의 네트워크의 오픈플로우(Openflow) 스위치가 네트워크 장비를 테스트하는 방법에 있어서,
    상기 소프트웨어 정의 네트워크를 제어하는 제어 장치로부터 신호를 수신하여, 임의의 토폴로지를 테스트 대상 장비의 포트 별로 에뮬레이션하는 단계;
    에뮬레이션한 토폴로지의 노드를 출발지와 목적지로 지정한 프레임을 상기 테스트 대상 장비에 전송하는 단계; 및
    상기 테스트 대상 장비를 통과한 프레임을 수신하면, 상기 프레임의 내용에 대한 패킷인 메시지(Packet-In message)를 상기 제어 장치에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 프레임을 전송하는 단계 이전에,
    상기 프레임의 경로를 설정하는 패킷아웃 메시지(Packet-Out message)를 상기 제어 장치로부터 수신하는 단계를 포함하는 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 에뮬레이션한 토폴로지를 변경하는 단계;
    변경한 에뮬레이션 토폴로지의 임의의 네트워크 요소를 출발지(Source) 또는 목적지 (Destination) 중 적어도 하나로 설정한 프레임을 상기 테스트 대상 장비에 전송하는 단계; 및
    상기 테스트 대상 장비로부터 프레임을 수신하면, 상기 프레임의 내용에 대한 패킷인 메시지(Packet-In message)를 상기 제어 장치에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
  9. 네트워크 장비를 테스트하는 소프트웨어 정의 네트워크의 제어 장치에 있어서,
    테스트 대상 장비와 연결된 오픈플로우(Openflow) 스위치와 연결하는 통신부; 및
    임의의 토폴로지를 상기 테스트 대상 장비의 포트 별로 에뮬레이션하도록 상기 스위치를 제어하고, 에뮬레이션한 토폴로지의 노드를 출발지와 목적지로 지정한 프레임을 상기 테스트 대상 장비에 전송하도록 상기 스위치를 제어하고, 상기 테스트 대상 장비를 통과한 프레임의 내용을 상기 오픈플로우 스위치로부터 수신한 패킷인 메시지(Packet-In message)를 이용하여 확인하여, 상기 테스트 대상 장비의 정상 동작 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  10. 네트워크 장비를 테스트하는 소프트웨어 정의 네트워크의 오픈플로우(Openflow) 스위치에 있어서,
    테스트 대상 장비와 연결하는 통신부; 및
    상기 소프트웨어 정의 네트워크를 제어하는 제어 장치로부터 신호를 수신하여, 임의의 토폴로지를 테스트 대상 장비의 포트 별로 에뮬레이션하고, 에뮬레이션한 토폴로지의 노드를 출발지와 목적지로 지정한 프레임을 상기 테스트 대상 장비에 전송하고, 상기 테스트 대상 장비를 통과한 프레임을 수신하면, 상기 프레임의 내용에 대한 패킷인 메시지(Packet-In message)를 상기 제어 장치에 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 오픈플로우 스위치.
  11. 네트워크 장비를 테스트하는 처리를 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은,
    테스트 대상 장비와 연결된 오픈플로우(Openflow) 스위치에 임의의 토폴로지를 상기 테스트 대상 장비의 포트 별로 에뮬레이션하는 기능;
    에뮬레이션한 토폴로지의 노드를 출발지와 목적지로 지정한 프레임을 상기 테스트 대상 장비에 전송하도록 상기 스위치를 제어하는 기능; 및
    상기 테스트 대상 장비를 통과한 프레임의 내용을 상기 오픈플로우 스위치로부터 수신한 패킷인 메시지(Packet-In message)를 이용하여 확인하여, 상기 테스트 대상 장비의 정상 동작 여부를 판단하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  12. 삭제
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