KR102175807B1 - 이종망 통합주소관리를 위한 동적 주소 할당 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

IP 주소 할당을 요청하는 단말에 대하여 이종망 통합 IP 주소를 할당하는 동적 주소 할당 장치가 개시된다. 본 발명의 실시례에 따른 동적 주소 할당 장치는 이동통신망의 앵커 게이트웨이와의 통신 인터페이스를 제공하는 게이트웨이 통신 인터페이스, 상기 앵커 게이트웨이에 의해 주소 할당을 요청하는 단말에게 할당할 주소 풀 정보를 관리하는 주소 풀 관리부, 주소 할당을 요청한 단말에 대하여 상기 주소 풀 관리부에 의해 관리되는 상기 대역 정보를 참조하여 IP 주소를 할당하는 주소 할당 처리부 및 상기 단말의 식별정보와 상기 단말에 할당된 상기 IP 주소를 매핑하여 저장하는 처리부를 포함하고, 상기 동적 주소 할당 장치는 상기 앵커 게이트웨이의 동적 주소 할당 기능을 위임받아 처리하는 가상화된 네트워크 개체이다.

Description

이종망 통합주소관리를 위한 동적 주소 할당 장치 및 방법 {Method and apparatus of dynamic address allocation for integrated address pooling in heterogeneous networks}

본 발명은 동적 주소 할당 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이종망간 통합 주소 관리를 위한 동적 주소 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.

네트워크 접속에 기반한 다양한 서비스가 제공되고 있으며, 사용자는 네트워크 접속 가능한 단말을 통하여 네트워크에 접속하여 다양한 서비스를 이용할 수 있다. 단말이 네트워크에 접근하여 TCP/IP 기반의 통신을 통해 데이터의 전송과 수신을 하기 위해서는 IP 주소를 획득하는 과정이 필요하다.

널리 이용되고 있는 단말의 IP 주소 획득 과정의 하나는 동적 주소 할당 방식으로, 단말이 네트워크 초기 접속시 동적으로 자신이 사용할 IP 주소 및 관련된 기타 구성 세부 정보를 할당 받는 방식이다.

동적 주소 할당을 위한 제어신호의 처리에는 동적 호스트 설정 통신 규약(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)이 사용되며, 해당 과정과 관련한 구체적인 사항은 국제 인터넷 표준화 기구(Internet Engineering Task Force, IETF)에서 규정한 RFC2131, RFC1531, RFC1541, RFC2141 등의 관련 표준문서들을 참조할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이종망(heterogeneous network)에서 각 네트워크에 대한 통합 IP 주소체계를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 통합 IP 주소 체계 제공에 효과적인 네트워크 토폴로지를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 IP 주소 할당을 요청하는 단말에 대하여 이종망 통합 IP 주소를 할당하는 동적 주소 할당 장치는 이동통신망의 앵커 게이트웨이와의 통신 인터페이스를 제공하는 게이트웨이 통신 인터페이스, 상기 앵커 게이트웨이에 의해 주소 할당을 요청하는 단말에게 할당할 주소 풀 정보를 관리하는 주소 풀 관리부, 주소 할당을 요청한 단말에 대하여 상기 주소 풀 관리부에 의해 관리되는 상기 대역 정보를 참조하여 IP 주소를 할당하는 주소 할당 처리부 및 상기 단말의 식별정보와 상기 단말에 할당된 상기 IP 주소를 매핑하여 저장하는 처리부를 포함하고, 상기 동적 주소 할당 장치는 상기 앵커 게이트웨이의 동적 주소 할당 기능을 위임받아 처리하는 가상화된 네트워크 개체(entity)이다.

상기 동적 주소 할당 장치는 상기 단말이 전송하는 동적 주소 할당 요청 메시지의 스위칭 정책을 상기 단말과 상기 동적 할당 장치 사이에 위치하는 복수의 스위치에게 전달하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 스위칭 정책은 상기 동적 주소 할당 요청 메시지가 단말의 식별 정보를 포함하고 있는지 여부에 따라 전달 여부를 결정하는 것일 수 있다.

상기 단말의 식별 정보는 상기 MAC 주소, IMSI 및 MSISDN 중 어느 하나일 수 있다.

상기 주소 풀 정보는 주소 할당을 요청하는 단말에게 할당할 IP 범위, 서브넷(Subnet), 기본설정 게이트웨이(Default GW) 및 DNS 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 소프트웨어 정의 네트워크에서 동작하는 스위치의 트래픽 스위칭 방법은 네트워크 제어기로부터 동적 주소 할당을 요청하는 DHCP 요청 메시지의 포워딩 정책을 획득하는 단계,

스위치에 인입되는 트래픽이 동적 주소 할당을 요청하는 DHCP 요청 메시지인지 여부를 결정하는 단계 및 상기 트래픽이 DHCP 요청 메시지로 결정되면, 상기 트래픽이 지시 정보를 포함하는지 여부에 따라 상기 포워딩 정책을 적용하는 단계를 포함한다.

상기 스위치에 인입되는 트래픽이 DHCP 요청 메시지인지 여부의 결정은 상기 트래픽의 목적지 주소의 포트 번호에 기반하여 결정될 수 있다.

상기 DHCP 요청 메시지의 포워딩 정책은 상기 트래픽이 지시정보를 포함하면 DHCP 서버로 포워딩하고, 상기 트래픽이 지시정보를 포함하지 아니하면 폐기할 수 있다.

상기 지시정보는 상기 트래픽을 전송한 단말의 고유 식별정보일 수 있다.

상기 고유 식별정보는 상기 MAC 주소, IMSI 및 MSISDN 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 동적주소할당 장치는 주소할당 서버 역할을 기존의 게이트웨이에서 직접 처리하지 않고 가상화된 인스턴스 형태의 동적주소할당 장치인 vDHCP를 활성화하여 사용자 단말의 주소할당을 수행하도록 할 수 있다. 접속 네트워크 별로 독립적으로 구성되어 사용되던 IP 주소 체계를 일원화시킬 수 있으며, 복잡도 높은 처리를 요구하는 게이트웨이의 부하를 분산시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시례에 따르면 vDHCP 서버와 클라이언트 사이의 터널링 없이 동적 주소 할당을 위한 제어 메시지 전달이 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 터널링을 위해 소요되는 처리의 복잡성과 시그널링 오버헤드를 현저히 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 이종망간 연동 구조에서 단말이 IP 주소 할당을 요청하는 네트워크의 종류와 무관하게 IP 주소를 동일하게 할당 할 수 있어, 이종망간 IP 이동성과 세션 연속성 등의 기술에 적용될 수 있다.

도 1은 동적 주소 할당을 위한 DHCP 클라이언트와 DHCP 서버간의 메시지 교환 절차를 나타낸 것이다.
도 2는 DHCP 릴레이를 이용하여 DHCP 클라이언트의 DHCP 요청 메시지를 DHCP 서버로 전달하는 예이다.
도 3은 멀티홉 환경에서의 DHCP 메시지 처리시 발생할 수 있는 문제점을 나타낸 것이다.
도 4는 L2 터널을 이용하여 DHCP 메시지를 전달하는 과정을 예시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동적주소 할당 장치의 구성을 예시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시례에 따른 vDHCP 서버와 DHCP 클라이언트 사이에 구성된 네트워크 요소인 SDN 스위치들에 대한 배치 및 망 구성도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시례에 따른 DCHP 요청 메시지 처리 절차를 나타낸 메시지 흐름도이다.
도 8은 DHCP 클라이언트와 vDHCP 서버간 멀티홉 환경에서의 각 스위치에서 DHCP 요청 메시지의 구별 및 전달 방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 본 발명의 실시례를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.

도 1은 동적 주소 할당을 위한 DHCP 클라이언트와 DHCP 서버간의 메시지 교환 절차를 나타낸 것이다.

동적 주소 할당은 동적 호스트 설정 통신 규약(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)을 이용한 주소 할당을 요청하는 DHCP 클라이언트(DHCP Client, 10)과 동적 주소 할당 서버(DHCP 서버, 30)간 제어 메시지 교환을 통해 이루어질 수 있다.

IP 주소 할당은 하나의 망에 배치된 독립적인 주소 할당 서버를 통해서 DHCP 클라이언트(10)가 IP 통신을 활성화 시키기 위한 수단으로 동적 IP 주소할당 요청 처리를 개시하고 이를 수신한 DHCP 서버(30)는 자신의 설정에서 가능한 범위 (IP 주소 풀) 내의 주소 중 할당 가능한 주소를 하나 선택하여 DHCP 클라이언트(10)로 할당 응답 하여 DHCP 클라이언트가 IP 주소를 설정하는 처리로 진행된다.

DCHP 클라이언트(10)와 DHCP 서버(30)는 DHCP 발견(Discover) 메시지, DHCP 제공(offer) 메시지, DHCP 요청(Request) 메시지 및 DHCP 확인(acknowledge, Ack) 메시지를 교환한다. 이때 DCHP 클라이언트(10)가 DHCP 서버(30)로부터 IP 주소를 할당 받은 이력이 있는 경우 DHCP 발견 절차와 DHCP 제공 절차는 생략될 수 있다. 즉, DHCP 클라이언트(10)는 DHCP 서버(30)에 기존에 접속된 이력이 있는 경우 DHCP Discover 메시지의 전송없이 DHCP Request 메시지를 전송할 수 있다. 이하에서 DCHP 클라이언트가 IP를 할당받기 위하여 전송하는 DHCP discover 및/또는 DCHP request를 통칭하여 DHCP 요청 메시지로 칭하기로 한다.

도 1의 DHCP 처리 과정에서 DHCP 요청(DHCP Discover 또는 Request) 메시지는 DHCP 클라이언트(10)에 의해 브로드캐스트(broadcasting)되므로, DHCP 클라이언트(10)가 소속되어 있는 서브 네트워크 내에서만 유효하다. DHCP 요청 메시지는 DHCP 클라이언트(10)에서 DHCP 서버(30)측으로 전달되는 시그널링 메시지로 아직 DHCP 클라이언트(10)가 DHCP 클라이언트(10)가 소속된 서브 네트워크에서 사용 가능한 IP 주소가 없는 상태에서 전달되는 메시지이다.

그리고 해당 메시지들은 DHCP 클라이언트(10)의 소스(source) IP 주소는 0.0.0.0으로 그리고 목적(destination) IP 주소는 255.255.255.255로 브로드캐스트 되어 네트워크로 유입된다. 다시 말해서 DHCP 클라이언트(10)에서 발생된 DHCP 요청 메시지는 DHCP 서버(30)까지 도달하기 위해서 목적지 주소가 브로드캐스트 주소(255.255.255.255)로 설정되어 전송된다. 이 때, DHCP 요청 메시지는 요청 메시지를 전송한 DHCP 클라이언트(10)가 소속된 서브 네트워크 내에서 브로드캐스팅 된다. 브로드캐스팅 된 DHCP 요청 메시지는 서브 네트워크와 외부 네트워크와의 연결점(e.g. 라우터, 스위치 또는 게이트웨이)에 도달하면 해당 연결점에서 폐기(discard) 된다. 다시 말해서, DHCP 서버(30)가 서브네트워크 외부에 위치하는 경우 DHCP 클라이언트(10)의 DHCP 요청 메시지는 DHCP 서버(30)에 전달되지 못하고 폐기된다. 따라서, 도 1의 절차에 따를 때 DHCP 서버(30)는 DHCP 클라이언트(10)가 존재하는 서브 네트워크 내에 위치하여만 DHCP 클라이언트(10)가 브로드캐스팅 하는 DHCP 요청 메시지를 수신할 수 있다.

표 1은 도 1의 절차에서 전송되는 메시지의 소스 IP, 소스 포트, 목적지 IP, 목적지 포트 설정의 일례이다.

	Source IP	Source port	Destination IP	Destination port
DHCP Discover	0.0.0.0.	68	255.255.255.255	67
DHCP Offer	DHCP 서버의 IP 주소	67	255.255.255.255	68
DHCP Request	0.0.0.0.	68	255.255.255.255	67
DHCP Ack	DHCP 서버의 IP 주소	67	255.255.255.255	68

일반적인 네트워크 환경에서 DHCP 서버(30)는 이동 통신망의 게이트웨이 혹은 무선랜 네트워크의 경우 액세스 포인트에 위치할 수 있다. 네트워크에 접속하여 TCP/IP 통신을 수행하고자 하는 단말은 무선 액세스 연결이 완료된 직후 DHCP 처리 절차에 의해 IP 주소 할당을 요청하게 된다. 하나의 네트워크에 DHCP 서버(10)를 배치하는 종래의 방식은 각 네트워크 별로 IP 주소 풀 운영을 통해 단말의 주소 할당을 관리하게 된다. 이러한 구성에 따라 단말이 어느 서브 네트워크를 통해 네트워크에 접근하는지 여부에 따라 단말에게 할당되는 IP 주소가 달라질 수 있으며 이종 네트워크가 추가로 구성될 때마다 추가적인 개발 및 중복 투자가 발생할 수 있다.

이종 네트워크를 연동하는 경우 IP 주소 체계를 통합하여 단일한 주소 풀 내에서 동일 단말에 대하여 획일적인 단말 주소 할당할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다. 복수의 네트워크 인터페이스를 구비한 멀티호밍 단말의 경우 접근하는 서브 네트워크의 종류에 따라 각각 다른 주소 대역의 IP 주소를 할당 받아 IP 통신을 수행하게 된다. 일례로 단말이 이동통신망(e.g. GSM, CDMA, WIMAX, WCDMA, LTE 네트워크)을 통한 접근과 무선랜을 통한 접근이 가능한 경우, 단말이 이동 통신망을 통한 접근과정에서 게이트웨이의 DHCP 서버로부터 할당받는 IP와 무선랜 망을 통한 접근과정에서 AP의 DHCP 서버로부터 할당받는 IP는 서로 다르며, 단말의 네트워크 접근 방식의 전환이 이루어지는 경우 동일한 단말임에도 서로 다른 IP를 할당받게 된다.

DHCP 서버를 동일 네트워크(서브네트워크) 내에서 사용하는 경우 DHCP 클라이언트의 요청 메시지들(Discover, Request)는 표 1에서 예시한 바와 같이 목적지 주소를 브로드캐스트 주소로 설정하여 전송한다. 망 구성의 다른 일례로 DHCP 클라이언트에서 발생된 요청 메시지들을 중간 노드인 DHCP 릴레이(relay)에서 전달하도록 할 수 있다. 도 2는 DHCP 릴레이를 이용하여 DHCP 클라이언트의 DHCP 요청 메시지를 DHCP 서버로 전달하는 예이다.

상술한 바와 같이 DHCP 클라이언트(IP 주소 할당을 요청하는 단말)가 DHCP 요청 메시지를 브로드캐스팅 하면, DHCP 요청 메시지는 DHCP 중계기를 거쳐 DHCP 서버에 전달된다.

도 1 및 도 2와 함께 설명한 동적 주소 할당 방법은 단말에게 IP 주소를 할당하는 DCHP 서버가 서브 네트워크에 존재하므로 단말이 어느 서브 네트워크를 통해 접속하는지 여부에 따라 서로 다른 DHCP 서버로부터 주소를 할당 받게 된다. 다시 말해서 단말이 네트워크에 접속하는 서브 네트워크(액세스 망)에 따라 서로 다른 IP를 할당 받게 된다. 구체적인 일례로 모바일 단말이 무선랜 망을 통해 네트워크에 접근하는 경우와 이동 통신망(e.g. WCDMA, WIMAX, LTE 망)을 통해 네트워크에 접근하는 경우 서로 다른 IP를 부여 받게 된다.

네트워크 관리자 입장에서 볼 때, 동일한 단말에 대하여 해당 단말이 네트워크 접근에 사용하는 액세스 망(서브 네트워크)에 따라 서로 다른 IP를 부여하게 되어 통합적인 관리가 어렵다. 또한 이종망간 통합이 이루어지고 있는 상황에서 서브 네트워크 별로 IP 주소 할당을 위한 개별 시스템을 구축하여 개별적으로 운영해야 한다. 이는 곳 주소 대역을 별도로 관리하게 되어 이종망 연동 환경 (멀티무선망의 통합 구조) 에서 획일화된 주소 체계유지를 할 수 없다. 또한 이종망간 연결성 보장, 세션 유지 등 동일 IP 주소 할당을 위한 추가적인 장비 교체나 장비내 하드웨어/펌웨어 교체가 필요하다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 DHCP 서버를 액세스 망 후단에 위치하도록 하고, DHCP 서버가 단말이 네트워크 접근에 이용하는 액세스 망의 종류와 무관하게 할당할 IP 주소를 결정하도록 할 수 있다. 이러한 방식을 통해 상술한 문제점을 해결할 수 있으나, 종래의 프로토콜에 의할 때 단말의 DHCP 요청 메시지가 서브 네트워크 밖에 있는 DHCP 서버에 전달되지 아니한다는 문제점이 발생할 수 있다.

도 3은 멀티홉 환경에서의 DHCP 메시지 처리시 발생할 수 있는 문제점을 나타낸 것이다.

도 3은 DHCP 클라이언트(10)와 DHCP 서버(30)가 동일한 서브 네트워크에 존재하지 아니할 때, 즉 DHCP 클라이언트(10)와 DHCP 서버(30)간 멀티 홉으로 구성되어 DHCP 클라이언트(10)의 DHCP 메시지가 라우터 또는 스위치(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)를 거쳐 DHCP 서버(30)에 전달되는 상황을 예시한 것이다. 이때, 브로드캐스팅 되는 DHCP 클라이언트(10)의 DHCP 요청 메시지는 첫번째 라우터 또는 스위치(20-1)에서 폐기된다.

브로트캐스팅되는 DHCP 요청 메시지가 서브 네트워크 밖의 DHCP 서버(30)에 전달되도록 하기 위한 실시의 일례로서, 도 4는 L2 터널을 이용하여 DHCP 메시지를 전달하는 과정을 예시한 것이다.

DHCP 클라이언트(10)나 DHCP 릴레이(15)와 다른 복수개의 홉 밖에 위치한 DHCP 서버(30)와 DHCP 릴레이(15)간 터널링 방식을 이용하여 2계층(layer 2) 프레임을 3계층(layer 3) 라우터/스위치를 통해 전달할 수 있다. 보다 구체적인 실시의 일례로 DHCP 릴레이와 DHCP 서버간 Ethernet over GRE, L2TP(Layer 2 Tunneling Protocol) 등과 같은 터널링 프로토콜을 이용하는 경우 브로드캐스트 주소로 설정된 IP 패킷이 멀티 홉을 거쳐 목적지인 DHCP 서버(30)로 전달될 수 있다.

하지만, 이와 같은 DHCP 클라이언트(10)/릴레이(15)와 DHCP 서버(30) 사이에 추가적인 2계층 터널을 구성하는 터널링 방식은 터널 생성/해제 과정에서 추가로 오버헤드가 발생한다는 점과 기존 네트워크 장비의 교체를 수반한다는 단점 또한 내포하고 있다.

본 발명의 각 실시례는 이종망에 대한 IP 주소체계를 통합 방법을 제공한다. 이하에서 설명의 편의를 위하여 이종망의 예로 무선랜 네트워크와 LTE 망을, 이종망을 통해 네트워크에 접근 가능한 인터페이스를 구비한 DHCP 클라이언트(10)로 사용자 단말을 예시하여 설명하기로 한다.

이하의 실시례에서 이종망 연동시 트래픽의 앵커(anchor) 역할을 하는 게이트웨이 장비는 동적 IP 주소를 할당하는 주체가 될 수 있으며, 사용자 단말의 IP 주소 할당 요청에 응답 처리하는 역할을 수행할 수 있다. 응답 처리시 단말의 접속망의 형태 및 종류를 파악하고, 동일 단말로 판단되는 경우 기존 접속망에서 할당한 IP 주소와 관련하여 동일하게 혹은 연관되게 주소를 할당할 수 있다. 본 발명의 일 실시례에서 DCCP 서버는 기능적/논리적으로 앵커 게이트웨이와 분리될 수 있으며 가상화된 개체일 수 있다. 이하에서 본 발명의 실시례에 따른 동적 주소 할당 장치의 구성 및 할당 방법, DHCP 요청 메시지의 전달 방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시례에 따른 동적주소 할당 장치의 구성을 예시한 블록도이다.

본 발명의 실시례에 따른 이종망 통합주소관리를 수행할 수 있는 동적 주소 할당 장치(130)는 게이트웨이 통신 인터페이스, 주소 풀 관리부, 주소 매핑 처리부, 주소 할당 처리부를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이 본 발명의 실시례에 따른 동적 주소 할당 장치(130)는 가상화(virtualization)된 개체로 네트워크 상에 존재할 수 있으며, 소프트웨어 정의 네트워크(software defined network, SDN)에 일 개체로 적용될 수 있다. 이하에서 본 발명의 일 실시례에 따른 가상화된 동적주소 할당 장치(130)를 종래의 DHCP 서버(30)와 구별하여 vDHCP 서버(130)라 지칭하기로 한다. 도 5의 예는 복수의 가상화된 동적 주소 할당 장치가 구성된 상황을 예시한 것이다.

상술한 vDHCP 서버(130)의 각 구성의 기능을 보다 상세히 설명하면, 게이트웨이 통신 인터페이스는 vDHCP 서버(130)에서 게이트웨이(135)와 시그널링 통신하기 위한 인터페이스로서 일례로 Anchor 게이트웨이(135)인 LTE 코어 네트워크의 P-GW와의 시그널링에 이용될 수 있다.

주소 풀 관리부는 Anchor 게이트웨이(135)에 의해 요청된 단말 할당 주소의 대역 정보 관리를 수행하며, 주소 매핑 처리부 주소 할당을 요청한 단말과 단말에 할당될 주소를 매핑하여 관리하고, 주소 할당 처리부는 주소 매핑 처리부에 의해 결정된 단말의 주소를 할당하는 기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시례에 따른 vDHCP 서버(130)는 소프트웨어 정의 네트워크(software defined network, SDN)에 적용될 수 있으며, SDN을 구성하는 각 네트워크 개체를 제어하는 SDN 컨트롤러와 데이터 평면과 제어 평면으로 이원화된 개체 제어를 위한 인터페이스를 포함할 수 있다. SDN 컨트롤러는 DHCP 클라이언트(10)(사용자 단말)와 vDHCP 사이에 위치한 SDN 스위치들에 대하여 정책을 전달하고 DHCP 요청 메시지를 포함한 트래픽의 경로 설정 주체가 될 수 있다.

본 발명의 실시례에 따른 동적 주소 할당 장치(130)는 게이트웨이 통신 인터페이스를 통해 단말 주소 풀 정보를 획득한다. 단말 주소 풀 정보는 IP 범위, 서브넷(Subnet), 기본 게이트웨이(Default GW), DNS 정보 등을 포함할 수 있다. vDHCP 서버는 게이트웨이 인터페이스를 통해 게이트웨이로부터 획득한 주소 풀 정보를 주소 풀 관리부로 전달하여 관리하며, 주소 풀 관리부는 게이트웨이(135)의 요청에 따라 주소 대역 및 관련 정보를 설정한다.

설정된 주소 풀 정보는 SDN 컨트롤러를 통해 SDN 스위치로 전달된다. 이때 주소 풀 정보와 더불어 vDHCP 서버 식별자, 주소 대역을 SDN 스위치로 전달할 수 있다. vDHCP 서버 식별자는 vDHCP 서버(130)의 IP 주소 또는 DNS 주소일 수 있다.

단말로부터 IP 주소 할당 요청이 제어 평면 인터페이스를 통해 수신되면 SDN 컨트롤러는 주소 할당 처리부로 주소 할당 요청을 전달하고, 주소 할당 처리부는 주소 매핑 처리부를 통해 주소 할당 요청 메시지를 전송한 단말에게 기존에 할당된 IP 주소가 있는지 확인하여 요청 단말에게 IP 주소를 할당한다.

만일, 요청한 단말의 주소 할당 정보가 존재하는 경우 해당 주소 정보를 응답할 수 있다. 요청한 단말의 주소 할당 정보가 존재하지 않는 경우 신규 주소를 할당하고 주소 매핑 처리부에 요청 단말의 식별자와 새로 할당한 IP 주소를 매핑하여 저장할 수 있다.

주소할당 처리부는 할당한 IP 주소를 SDN 컨트롤러를 거쳐 제어 평면 인터페이스를 이용하여 단말에 전송한다.

도 6은 본 발명의 실시례에 따른 vDHCP 서버(130)와 DHCP 클라이언트(10) 사이에 구성된 네트워크 요소인 SDN 스위치들에 대한 배치 및 망 구성도를 나타낸다.

DHCP 클라이언트(10)에 의해 브로드캐스팅 되는 DHCP 요청 메시지가 복수의 스위치를 거쳐 vDHCP 서버(130)로 전달되는 멀티홉 네트워크 구조이다.

도 6은 SDN에 적용된 상황을 예시한 것으로 도 6의 SDN 스위치는 DHCP 클라이언트(10)와 vDHCP 서버(130) 간 네트워크에 구성된 라우터 혹은 스위치(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)로 SDN 컨트롤러에 의해 전달된 설정 및 정책을 기반으로 라우팅 및 스위칭 처리를 수행하는 장치이다. SDN 스위치(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)는 제어 평면과 데이터 평면이 분리된 구조를 가질 수 있으며, 플로우별 경로 설정 및 제어가 가능하다. 제어 트래픽의 경로와 데이터 트래픽의 경로는 서로 구별될 수 있으며, 본 발명의 실시례에서 DHCP 요청 메시지는 제어 메시지로서 제어 경로를 통해 전달될 수 있다.

이하에서 도 6의 구조하에서 본 발명의 실시례에 따른 vDHCP 서버(130) 및 스위치(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 실시례에 따른 DCHP 요청 메시지 처리 절차를 나타낸 메시지 흐름도이다.

무선망 게이트웨이(anchor 게이트웨이, 135)는 vDHCP 서버(130)에 대하여 주소 할당에 대한 위임을 요청할 수 있다. 무선망 게이트웨이(135)는 LTE망을 통하여 네트워크에 접근하는 단말에게 IP 주소를 부여하는 개체일 수 있다.

본 발명의 실시례에 따르면 IP 주소의 통합적인 관리를 위하여 가상화된 vDHCP 서버(130)를 생성하여 vDHCP 서버(130)에의해 IP 주소 풀의 통합 관리 및 할당이 이루어질 수 있다. vDHCP 서버(130)는 무선망 게이트웨이(135)의 일부 기능을 위임받아 처리하는 논리적으로 구별되는 개체일 수 있다. vDHCP 서버(130)는 무선망 게이트웨이(135)의 위임요청을 수용하고 자신이 관리하에 있는 SDN 스위치들로 정책을 배포할 수 있다.

vDHCP 서버(130)는 DHCP 클라이언트(10)에 의해 발생되는 DHCP 요청 메시지에 대응하여 다음과 같은 절차로 동적 IP 주소 할당 처리를 수행할 수 있다.

Anchor 게이트웨이(135)는 가입자 기반으로 vDHCP 서버(130) 개체를 생성/활성화 한다. 주소 대역에 따라 신규 구성 또는 현재 접속 가입자 기반 주소 풀(pool)을 구성할 수 있다. 주소 대역은 Anchor 게이트웨이(135)에 의해 지정되거나 vDHCP 서버(130) 개체에 의해 동적으로 생성될 수 있다. 주소 대역을 포함하여 서브네트워크 마스크 구성, 기본 게이트웨이, DNS 정보 등 IP 통신에 필요한 정보를 포함하여 가상화된 vDHCP 서버(130) 개체를 설정될 수 있다.

생성된 vDHCP 서버(130) 개체는 SDN 스위치(120-1, 120-2, 120-3 및 120-4)들로 생성/활성화 여부 전파한다. SDN 스위치(120-1, 120-2, 120-3 및 120-4)들은 vDHCP 서버(130)내에 있는 SDN 컨트롤러로부터 수신한 정책을 기반으로 동작할 수 있다. 상기 정책에는 트래픽의 경로를 주어진 규칙에 의해 분리할 수 있는 내용이 포함될 수 있다. 일례로 Data 트래픽과 제어 트래픽을 구분하여, 제어 트래픽의 하나인 DHCP 트래픽에 대해서는 제어 트래픽 경로로 스위칭 되도록 할 수 있다.

DHCP 클라이언트(10)가 DHCP 요청 메시지를 브로드캐스팅 하면, DHCP 릴레이(15)는 첫번째 SDN 스위치(120-1)로 이를 전달한다. DHCP 요청 메시지는 DHCP 클라이언트(10)의 식별정보를 포함할 수 있다. 식별정보는 DHCP 클라이언트(10)가 DHCP 요청 메시지를 생성하는 과정에서 자신의 식별 정보를 DHCP 요청 메시지에 포함시키거나 DHCP Relay(15)에 의해 DHCP 요청 메시지에 포함될 수 있다. DHCP 클라이언트(10)의 식별정보는 DHCP 클라이언트(10)의 MAC 주소, IMSI(International Mobile Station Identity), MSISDN(Mobile Station International ISDN Number) 등 DHCP 클라이언트(10)를 식별할 수 있도록 하는 정보이면 어떠한 정보라도 이용될 수 있다.

SDN 스위치(120-1, 120-2, 120-3 및 120-4)는 데이터 평면와 제어 평면으로 구분될 수 있으며 제어 트래픽과 데이터 트래픽을 구분하여 각각 처리할 수 있고, SDN 컨트롤러로부터 트래픽 스위칭에 관한 정책 및 규칙을 획득하고 그에 따라 트래픽을 처리할 수 있다.

제어 평면에서는 DHCP 릴레이(15)로부터 전달받은 DHCP 요청 메시지를 그 유형을 판단하여 유형에 따라 해당 DHCP 요청 메시지를 파기하지 않고 다음 홉에 위치한 SDN 스위치(120-1은 120-2로, 120-2는 120-3으로, …)로 터널없이 전달할 수 있다. 또한 DHCP 클라이언트(10) 식별 정보와 SDN 스위치 포워딩 정보를 매핑하여 저장하고 최종 목적지인 vDHCP 서버까지 터널없이 IP 통신을 기반으로 해당 DHCP 요청 메시지를 전달할 수 있다.

vDHCP 서버(130)는 DHCP 클라이언트(10)에게 IP 주소를 할당한다. 이때, DHCP 클라이언트(10)의 식별 정보를 기반으로 할당할 IP 주소를 선택할 수 있다. 할당할 IP 주소 결정에 참조될 수 있는 식별 정보는 DHCP 클라이언트(10)의 MAC 주소, IMSI, MSISDN 등이 사용될 수 있음은 상술한 바와 같으며, IP 할당 후 할당한 IP와 식별 정보 또는 식별 정보가 지시하는 DHCP 클라이언트(10)를 매핑하여 저장할 수 있다. 만일 이미 해당 식별 정보에 의해 지시되는 DHCP 클라이언트(10)에 매핑된 IP 주소가 존재하는 경우 해당 IP 주소를 할당할 수 있다

vDHCP 서버(130)가 DHCP 요청 메시지에 대한 응답으로 DHCP 클라이언트(10)로 전송하는 DHCP 응답 메시지는 상술한 동작과 동일한 방식으로 처리된다.

DHCP 응답 메시지는 또한 별도의 터널링 없이 DHCP 응답 메시지의 라우팅 경로에 위치한 SDN 스위치상에 활성화된 규칙과 정책에 의해 포워딩되어 DHCP 클라이언트(10)에게 전달된다. DHCP 응답메시지는 경로상의 각 SDN 스위치(120-1, 120-2, 120-3 및 120-4)가 DHCP 요청 메시지 전달과정에서 저장한 상술한 포워딩 정보에 의해 역방향으로 전달될 수 있다.

상술한 과정을 통해 DHCP 응답 메시지는 DHCP 클라이언트(10)로 전달되고 이로써 IP 할당 절차는 완료된다. 향후 DHCP 클라이언트(10)에 의해 발생되는 트래픽은 SDN 스위치(120-1, 120-2, 120-3 및 120-4)의 데이터 전달 경로 통해 처리될 수 있다.

본 발명의 실시례에 따른 동적 주소 할당 방법에 있어서 DHCP 요청 메시지는 단말의 식별정보(고유 식별자)를 포함할 수 있다.

일 실시례에서 단말(DHCP 클라이언트(10))이 DHCP 요청 메시지 상에 단말의 고유 식별자를 포함시켜 전송할 수 있다. 단말의 고유 식별자는 단말의 MAC 주소, IMSI, MSISDN 등이 될 수 있다. 단말의 고유 식별자는 RFC 2131에 규정된 포맷의 DHCP extension field에 포함될 수 있다. 보다 구체적인 일례에서 DHCP extension field에 vendor specific extension을 정의하여 포함하고자 하는 고유 식별자를 추가할 수 있다. 예를 들어, 'IMSI = 450081234567', 'MSISDN = +82-10-3010-0000' 등과 같은 정보를 vendor specific extension으로 정의하고 DHCP extension field내에 포함시킬 수 있다.

다른 실시의 일례에서, 단말의 고유 식별자는 DHCP 릴레이와 같은 기능이 포함된 접속점 (e.g. 무선랜 네트워크를 통해 접근하는 경우 AP)에서 단말의 무선단 식별자를 DHCP 요청 메시지에 포함하여 전달할 수 있다. 접속점은 단말이 IP 주소 획득 과정 전에 수행되는 인증 과정(e.g. RADIUS 등)을 통하여 단말의 고유 식별자를 획득할 수 있다. 일례로, 인증과정에서 NAI(network Access Identifier)와 같은 식별정보와 단말 MAC 주소의 매핑으로 IMSI 정보를 획득할 수 있다. 상술한 과정을 거쳐 획득한 단말의 식별정보를 DHCP 확장 필드에 포함시켜 전달할 수 있다.

도 8은 DHCP 클라이언트(10)와 vDHCP 서버(130)간 멀티홉 환경에서의 각 스위치에서 DHCP 요청 메시지의 구별 및 전달 방법을 나타낸 흐름도이다.

SDN 스위치는 SDN 컨트롤러로부터 패킷 스위칭과 관련한 정책을 획득한다. 이후, SDN 스위치는 DHCP 클라이언트(10) 또는 DHCP 릴레이로부터 트래픽을 전달 받으면 해당 트래픽을 구별하여 트래픽의 종류에 따라 설정되는 경로로 전달이 이루어질 수 있도록 스위칭한다.

SDN 스위치에서 패킷의 종류를 구별함에 있어, 수신되는 패킷의 목적지 주소의 포트번호를 참조할 수 있다(S110). 포트번호를 참조하여 판단한 결과 DHCP 요청 메시지가 아닌 일반 패킷으로 판정하고(S150) 일반 패킷 경로로 정책에 따라 해당 패킷을 스위칭하며, 포트번호를 참조하여 DHCP 요청메시지로 확인된 경우, 해당 DHCP 요청 메시지가 해당 DHCP 요청 메시지의 포워딩 여부룰 결정하는 지시 정보를 포함하고 있는지 여부를 판단한다(S120). 이때 지시 정보의 포함 여부를 판단하기 위하여 참조하는 필드는 SDN 컨트롤러에 의해 SDN 스위치로 고지될 수 있으며, SDN 컨트롤러는 SDN 스위치로 패킹 스위칭 관련 정책을 부여할 때 SDN 스위치가 참조할 필드를 지시하는 정보를 함께 전달할 수 있다.

구체적인 실시의 일례에서, SDN 스위치는 전달된 트래픽의 포트 정보로부터 'src.port == 67'이고 'dst.port == 67' 인 경우 DHCP 요청 메시지로 판단하고, IMSI 정보가 사전 고지된/약속된 필드에 포함되어 있는 경우 해당 메시지를 폐기하지 아니하고 포워딩한다(S130). 이때 상술한 IMSI 정보는 단말의 고유 식별자의 일례로 제시된 것으로 앞서 설명한 바와 같이 MSISDN, MAC 주소 등 단말을 식별할 수 있는 정보이면 어떠한 정보라도 이용될 수 있다. 만일 지시 정보를 포함하고 있지 아니한 경우 일반 DHCP 절차에 의하는데 이러한 경우 상술한 바와 같이 브로드캐스팅된 DHCP 요청 메시지는 폐기될 수 있다(S140).

본 발명의 실시례에 따른 이종망 통합주소관리를 위한 가상화된 동적주소할당 장치는 주소할당 서버 역할을 기존의 게이트웨이에서 직접 처리하지 않고 가상화된 인스턴스 형태의 동적주소할당 장치인 vDHCP 서버를 활성화 하여 사용자 단말의 주소할당 처리의 역할을 위임 처리하게 하는 구조이다. 이는 접속 네트워크 별로 독립적으로 구성되어 사용되던 IP 주소 체계를 일원화 통일 시켜 복잡도 높은 처리를 요구하는 게이트웨이의 처리 일부를 분산시키는 효과는 물론, 사용자 단말의 주소를 획일화된 방법으로 처리 할 수 있는 효과적인 방안이다.

또한, vDHCP 서버와 클라이언트 사이에 배치된 SDN 스위치에서 종래 기술에서 필수적인 터널링 구간을 제거하여 터널링 프로토콜에 소요되는 처리 복잡성과 시그널링 오버헤드를 현저히 줄일 수 있는 방안이다.

특히 이종망간 연동 구조, 예를 들어 LTE 망과 WiFi 망을 통합한 멀티무선망 환경, 에서 단말의 식별자 정보를 기반으로 IP 주소 할당을 단말에 탑재된 인터페이스 별로 각각 다르게 할당되는 IP 주소를 동일하게 할당 할 수 있는 구조를 제공하여, 이종망간 IP 이동성과 세션 연속성 등의 기술에 활용 가능한 장점이 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 동적 주소 할당 방법 및 SDN 스위치의 DHCP 요청 메시지 스위칭 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (10)

1. 삭제
2. IP 주소 할당을 요청하는 단말에 대하여 이종망 통합 IP 주소를 할당하는 동적 주소 할당 장치에 있어서, 상기 동적 주소 할당 장치는
   이동통신망의 앵커 게이트웨이와의 통신 인터페이스를 제공하는 게이트웨이 통신 인터페이스;
   상기 앵커 게이트웨이에 의해 IP 주소 할당을 요청하는 단말에게 할당할 주소 풀 정보를 관리하는 주소 풀 관리부;
   IP 주소 할당을 요청한 단말에 대하여 상기 주소 풀 관리부에 의해 관리되는 대역 정보를 참조하여 IP 주소를 할당하는 주소 할당 처리부; 및
   상기 단말의 식별정보와 상기 단말에 할당된 상기 IP 주소를 매핑하여 저장하는 주소 매핑 처리부;를 포함하고,
   상기 동적 주소 할당 장치는 상기 앵커 게이트웨이의 동적 주소 할당 기능을 위임받아 처리하는 가상화된 네트워크 개체(entity)이며,
   상기 단말이 전송하는 동적 주소 할당 요청 메시지의 스위칭 정책을 상기 단말과 상기 동적 주소 할당 장치 사이에 위치하는 복수의 스위치에게 전달하는 컨트롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 주소 할당 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 스위칭 정책은 상기 동적 주소 할당 요청 메시지가 단말의 식별 정보를 포함하고 있는지 여부에 따라 전달 여부를 결정하는 것인 동적 주소 할당 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 단말의 식별 정보는 MAC 주소, IMSI 및 MSISDN 중 어느 하나인 동적 주소 할당 장치.
5. 제2 항에 있어서,
   상기 주소 풀 정보는 주소 할당을 요청하는 단말에게 할당할 IP 범위, 서브넷(Subnet), 기본설정 게이트웨이(Default GW) 및 DNS 정보를 포함하는 동적 주소 할당 장치.
6. 소프트웨어 정의 네트워크에서 동작하는 스위치의 트래픽 스위칭 방법에 있어서,
   네트워크 제어기로부터 동적 주소 할당을 요청하는 DHCP 요청 메시지의 포워딩 정책을 획득하는 단계;
   스위치에 인입되는 트래픽이 동적 주소 할당을 요청하는 DHCP 요청 메시지인지 여부를 결정하는 단계; 및
   상기 트래픽이 DHCP 요청 메시지로 결정되면, 상기 트래픽이 지시 정보를 포함하는지 여부에 따라 상기 포워딩 정책을 적용하는 단계;를 포함하는 방법.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 스위치에 인입되는 트래픽이 DHCP 요청 메시지인지 여부의 결정은 상기 트래픽의 목적지 주소의 포트 번호에 기반하여 결정하는 방법.
8. 제6 항에 있어서,
   상기 DHCP 요청 메시지의 포워딩 정책은 상기 트래픽이 지시정보를 포함하면 DHCP 서버로 포워딩하고, 상기 트래픽이 지시정보를 포함하지 아니하면 폐기하는 것인 방법.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 지시정보는 상기 트래픽을 전송한 단말의 고유 식별정보인 방법.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 고유 식별정보는 MAC 주소, IMSI 및 MSISDN 중 어느 하나인 방법.

Images