KR102280289B1 - 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치 - Google Patents

메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치 Download PDF

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메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법은, 노드가 접촉 노드와 접촉하는 경우, 서로 저장된 메시지 정보를 담고 있는 서머리 벡터(Summary Vector, SV)를 교환하여 전달 예정인 메시지가 있는지 확인하는 단계; 상기 노드와 상기 접촉 노드 간에 중복되지 않는 메시지에 대해 해당 메시지의 전달된 횟수(Duplication Count, 이하 DupC) 값 정보를 공유하기 위해 해당 메시지의 ID 및 DupC 값을 담은 정보를 상기 접촉 노드에 기록하는 단계; 상기 DupC 값이 미리 설정한 DupC 임계값보다 작을 경우, 상기 DupC 값을 해당 메시지의 평균 메시지 복사 횟수(이하, AvgDupC) 값과 비교하는 단계; 상기 AvgDupC 값 보다 상기 DupC의 값이 작을 경우, 상기 노드의 해당 메시지에 대한 전달 예측률 값을 미리 설정한 완화값(delta) 만큼 감소시켜 완화된 전달 예측률을 생성하는 단계; 및 상기 완화된 전달 예측률보다 상기 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우, 해당 메시지를 복사하여 상기 접촉 노드에 전송하는 단계;를 포함한다. 이에 따라, PRoPHET 라우팅 프로토콜을 개선하여 더욱 효율적인 메시지 전달이 가능하다.

Description

메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치{DELIVERY METHOD FOR MESSAGE BASED DELAY TOLERANT NETWORK ROUTING PROTOCOL USING RESTRICTION OF MESSAGE DUPLICATION, RECORDING MEDIUM AND DEVICE FOR PERFORMING THE METHOD}
본 발명은 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소스 노드와 목적지 노드 간 연결성이 보장되지 않는 지연허용 네트워크 환경에서 PRoPHET 기반 전달 예측률 및 메시지 복사 제한, 메시지 복사 횟수의 평균값 등의 정보를 활용하여 메시지를 목적지까지 성공적으로 전달하고자 하는 라우팅 프로토콜에 관한 것이다.
최근 자연 재해 혹은 테러 등으로 인한 통신 인프라의 파괴로 인한 극한 환경에서도 통신을 가능하게 해 주는 지연 허용 네트워크(DTN: delay tolerant network)에 대한 관심이 증가하고 있다. 지연 허용 네트워크에서는 소스 노드와 목적지 노드 사이에 통신 인프라 혹은 다른 노드를 통한 끊김 없는 라우팅 경로가 존재하지 않는 환경에서도 통신이 가능한 방식이다.
이를 위해 각 노드는 도 1에서와 같이 전송 계층 위에 정의된 번들 계층의 기능을 이용하여 자신의 버퍼에 메시지를 저장하고, 이동 중 주위 노드와 접촉 시 적절한 기준에 따라 주위 노드로 메시지를 전달하고 이러한 과정을 반복함으로써 최종 목적지 노드까지 메시지를 전달하는 store-carry-forward 방식으로 동작한다.
기존 연구의 경우 DupC라는 메시지 복사 횟수 정보를 통해 네트워크 내 확산된 메시지 사본을 파악하고 DupC threshold라는 임계값을 통해 복사 횟수를 제한함으로써 기존 PRoPHET 프로토콜의 성능을 개선시키고 있다. 그러나, 접촉 노드에 동일한 메시지가 없는 상황에서 전달 예측률 비교 후 메시지를 전달하지 않을 경우, DupC 정보를 공유하지 않아 보다 정교한 메시지 확산 정도를 파악할 수 없으며 확산 정도에 따른 메시지 전달 조건의 변화를 주지 않아 성능 개선에 한계가 있다.
또한, 대표적인 지연 허용 네트워크 프로토콜 중 PRoPHET 프로토콜은 접촉하는 모든 노드에게 메시지를 복사하는 지연 허용 네트워크의 대표적인 프로토콜인 Epidemic 프로토콜에 비해 메시지 복사 횟수가 적어 버퍼가 제한적이고 노드의 수가 많은 환경에서 효율적으로 동작하는 프로토콜로 IRTF(Internet Research Task Force)의 DTNRG(DTN research group)에서 RFC 6693으로 표준이 제정되었다.
PRoPHET 프로토콜은 노드 간 접촉 이력을 기록하고 이를 통해 노드 접촉 예측률(delivery predictability)을 계산 및 갱신하여 노드 간 접촉 시 메시지 전달 조건으로 사용한다. PRoPHET 프로토콜이 적용된 환경의 노드 a는 접촉 노드 b에 대해 0과 1 사이의 값을 가지는 delivery predictability P(a,b)를 아래의 식과 같이 정의할 수 있다.
Figure 112020006615767-pat00001
P(a,b)old는 이전에 저장된 delivery predictability이고, Pinit은 0과 1 사이의 값을 가지는 초기 설정 확률값이다. 두 노드가 오랜 시간 접촉하지 않으면 전달 예측률은 아래와 같이 감소한다. 여기서 γ는 aging 상수를 나타낸다.
Figure 112020006615767-pat00002
또한, 노드 C에 대한 노드 A의 전달 예측률은 각 노드와 노드 B의 전달 예측률을 활용하여 아래와 같이 계산할 수 있다.
Figure 112020006615767-pat00003
β는 0과 1 사이의 값을 가지는 scaling factor에 해당한다.
PRoPHET 프로토콜에서 두 노드는 접촉 시 Epidemic 프로토콜과 유사하게 summary vector를 교환하는데 이 때 각 노드가 가지고 있는 전달 예측률을 교환하여 목적지 노드에 대해 더 큰 전달 예측률을 가지는 노드에게 메시지가 전달된다.
PRoPHET 프로토콜은 과거의 다른 노드와의 접촉 정보를 이용하여 계산한 전달 예측률 외에 노드의 다른 특성을 고려하지 않고 있기 때문에 제한적인 버퍼 용량에서 성능을 높이는데 한계가 있으며 확률만을 고려한 메시지 복사 과정에서 불필요한 메시지 전송이 발생하게 된다.
이러한 불필요한 메시지의 전송은 전체 네트워크망의 오버헤드(overhead)를 증가시키게 되고 최종적으로는 전체 네트워크의 전달 성공율을 저하시키는 문제를 발생시킨다.
KR 10-1680726 B1 KR 10-1618545 B1 KR 10-1231857 B1
권기형, 이경호, 정윤원, "지연 허용 네트워크에서 컨텐츠 공유를 위한 개선된 불필요한 메시지 제거 기법," Journal of KIIT. Vol. 12, No. 3, pp. 69-76, Mar 2014. 임현호, 서동영, 정윤원, "메시지 복사 제한을 통한 향상된 PRoPHET 라우팅 프로토콜,"　Journal of KIIT, Vol.14, No. 6, pp. 81-86, Jun 2016.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법은, 노드가 접촉 노드와 접촉하는 경우, 서로 저장된 메시지 정보를 담고 있는 서머리 벡터(Summary Vector, SV)를 교환하여 전달 예정인 메시지가 있는지 확인하는 단계; 상기 노드와 상기 접촉 노드 간에 중복되지 않는 메시지에 대해 해당 메시지의 전달된 횟수(Duplication Count, 이하 DupC) 값 정보를 공유하기 위해 해당 메시지의 ID 및 DupC 값을 담은 정보를 상기 접촉 노드에 기록하는 단계; 상기 DupC 값이 미리 설정한 DupC 임계값보다 작을 경우, 상기 DupC 값을 해당 메시지의 평균 메시지 복사 횟수(이하, AvgDupC) 값과 비교하는 단계; 상기 AvgDupC 값 보다 상기 DupC의 값이 작을 경우, 상기 노드의 해당 메시지에 대한 전달 예측률 값을 미리 설정한 완화값(delta) 만큼 감소시켜 완화된 전달 예측률을 생성하는 단계; 및 상기 완화된 전달 예측률보다 상기 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우, 해당 메시지를 복사하여 상기 접촉 노드에 전송하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법은, 상기 접촉 노드와 상기 다른 노드 간에 동일 메시지를 저장하고 있는 경우, 해당 메시지에 대한 DupC 값을 비교하여 큰 값으로 갱신하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법은, 상기 AvgDupC 값 보다 상기 DupC의 값이 클 경우, 상기 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우에만 해당 메시지를 접촉 노드에게 복사하여 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 미리 설정한 완화값(delta)은 0 보다 크고 1 보다 작은 값을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법은, 상기 노드에 저장된 모든 메시지에 대해 반복적으로 수행할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에는, 상기 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록되어 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 장치는, 노드가 접촉 노드와 접촉하는 경우, 서로 저장된 메시지 정보를 담고 있는 서머리 벡터(Summary Vector, SV)를 교환하여 전달 예정인 메시지가 있는지 확인하는 메시지 확인부; 상기 노드와 상기 접촉 노드 간에 중복되지 않는 메시지에 대해 해당 메시지의 전달된 횟수(Duplication Count, 이하 DupC) 값 정보를 공유하기 위해 해당 메시지의 ID 및 DupC 값을 담은 정보를 상기 접촉 노드에 기록하는 정보 공유부; 상기 DupC 값이 미리 설정한 DupC 임계값보다 작을 경우, 상기 DupC 값을 해당 메시지의 평균 메시지 복사 횟수(이하, AvgDupC) 값과 비교하는 비교부; 상기 AvgDupC 값 보다 상기 DupC의 값이 작을 경우, 상기 노드의 해당 메시지에 대한 전달 예측률 값을 미리 설정한 완화값(delta) 만큼 감소시켜 완화된 전달 예측률을 생성하는 확산 촉진부; 및 상기 완화된 전달 예측률보다 상기 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우, 해당 메시지를 복사하여 상기 접촉 노드에 전송하는 메시지 전송부;를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 정보 공유부는, 상기 접촉 노드와 상기 다른 노드 간에 동일 메시지를 저장하고 있는 경우, 해당 메시지에 대한 DupC 값을 비교하여 큰 값으로 갱신할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 메시지 전송부는, 상기 AvgDupC 값 보다 상기 DupC의 값이 클 경우, 상기 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우에만 해당 메시지를 접촉 노드에게 복사하여 전송할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 미리 설정한 완화값(delta)은 0 보다 크고 1 보다 작은 값을 가질 수 있다.
이와 같은 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법에 따르면, 노드 간 접촉 시 동일 메시지가 없을 경우에도 노드 간 메시지 ID 및 DupC 정보를 기록할 수 있도록 공유하여 네트워크 내 메시지 사본 수를 보다 정교하게 파악할 수 있디.
이에 따라, 노드 간 접촉 시 메시지 전달 조건으로 PRoPHET 기반 전달예측률 및 DupC 정보와 함께 노드 내 저장된 메시지들의 평균 전달 횟수(Average Duplication Count: AvgDupC)를 노드의 특성으로 활용하여 메시지의 확산 정도를 각 노드가 파악하게 함으로써 메시지를 효과적으로 전달할 수 있다.
또한, 메시지 전송을 위한 확산이 덜 진행되었다고 판단되는 메시지에 대해 복제를 촉진시키기 위하여 전달 예측률에 의한 메시지 전달 조건을 완화시켜 메시지 확산을 도와 네트워크 내 메시지 분포에 따른 메시지 전송을 통해 전달률 및 전달 지연 측면의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 지연 허용 네트워크에서 메시지 전달 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명과 종래 기술의 성능 비교를 위해 시뮬레이션에서 가정한 환경에 대한 표이다.
도 5는 본 발명과 종래 기술을 노드의 버퍼 크기에 따라 DupC 임계값을 변화시키면서 전달률 측면에서 비교한 도표이다.
도 6은 본 발명과 종래 기술을 노드의 버퍼 크기에 따라 DupC 임계값을 변화시키면서 부하율 측면에서 비교한 도표이다.
도 7은 본 발명과 종래 기술을 노드의 버퍼 크기에 따라 DupC 임계값을 변화시키면서 전달지연 측면에서 비교한 도표이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 장치의 블록도이다.
본 발명은 도 1과 같이 소스 노드와 목적지 노드 종단 간 연결성이 보장되지 않아 불특정 노드에게 메시지를 전송하는 프로토콜이 사용되는 지연 허용 네트워크(Delay Tolerant Network: DTN) 환경의 대표적인 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜인 PRoPHET 프로토콜을 기초로 한다.
PRoPHET 프로토콜은 만나는 모든 노드에게 패킷을 복사하는 Epidemic 라우팅 프로토콜과는 달리 노드에 저장된 메시지의 목적지 노드를 접촉할 확률인 전달 예측률을 접촉 노드 간 비교하여 전달 예측률이 높은 노드에게 메시지를 전달하는 방식으로 전달 효율을 높이고 있다.
그러나, PRoPHET 라우팅 프로토콜의 경우 전달 예측률을 고려하여 줄어든 부하율에도 불구하고 목적지 노드에 메시지를 전송하기 위한 전달 과정 중 불필요한 메시지 복사가 발생할 수 있다.
이에 본 발명에서는 메시지의 사본의 분포를 파악 및 불필요한 복사를 억제할 수 있도록 복사 횟수(Duplication Counter, DupC)를 제한하고 해당 메시지를 저장한 노드 간 DupC 정보를 갱신하는 기존 연구를 확장하여 노드 간 접촉 시 동일 메시지가 없을 경우에도 노드 간 메시지 ID 및 DupC 정보를 기록할 수 있도록 관리하여 네트워크 내 메시지 사본 수를 보다 정교하게 파악할 수 있도록 한다.
또한, 노드 간 접촉 시 메시지 전달 조건으로 PRoPHET 기반 전달예측률 및 DupC 정보와 함께 노드 내 저장된 메시지들의 평균 전달 횟수(Average Duplication Count, AvgDupC)를 노드의 특성으로 활용하여 메시지의 확산 정도를 각 노드가 파악하게 함으로써 메시지를 효과적으로 전달하는 프로토콜을 제안한다.
나아가, 메시지 전송을 위한 확산이 덜 진행되었다고 판단되는 메시지에 대해 복제를 촉진시키기 위하여 전달 예측률에 의한 메시지 전달 조건을 완화시켜 빠른 확산을 유도시키는 메커니즘을 제안한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 장치(10, 이하 장치)는 메시지 확인부(110), 정보 공유부(130), 비교부(150), 확산 촉진부(170) 및 메시지 전송부(190)를 포함한다.
본 발명의 상기 장치(10)는 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송을 수행하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)가 설치되어 실행될 수 있으며, 상기 메시지 확인부(110), 상기 정보 공유부(130), 상기 비교부(150), 상기 확산 촉진부(170) 및 상기 메시지 전송부(190)의 구성은 상기 장치(10)에서 실행되는 상기 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송을 수행하기 위한 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다.
상기 장치(10)는 별도의 노드이거나 또는 노드의 일부 모듈일 수 있다. 또한, 상기 메시지 확인부(110), 상기 정보 공유부(130), 상기 비교부(150), 상기 확산 촉진부(170) 및 상기 메시지 전송부(190)의 구성은 통합 모듈로 형성되거나, 하나 이상의 모듈로 이루어 질 수 있다. 그러나, 이와 반대로 각 구성은 별도의 모듈로 이루어질 수도 있다.
상기 장치(10)는 이동성을 가질 수 있다. 상기 장치(10)는, 디바이스(device), 기구(apparatus), 단말(terminal), UE(user equipment), MS(mobile station), 무선기기(wireless device), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
상기 장치(10)는 운영체제(Operation System; OS), 즉 시스템을 기반으로 다양한 소프트웨어를 실행하거나 제작할 수 있다. 상기 운영체제는 소프트웨어가 장치의 하드웨어를 사용할 수 있도록 하기 위한 시스템 프로그램으로서, 안드로이드 OS, iOS, 윈도우 모바일 OS, 바다 OS, 심비안 OS, 블랙베리 OS 등 모바일 컴퓨터 운영체제 및 윈도우 계열, 리눅스 계열, 유닉스 계열, MAC, AIX, HP-UX 등 컴퓨터 운영체제를 모두 포함할 수 있다.
상기 메시지 확인부(110)는 해당 노드가 접촉 노드와 접촉하는 경우, 해당 노드와 상기 접촉 노드는 서로 저장된 메시지 정보를 담고 있는 서머리 벡터(Summary Vector, SV)를 교환하여 전달 예정인 메시지가 있는지 확인한다.
상기 정보 공유부(130)는, 교환한 서머리 벡터를 통하여 상기 접촉 노드 간 같은 메시지를 저장하고 있다고 판단되면, 해당 메시지가 전달된 횟수(Duplication Count, 이하 DupC) 값을 비교하여 서로의 값 중 큰 값으로 갱신하여 기록한다.
반면, 상기 정보 공유부(130)는 상기 접촉 노드에 저장되어 있지 않은 메시지가 있는 경우, 해당 메시지를 전송할지에 대한 여부와는 별개로, 저장 노드 측(A)에서 메시지의 복사 횟수 정보를 공유하기 위해 메시지 ID 및 DupC를 담은 정보를 접촉 노드 B에 전달하고 접촉 노드 B는 해당 메시지 ID 및 DupC 정보를 노드에 기록한다.
상기 비교부(150)는 메시지 전송을 위한 전달 조건을 비교한다. 구체적으로, 송신 노드(A) 측의 전송하려는 메시지의 DupC 값이 미리 설정한 DupC 임계값(DupC threshold)과 비교하고, 상기 DupC 값이 상기 DupC 임계값 보다 작을 경우, 메시지 확산이 덜 되었다고 판단하여 다음 전달 조건 비교 단계로 넘어가서 노드의 평균 메시지 복사 횟수(이하, AvgDupC) 값과 해당 메시지의 DupC 값을 비교한다.
만약, 노드 A에서 복사해주려는 메시지의 DupC 값이 AvgDupC 값보다 클 경우에는 기존 PRoPHET 프로토콜의 전달 예측률의 비교를 통해 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우에 메시지를 전달한다.
반면, 상기 확산 촉진부(170)는 상기 AvgDupC 값 보다 상기 DupC의 값이 작을 경우, 상기 노드의 해당 메시지에 대한 전달 예측률 값을 미리 설정한 완화값(delta) 만큼 감소시켜 완화된 전달 예측률을 생성한다.
AvgDupC 보다 보내려는 메시지의 DupC의 값이 작을 경우에는 목적지까지의 메시지 전송을 위한 복사본의 분포가 부족하다고 판단하고, 메시지의 복사를 촉진시키기 위해 송신 노드(A) 측의 해당 메시지 목적지에 대한 전달 예측률 값을 0~1 사이의 delta값 만큼 감소시켜 전달 예측률을 완화하는 것이다. 이후, 완화된 전달 예측률보다 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우 접촉노드(B)에 메시지를 복사해준다.
아래의 수학식 1에서 P(B,D)는 노드 B와 노드 D 간의 전달 예측률을 의미한다.
[수학식 1]
P(B,D) > P(A,D) - delta
상기 메시지 전송부(190)는 상기 완화된 전달 예측률보다 상기 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우, 해당 메시지를 복사하여 상기 접촉 노드에 전송한다.
이러한 절차를 접촉 시간 동안 노드 내 저장된 모든 메시지에 대해 반복하여 수행할 수 있도록 한다.
이에 따라, 정교한 네트워크 메시지 분포를 파악하고 전달 예측률, 노드가 복사한 평균 횟수(AvgDupC) 및 각 메시지 복사 횟수(DupC)를 확산 정도에 따라 메시지 전달 조건에 반영하여 함께 활용함으로써 네트워크 내 메시지 분포에 따른 메시지 전송을 통해 전달률 및 전달 지연 측면의 성능을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 정보 중심 네트워크 환경에서 생산자 이동성 관리 방법에 관해 상세하게 기술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법의 흐름도이다.
본 실시예에 따른 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법은, 도 2의 장치(10)와 실질적으로 동일한 구성에서 진행될 수 있다.
따라서, 도 2의 장치(10)와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 실시예에 따른 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법은 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송을 수행하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)에 의해 실행될 수 있다.
본 발명에서는 기존 연구의 메시지 복사 횟수의 제한(Duplication Count: DupC)을 둔 PRoPHET 라우팅 프로토콜 기반 기법을 개선하기 위해 접촉 노드에 동일한 메시지가 없는 경우에도 접촉 노드 간 메시지 ID 및 DupC 정보를 기록할 수 있도록 공유한다. 또한, 노드 내 저장된 메시지들의 평균 복사 횟수(Average Duplication Count: AvgDupC)를 계산하고 이를 노드의 특성으로 활용한다. DupC 및 AvgDupC를 통해 네트워크 내 메시지 확산 정도와 노드의 특성을 파악하고 이를 메시지 전달 조건에 활용한다.
도 3은 두 노드 A와 B가 접촉할 경우 발명의 동작 과정을 보여준다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법은, 노드 간 접촉 시(단계 S10), 각자 소유하고 있는 메시지 정보를 담고 있는 Summary Vector(SV)를 교환하여 전달해야 할 메시지가 있는지 확인한다(단계 S11).
접촉한 두 노드는 SV 교환 후 노드 간 같은 메시지를 저장하고 있는지 확인한다(단계 S13). 접촉 노드 간 같은 메시지를 저장하고 있다면 해당 메시지가 전달된 횟수인 Duplication Count(DupC)의 값을 비교하여(단계 S21). 서로의 값 중 큰 값으로 갱신하여 기록한다(단계 S23, 단계 S25).
반면, 접촉 노드에 저장되어있지 않은 메시지의 경우, 해당 메시지를 전송할 지에 대한 여부와는 별개로, 저장 노드 측(A)에서 메시지의 복사 횟수 정보를 공유시켜주기 위해 메시지 ID 및 DupC를 담은 정보를 접촉 노드 B에 전달하고(단계 S15), 노드 B는 해당 메시지 ID 및 DupC 정보를 노드에 기록한다.
메시지 전송을 위한 전달 조건 비교 단계에서 송신 노드(A) 측의 전송하려는 메시지의 DupC 값이 미리 설정한 DupC 임계값(DupC threshold)보다 작을 경우(단계 S17), 메시지 확산이 덜 되었다고 판단하여 다음 전달 조건 비교 단계로 넘어가 노드의 평균 메시지 복사 횟수인 AvgDupC 값과 해당 메시지의 DupC 값과 비교한다(단계 S19).
노드 A에서 복사해주려는 메시지의 DupC 값이 AvgDupC 값보다 클 경우에는 기존 PRoPHET 프로토콜의 전달 예측률의 비교를 통해(단계 S31), 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우에 메시지를 전달한다(단계 S33).
한편, AvgDupC 보다 보내려는 메시지의 DupC 값이 작을 경우에는 목적지까지의 메시지 전송을 위한 복사본의 분포가 부족하다고 판단하여 복사를 촉진시키기 위해 송신 노드(A) 측의 해당 메시지 목적지에 대한 전달 예측률 값을 0~1 사이의 delta값 만큼 감소시켜 전달 예측률을 완화하고(단계 S30), 완화된 전달 예측률보다 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우 접촉노드(B)에 메시지를 복사해준다(단계 S33).
이러한 절차를 접촉 시간 동안 노드 내 저장된 모든 메시지에 대해 반복하여 수행할 수 있도록 한다(단계 S35, 단계 S37).
아래의 표 1은 기존 연구[H.H. Lim, D.Y. Seo, and Y.W. Chung, "An Improved PRoPHET Routing Protocol through the Restriction of Message Duplication," Jounral of KIIT, Vol. 14, No. 6, pp. 81-86, June 2016.]와 본 발명의 동작을 요약하여 보여준다.
기존 연구 제안 연구
DupC
공유		 접촉 노드와 동일하게 저장하고 있는 메시지에 대해서만 더 큰 값으로 갱신 접촉 노드와 동일하게 저장하고 있지 않은 메시지에 대해서도 공유
메시지 전달
조건		 DupC 임계치와의 비교를 통한 결정 DupC 임계치 및 DupC의 평균값인 AvgDupC와의 추가 비교를 통한 결정
본 발명에서는 비교 대상으로 하는 기존의 연구와 유사하게 임의의 메시지에 대한 네트워크 전체에서의 확산 정도를 간접적으로 유추하기 위한 지표로 메시지의 복사 횟수인 duplication counter(DupC로 약어 표기)를 정의하고, 각 노드가 메시지를 주위 노드로 전달시 이 값을 1씩 증가시키도록 한다.
반면, 동일한 메시지를 가진 다른 노드와 접촉 시 이 정보를 공유하여 더 큰 DupC 값으로 갱신하는 기존의 연구와 달리 동일하지 않은 메시지에 대해서도 DupC 값을 공유하도록 한다. 이를 통해 기존의 연구에 비해 메시지가 전체적으로 확산되는 정도를 좀 더 정확하게 유추할 수 있다.
또한, DupC 값이 미리 정의한 임계치인 DupC Threshold 보다 큰 경우 메시지가 네트워크에 충분히 확산이 된 것으로 판단하여 메시지를 전달하지 않고, DupC의 값이 임계치보다 작은 경우 PRoPHET 프로토콜에서 정의된 전달 예측률을 이용하여 상대 노드가 메시지의 목적지 노드로의 전달 예측률이 더 큰 경우 메시지를 전달하는 기존 연구와 달리 노드에 저장된 메시지들의 DupC 값의 평균 값을 추가적으로 이용하여 메시지의 확산을 보다 효과적으로 조절하고자 하였다.
즉, 도 3에서 볼 수 있는 것처럼 메시지의 DupC가 임계치보다 작은 경우 고려 대상인 메시지의 DupC와 노드에 저장된 모든 메시지들의 DupC의 평균값인 AvgDupC 값을 비교하여, DupC가 AvgDupC보다 큰 경우 PRoPHET에서 기본적으로 정의된 것처럼 상대 노드가 메시지의 목적지 노드로의 전달 예측률이 더 큰 경우 메시지를 전달한다.
반면, DupC가 AvgDupC보다 작은 경우 평균적인 관점에서 다른 메시지에 비해 확산이 덜 진행된 메시지로 판단하여 확산을 촉진시키기 위해 수학식 1과 같이 상대 노드의 목적지 노드로의 전달 예측률이 본 노드의 목적지 노드로의 전달 예측률에서 일정한 값을 뺀 값보다 더 큰 경우 메시지를 전달한다.
본 발명에서는 제안된 프로토콜의 성능 분석을 위해 헬싱키 대학에서 개발된 ONE(Opportunistic Network Environment) 시뮬레이터[The Opportunistic Network Environment simulator, http://www.netlab.tkk.fi /tutkimus/dtn/theone/],[ A. Keranen, J. Ott, and T. Karkkainen, "The ONE Simulator for DTN Protocol Evaluation," Proceedings of the 2nd International Conferenceon Simulation Tools and Techniques, pp. 55:1-10, March 2009.]를 사용하여 아래의 수학식 2 내지 4에서 정의된 전달률, 부하율 및 전달 지연을 분석하였다.
[수학식 2]
Figure 112020006615767-pat00004
[수학식 3]
Figure 112020006615767-pat00005
[수학식 4]
Figure 112020006615767-pat00006
본 시뮬레이션에서 가정하는 시뮬레이션 환경은 공정한 성능 비교를 위해 기존의 연구에서 사용한 것과 동일하게 도 4와 같이 설정하였다.
도 5는 본 발명에서 제안한 방법의 성능을 노드의 버퍼 크기가 10, 30, 50 Mbytes인 경우 DupC threshold 값을 변화시키면서 본 발명의 성능을 기존 기법과 전달률 측면에서 비교한 도표이다.
도 5에서 볼 수 있는 것처럼 본 발명에서 제안한 방법 및 기존 기법은 버퍼의 크기가 증가할수록 전달률 또한 증가하는 것을 알 수 있으며 이는 버퍼의 크기의 증가로 인해 삭제되는 메시지가 감소하기 때문이다.
또한, 두 기법 모두 DupC threshold 값이 증가함에 따라 초기에는 전달률이 증가하지만 일정 값 이후부터는 전달률이 감소하는 것을 알 수 있는데 이는 DupC threshold 값이 작은 범위에서는 이 값이 클수록 메시지의 확산이 증가하고 이를 통해 메시지의 전달이 용이하기 때문이다.
반면, DupC threshold 값이 큰 범위에서는 이 값이 증가할수록 한정된 노드의 버퍼의 크기로 인해 새롭게 수신된 메시지를 저장하기 위해 삭제되는 기존의 메시지가 증가되어 결과적으로 전달률이 감소하게 된다. 예측할 수 있는 것처럼 최적의 DupC threshold 값은 버퍼의 크기가 증가할수록 더 큰 값을 가지는 것을 알 수 있다.
본 발명에서 제안한 방법은 DupC threshold 값이 매우 큰 경우를 제외하고 고려하는 모든 버퍼 크기에서 기존 기법에 비해 우수한 성능을 가지는 것을 알 수 있으며 이는 본 발명이 기존의 기법에 비해 좀 더 효과적으로 메시지의 확산을 조절할 수 있기 때문이다.
도 6은 부하율을 비교한 그림으로 두 기법 모두 DupC threshold 값이 증가함에 따라 복사되는 메시지의 수가 증가함으로써 부하율 또한 증가하는 것을 알 수 있다. 본 발명에서 제안한 방법은 기존 기법에 비해 DupC가 AvgDupC보다 작은 경우 평균적인 관점에서 다른 메시지에 비해 확산이 덜 진행된 메시지로 판단하여 확산을 촉진시키게 되어 부하율 또한 기존 기법에 비해 다소 증가하는 것을 알 수 있다.
도 7은 전달지연을 나타낸 그림으로 두 기법 모두 DupC threshold가 매우 작아 메시지의 확산이 잘 발생하지 않거나 DupC threshold가 너무 커서 버퍼에서 메시지의 삭제가 많이 발생하는 환경에서 큰 전달지연을 가지는 반면 적절한 DupC threshlod 범위에서 우수한 전달 지연을 가지는 것을 보여준다.
본 발명에서 제안한 방법은 적절한 메시지의 확산을 통해 모든 DupC threshold 구간에서 기존 기법에 비해 더 우수한 전달 지연을 가지는 것을 확인할 수 있다.
본 발명에서는 메시지의 복사 횟수 및 메시지의 평균 복사 횟수를 활용하여 메시지를 효과적으로 전달하는 개선된 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜을 제안하였다. 시뮬레이션을 통한 성능 분석 결과 제안하는 프로토콜은 기존의 비교 프로토콜에 비해 부하율은 다소 증가하지만 고려하는 대부분의 DupC threshold 범위에서 더 우수한 전달률 및 전달지연을 가진다.
이와 같은, 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 메시지가 복사된 횟수 및 노드 내 저장된 메시지들의 평균 복사 횟수를 활용하여 메시지를 효과적으로 전달하는 개선된 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜을 제안한다. 성능 분석 결과 제안하는 프로토콜은 전달률 및 전달지연 측면에서 더 우수한 성능을 가지는 것을 알 수 있다. 이에, 데이터 전송이 필요한 정보 통신 분야에 유용하게 적용될 수 있다.
10: 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 장치
110: 메시지 확인부
130: 정보 공유부
150: 비교부
170: 확산 촉진부
190: 메시지 전송부

Claims (10)

  1. 노드가 접촉 노드와 접촉하는 경우, 서로 저장된 메시지 정보를 담고 있는 서머리 벡터(Summary Vector, SV)를 교환하여 전달 예정인 메시지가 있는지 확인하는 단계;
    상기 노드와 상기 접촉 노드 간에 동일 메시지를 저장하고 있는 경우, 해당 메시지에 대한 DupC 값을 비교하여 큰 값으로 갱신하는 단계;
    상기 노드와 상기 접촉 노드 간에 중복되지 않는 메시지에 대해 해당 메시지의 전달된 횟수(Duplication Count, 이하 DupC) 값 정보를 공유하기 위해 해당 메시지의 ID 및 DupC 값을 담은 정보를 상기 접촉 노드에 기록하는 단계; 및
    상기 중복되지 않는 메시지의 전송을 위한 전달 조건을 비교하는 단계를 포함하고,
    상기 전달 조건을 비교하는 단계는,
    상기 DupC 값이 미리 설정한 DupC 임계값보다 작을 경우, 상기 DupC 값을 해당 메시지의 평균 메시지 복사 횟수(이하, AvgDupC) 값과 비교하는 단계;
    상기 AvgDupC 값 보다 상기 DupC의 값이 작을 경우, 상기 노드의 해당 메시지에 대한 전달 예측률 값을 미리 설정한 완화값(delta) 만큼 감소시켜 완화된 전달 예측률을 생성하는 단계; 및
    상기 완화된 전달 예측률보다 상기 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우, 해당 메시지를 복사하여 상기 접촉 노드에 전송하는 단계;를 포함하는, 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 AvgDupC 값 보다 상기 DupC의 값이 클 경우, 상기 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우에만 해당 메시지를 접촉 노드에게 복사하여 전송하는 단계;를 더 포함하는, 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미리 설정한 완화값(delta)은 0 보다 크고 1 보다 작은 값을 가지는, 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 노드에 저장된 모든 메시지에 대해 반복적으로 수행하는, 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법.
  6. 제1항에 따른 상기 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체.
  7. 노드가 접촉 노드와 접촉하는 경우, 서로 저장된 메시지 정보를 담고 있는 서머리 벡터(Summary Vector, SV)를 교환하여 전달 예정인 메시지가 있는지 확인하는 메시지 확인부;
    상기 접촉 노드와 다른 노드 간에 동일 메시지를 저장하고 있는 경우, 해당 메시지에 대한 DupC 값을 비교하여 큰 값으로 갱신하고, 상기 노드와 상기 접촉 노드 간에 중복되지 않는 메시지에 대해 해당 메시지의 전달된 횟수(Duplication Count, 이하 DupC) 값 정보를 공유하기 위해 해당 메시지의 ID 및 DupC 값을 담은 정보를 상기 접촉 노드에 기록하는 정보 공유부;
    상기 중복되지 않는 메시지의 전송을 위한 전달 조건을 비교하되 상기 DupC 값이 미리 설정한 DupC 임계값보다 작을 경우, 상기 DupC 값을 해당 메시지의 평균 메시지 복사 횟수(이하, AvgDupC) 값과 비교하는 비교부;
    상기 AvgDupC 값 보다 상기 DupC의 값이 작을 경우, 상기 노드의 해당 메시지에 대한 전달 예측률 값을 미리 설정한 완화값(delta) 만큼 감소시켜 완화된 전달 예측률을 생성하는 확산 촉진부; 및
    상기 완화된 전달 예측률보다 상기 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우, 해당 메시지를 복사하여 상기 접촉 노드에 전송하는 메시지 전송부;를 포함하는, 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 메시지 전송부는,
    상기 AvgDupC 값 보다 상기 DupC의 값이 클 경우, 상기 접촉 노드의 전달 예측률이 클 경우에만 해당 메시지를 접촉 노드에게 복사하여 전송하는, 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 미리 설정한 완화값(delta)은 0 보다 크고 1 보다 작은 값을 가지는, 메시지 복사 제한을 이용한 지연 허용 네트워크 라우팅 프로토콜 기반의 메시지 전송 장치.
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