KR200195493Y1 - 아이피자동할당기능이 내장된 허브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 LAN(Local Area Network)구성이 편리하도록 IP(Internet Protocol)를 자동으로 할당해주는 허브(Hub)에 관한 것으로 종래에 소규모 사업장이나 가정에서 윈게이트와 같은 IP공유프로그램을 이용하여 랜을 구축할 때 프로그램의 설치나 TCP/IP의 설정이 복잡함을 해결한 것이다. 이를 위해 본 고안에 따른 아이피자동할당기능이 내장된 허브는, 리피터기능을 가지고 다수개의 클라이언트 PC들을 LAN토폴로지로 묶기 위한 허브모듈(9,11)과; 모뎀이나 라우터를 통하여 ISP업체에 연결하여 ISP업체의 DHCP서버로부터 IP를 발급받기 위한 DHCP클라이언트와; 상기 허브모듈(9,11)에 연결된 클라이언트 PC들에게 IP를 자동발급하는 DHCP서버와; 상기 클라이언트 PC들로부터 입력된 TCP/IP패킷이나 인터넷으로부터 입력된 TCP/IP패킷의 패킷필터링을 통하여 입력된 TCP/IP패킷을 클라이언트 PC로 보낼 것인지 아니면 인터넷으로 보낼 것인지 TCP/IP패킷의 송수신경로를 제어하는 게이트웨이모듈과; IP공유프로그램이 내장되어 프록시서버로 동작하는 프록시서버모듈을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 이러한 본 고안에 따른 허브는, DHCP 클라이언트와 DHCP 서버, 게이트웨이기능이 내장되어 허브모듈에 접속된 클라이언트 PC에 별도의 프로그램설치나 설정없이 자동으로 IP할당이 가능하다. 따라서, 별도로 윈게이트와 같은 IP공유프로그램을 구입하여 서버용 PC에 설치하고, TCP/IP의 등록정보를 설정하는 복잡한 과정이 생략되므로 네트워크에 전문적이지 못한 일반인들도 손쉽게 랜구축이 가능해지는 이점이 있다. 따라서, SOHO나 소규모 기업, 일반 가정에서 랜을 손쉽게 구성할 수 있다.

Description

아이피자동할당기능이 내장된 허브{internet protocol auto configuration possible hub}

본 고안은 LAN(Local Area Network)구성이 편리하도록 IP(Internet Protocol)를 자동으로 할당해주는 허브(Hub)에 관한 것으로 더욱 상세하게는, DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)를 이용하여 랜을 구성하는 클라이언트 PC에 자동으로 IP를 할당해주는 허브에 관한 것이다.

초기의 랜은 각 사용자 PC가 서버의 각종 자원(HDD, 프린터, 프로그램)을 고속으로 공유하려는데 그 도입 목적이 있다. 그러나 일차원적인 목적에 지나지 않는 자원 공유는 비싼 호스트의 의존도를 줄이거나 대체할 수 있는 분산처리 형태로 바뀌고 있다. 최근 랜이 기업의 정보 전략상 중요성이 점차 커지고 있다고 인식하는 경영자가 점차 그 수를 더해 가고 있다. 랜 구축의 가장 큰 목적은 업무 생산성을 극대화하는 것이다. 랜 도입 검토나 도입 적용시 제품 선정에 많은 시간을 투자하는 것도 활용에 역점을 두고 있기 때문이다. 하지만, 정형화된 표준 랜 구축은 없다. 다만 사용자의 환경에서 사용자가 필요한 요구 순위에 입각해 최대의 성능 대 비용을 구현하는 것만이 올바른 랜 구축 방법이다.

한편, 폭발적인 TCP/IP 네트웍킹의 증가와 이에 따른 TCP/IP네트웍상의 모든 호스트들에 할당된 고유 주소 체계의 지속적인 할당으로 인하여 가용한 IP 주소 공간은 빠른 고갈을 초래하였다. 실제 가용한 TCP/IP 주소는 조만간 동이나고 말 것이다. 글로벌 인터넷으로의 연결을 위하여 고유의 주소가 요구되기 때문에 이러한 문제점들은 새로운 대형 네트웍의 신규 연결에 있어서 심각한 문제가 아닐 수 없다. 현재 IPng(IP:next generation)가 장기적인 해결책으로 고려되어지고 있긴 하나 신표준 안의 선택 과정에 이르기까지는 아마 수년이 걸릴 것으로 예상되고 있다. 이에 따라 현재의 IP 표준의 수명을 최대한 연장하기 위한 다양한 방법이 등장하였다.

보통 대기업이나 국가연구기관같은 곳에서는 B클래스나 C클래스의 고정IP를 할당받아 사용한다. 그러나 규모가 크지 않는 소규모 기업이나 가정에서는 ADSL 라우터나 케이블모뎀을 구입하고 ISP업체에서 제공하는 유동IP를 발급받아 인터넷에 접속하고 있다.

소규모 기업이나 가정에서도 이미 상술한 바있는 랜의 장점때문에 2대이상의 PC와 허브 등을 이용하여 랜을 구축하여 사용하는 사례가 많아졌다. 특히, 인터넷사업의 급속한 팽창으로 소호목적으로 랜을 많이 구축하고 있다.

랜에 연결된 각각의 PC들이 인터넷을 이용하기 위해서는 IP가 있어야 한다. 그러나 IP주소의 고갈로 모든 PC들에게 IP를 할당할 수 없다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 윈게이트(Wingate)나 미드포인트(Midpoint)와 같은 IP공유프로그램이 개발되었고 일반인들에게 많이 보급되어 있다. 상기 IP공유프로그램을 이용하면 하나의 IP를 통해서 여러대의 PC가 인터넷을 이용할 수 있다는 장점이 있다.

상기 윈게이트는 프록시(Proxy) 서버의 역할을 하는 프로그램이다. 그렇기 때문에 윈게이트가 설치된 PC와 연결된 다른 PC들도 윈게이트를 통해 인터넷을 할 수가 있다. 그리고 IP주소를 Static(고정)으로 받지 않아도 된다. 그러므로 일반 전화회선(PSTN)을 가지고 할 수 있다는 장점이 있다.

도1은 종래에 ISP업체로부터 유동 IP를 발급받아 사용하는 경우에 IP공유프로그램을 설치하여 구축한 랜의 구성을 간략히 도시한 것이다.

도1을 살펴보면, 인터넷(Internet)이 있고, 이 인터넷에 연결된 ISP(Internet Service Provider)가 있고, ISP와 PSTN이나 동축케이블망으로 연결된 ADSL 라우터나 케이블모뎀이 있다. 상기 모뎀에는 허브가 연결되고, 상기 허브에는 랜을 구성하는 서버와 다수개의 클라이언트 PC들이 연결된다.

상기 ADSL 라우터나 케이블모뎀은 PSTN이나 동축케이블망을 통하여 상기 ISP업체와 통신을 하기 위한 기본장비이다.

다음으로, 상기 허브는 가정에서 콘센트에 여러 개의 가전 제품을 연결할 때 멀티콘센트를 사용하는 것처럼, 허브는 가까운 거리의 컴퓨터들을 UTP 케이블을 이용해 서로 연결시켜 주는 네트워크 장비다. 허브는 컴퓨터와 연결 뿐 아니라 또다른 허브와도 연결할 수 있어, 사무실 내의 네트워크 뿐 아니라 근거리의 다른 네트워크와도 연결이 가능하다. 따라서, 랜을 구축할 때는 거의 허브를 필수적으로 이용한다.

허브의 기능은 컴퓨터 간의 네트워크 연결, 허브와 라우터 등 다른 네트워크 장비와 연결, 신호 증폭 등으로 요약할 수 있다. 따라서 네트워크에 허브를 사용함으로써 네트워크 관리가 쉽고, 에러를 검출해 낼 수 있으며, 클라이언트 확장이 용이하다.

허브에는 다수개의 RJ-45포트가 있으며 여기에 랜에 연결할 클라이언트 PC들을 UTP케이블로 연결한다. 물론 각 클라이언트 PC들의 내부에는 네트워크카드가 설치되어 있어야 한다. 각 클라이언트 PC에 설치된 네크워크카드의 랜포트와 허브의 RJ-45 포트1개를 UTP케이블로 연결하면 해당 PC가 허브에 연결된다. 이와 같은 방법으로 모든 클라이언트 PC들을 허브에 연결한다.

다음으로, 상기 서버에는 윈게이트(Wingate)와 같은 IP공유프로그램이 설치된다. 윈게이트를 설치할 때는 먼저 윈게이트를 설치할 PC(Server)에 모뎀과 네트워크카드를 설치하고 그리고 셋팅을 맞추어 주어야 한다. 그런 다음 랜에 연결되어있는 PC(Client)를 셋팅해주면 된다. 윈게이트를 사용하여 랜을 구축하는 과정을 도2에 나타내었다. 도2를 살펴보면,

첫째, 게이트웨이(Gateway)역할을 할 PC에 윈게이트 프로그램을 설치한다. 즉, 모뎀과 랜 카드가 함께 있는 PC에 윈게이트 프로그램을 설치한다.(S1)

프로그램을 설치할 때는 IRC와 News 서비스를 받고자하는 곳의 서버를 먼저 지정한다. 그리고 네임서버를 세팅하는데 이때는 현재 서비스를 받고 있는 ISP의 네임서버를 적어주면 된다. 다음으로, 윈게이트의 IP를 세팅하는데, 기본값으로 '192.168.0.1'이 윈게이트 IP주소로 되어 있다. 마지막으로 윈게이트를 설치할 디렉토리를 지정하면, 윈게이트가 지정한 디렉토리에 설치되고, 윈게이트 프로그램의 설치가 완료된다.

둘째, 윈게이트가 설치된 PC가 랜으로 연결된 클라이언트 PC와 서로 연결이 될 수 있도록 TCP/IP를 맞추어준다.(S2)

PC의 TCP/IP를 설치하기 전에 먼저 네트워크카드를 인식시켜야 한다. 그리고 인식시킨 네트워크카드의 TCP/IP를 세팅해야 하는데 일단, 네트워크카드의 TCP/IP 프로토콜을 설치하고, 등록정보를 선택하여 고정 IP를 사용할 것인지 유동 IP를 사용할 것인지를 지정하고 다음으로, IP주소와 서브네트 마스크를 입력한다. 그리고 게이트웨이 IP주소를 입력하고, DNS구성을 입력하면 비로소 서버쪽의 작업이 끝난다.

셋째, 랜에 연결된 클라이언트 PC의 TCP/IP를 윈게이트에 설치된 PC의 네트워크주소(Network Address)와 같게 맞춘다.(S3)

일단, 클라이언트 PC에 네트워크카드와 네트워크카드의 TCP/IP를 설치하고 앞서 서버쪽에서 했던 작업과 동일한 순서로 TCP/IP의 등록정보를 입력한다. TCP/IP세팅을 할 때 각 클라이언트 PC에 할당되는 IP주소는 윈게이트가 192.168.0.1을 사용하기 때문에 192.168.0.2...이렇게 할당되어야 한다. 그리고 서브넷은 C클래스이기 때문에 255.255.255.0으로 맞추고 게이트웨이와 DNS는 윈게이트의 IP주소를 적어주면 된다.

넷째, 랜에 연결된 클라이언트 PC의 인터넷 프로그램을 셋팅해야 한다.(S4)

윈게이트는 프록시 서버로 동작하기 때문에 클라이언트 PC들의 인터넷프로그램은 프록시 설정을 해 놓아야지만 인터넷을 사용할 수 있다. 따라서, 넷스케이프나 인터넷익스플로어의 프록시환경을 설정하는 부분에서 http proxy를 192.168.0.1 Port 80으로 설정해주면 된다.

이상 살펴본 바와 같이 종래의 윈게이트와 같은 IP공유프로그램은 그 설치과정이 매우 복잡하다. 웹서버, 메일서버 등을 지정해야 하고, 서버측과 클라이언트 PC측의 TCP/IP의 등록정보를 모두 설정해주어야 한다. 그러나 네트워크에 대해서 전문적이지 못한 일반인들에게는 TCP/IP의 설정은 매우 난해한 부분이다.

하드웨어적으로 모뎀과 허브와 각 클라이언트 PC들을 UTP케이블로 연결하는 것은 일반인들도 쉽게 할 수 있다. 그러나 상기 윈게이트프로그램의 설치나 TCP/IP설정과 같은 소프트웨어적인 부분은 전문적이지 못한 일반인들에게는 매우 복잡하고 난해하다는 문제점이 있다.

또한, 랜을 구축하기 위해서는 상술한 윈게이트와 같은 IP공유프로그램을 별도로 구입해야 한다. 따라서, 경제적으로 넉넉하지 못한 일반인들에게는 경제적으로 부담이 많이 가는 문제점이 있다. 더구나 랜을 구축하고 싶어도 윈게이트와 같은 IP공유프로그램이 있다는 사실조차 알지 못해 랜을 구축하지 못하는 경우도 있다.

따라서 상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 고안은 윈게이트와 같은 별도의 IP공유프로그램의 설치나 각 PC들의 TCP/IP설정과 같은 복잡한 과정을 거치지 않고 UTP케이블로 허브에 클라이언트 PC를 접속만 하면 클라이언트 PC에 자동으로 IP를 할당해주어 일반인들도 손쉽게 랜을 구축할 수 있는 IP자동할당기능이 내장된 허브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 종래의 소규모 랜의 구성도.

도2는 종래의 IP공유프로그램의 설치순서도.

도3은 본 고안을 이용한 랜구성도.

도4는 본 고안의 일실시예에 따른 허브의 내부 구성도.

도5는 Intel386ex의 블럭다이아그램.

도6은 ROM의 펌웨어 구성도.

도7은 펌웨어의 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

3,7 : RTL8019 5 : Intel386ex

9 : RTL8308 10 : 허브

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 아이피자동할당기능이 내장된 허브는, 리피터기능을 가지고 다수개의 클라이언트 PC들을 LAN토폴로지로 묶기 위한 허브모듈과; 모뎀이나 라우터를 통하여 ISP업체에 연결하여 ISP업체의 DHCP서버로부터 IP를 발급받기 위한 DHCP클라이언트와; 상기 허브모듈에 연결된 클라이언트 PC들에게 IP를 자동발급하는 DHCP서버와; 상기 클라이언트 PC들로부터 입력된 TCP/IP패킷이나 인터넷으로부터 입력된 TCP/IP패킷의 패킷필터링을 통하여 입력된 TCP/IP패킷을 클라이언트 PC로 보낼 것인지 아니면 인터넷으로 보낼 것인지 TCP/IP패킷의 송수신경로를 제어하는 게이트웨이모듈과; IP공유프로그램이 내장되어 프록시서버로 동작하는 프록시서버모듈을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 허브모듈은, RLT8308칩을 이더넷 스위치 컨트롤러를 이용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 게이트웨이모듈은, RTL8019 이더넷컨트롤러를 이용하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 아이피자동할당기능이 내장된 허브의 구성을 상세히 설명한다. 도3은 본 고안에 따른 허브를 이용하여 랜을 구축할 때의 전체적인 구성을 간략히 도시한 것이고, 도4는 본 고안의 일 실시예에 따른 허브의 내부구성을 블럭으로 나타낸 것이다.

도3을 살펴보면, 인터넷에 연결된 ISP가 있고, ISP와 가입자가 ADSL 라우터나 케이블모뎀과 연결되어 있다. 그리고 상기 ADSL 라우터나 케이블모뎀에는 본 고안에 따른 허브(10)가 연결되고 이 허브에는 다수개의 클라이언트 PC들이 연결되어 있다.

도3에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 허브(10)는 종래의 허브기능 외에 서버기능이 추가되어 있어 별도의 서버를 둘 필요가 없다.

도4를 살펴보면, 가장 좌측에 RJ-45단자(1)가 있고, 이 RJ-45단자(1)의 다음단에는 이더넷컨트롤러(3)가 연결된다. 이더넷컨트롤러(3)는 CPU(5)와 연결되고, CPU(5)는 주변의 ROM, RAM과 연결된다. 그리고 CPU(5)의 다음단에는 이더넷컨트롤러(7)와 허브컨트롤러(9)가 있고, 이 이더넷컨트롤러(7)와 허브(9)에는 다수개의 RJ-45단자(11)가 연결되어 있다.

상기 가장 좌측의 RJ-45단자(1)는 ADSL 라우터, 모뎀이나 케이블모뎀, ISDN모뎀 등과 UTP케이블을 통하여 연결하기 위한 구성이다.

다음으로, 이더넷컨트롤러(3)는 이더넷을 컨트롤하기 위한 구성으로 본 실시예에서는 상기 이더넷컨트롤러(3)로 RealTek사의 RTL8019칩을 사용하였다.

RTL8019칩은 Full-Duplex 이더넷컨트롤러로서 플러그 앤 플래이 기능을 가지고 있다. Full-Duplexing 기능으로 10에서 20Mbps까지 채널의 밴드위스(bandwidth)가 증가할 뿐만 아니라 이더넷 CSMA/CD 프로토콜의 채널컨텐션특성(channel contention characteristics)에 기인한 퍼포먼스(performance) 감소문제가 없다.

RTL8019칩은 크게 ISA 버스와 인터페이스하기 위한 부분과, 메모리와 인터페이스하기 위한 부분, 그리고 물리적매체와 인터페이스하기 위한 부분, 외부 LED출력을 위한 부분으로 구성되어 있다.

상기 물리적매체와 인터페이스하기 위한 부분은 UTP케이블을 통해 연결된 각종 장비들과 데이터를 송수신하기 위한 부분이다.

본 실시예에서는 랜의 속도를 높이기 위해 상기와 같은 full-duplex기능을 가진 RTL8019칩을 이더넷컨트롤러로 이용하였다. 그러나 본 실시예를 따르지 않고 다른 모델을 이용하여 이더넷컨트롤러를 구성하는 것도 가능하다.

다음으로, 상기 CPU(5)는 본 고안에 따른 허브(10)를 컨트롤하기 위한 부분으로써 롬에 저장된 각종 프로그램을 실행한다. CPU(5)의 주된 역할은 종래의 윈게이트와 같은 IP공유프로그램이 설치된 서버의 역할이다. 상기 롬에는 IP공유프로그램이 내장된다. 상기 CPU(5)는 롬에 저장된 IP공유프로그램을 실행하여 프록시 서버로서 동작한다.

프록시는 다른 클라이언트들을 대신하여 그들의 요청을 서버에게 제공한다. 그리고 프록시는 클라이언트들과 상호작용할 때는 서버처럼 동작하고, 서버와는 클라이언트로 동작한다.

따라서, 종래에 랜을 구축시 서버를 지정하고 이 서버에 윈게이트와 같은 IP공유프로그램을 설치할 필요가 없다. 즉, 종래의 윈게이트 설치용 서버를 본 고안에서는 허브(10)안에 내장시킨 형태이다.

본 실시예에서는 CPU(5)로 Intel사의 Intel386ex 임베디드 마이크로프로세서를 이용하였다. 임베디드 컨트롤 어플리케이션용으로 최적화된 32비트 칩으로써 16비트의 외부 데이터버스, 26비트의 외부 어드레스버스 등이 있다. 도5는 Intel386ex 칩의 블럭다이아그램을 나타낸 것이다. 도5에 나타난 바와 같이 386CPU 코어 외에 주변에 칩셀렉트 유니트와 3채널의 타이머/카운터유니트, I/O포트, 2채널의 DMA 컨트롤러유니트 등이 내장되어 있어 어플리케이션용 기기의 제어용으로 적합하도록 설계되어 있다.

본 실시예에서는 제어목적의 CPU(5)로 상기와 같은 Intel386ex칩을 사용하였지만 본 실시예를 따르지 않고 다른 모델을 사용하는 것도 가능하다.

다음으로, 상기 ROM에는 본 실시예에 따른 허브(10)를 제어 및 운용하기 위한 프로그램들이 내장되며, RAM은 이더넷컨트롤러(3,5,7)와 CPU의 작업공간으로 사용된다. ROM에 내장된 펌웨어(firmware)에 대해서는 본 구성설명을 마치고 자세히 설명하기로 한다.

다음으로, 내부 랜측과 연결된 이더넷컨트롤러(7)는 인터넷측과 연결된 이더넷컨트롤러(3)와 동일한 RTL8019칩을 사용하였다. 이 이더넷컨트롤러(7)는 랜과 연결되며 랜을 구성하는 클라이언트 PC와 연결할 수 있도록 RJ-45단자(11)가 다수개 연결되어 있다.

다음으로, 상기 허브컨트롤러(9)는 허브기능을 수행하기 위한 구성으로 본 실시예에서는 RealTek사의 RTL8308 8-Port 10/100 이더넷 스위치 컨트롤러를 사용하였다. 상기 RTL8308은 더미허브기능 외에 스위칭기능이 포함되어 있는 칩으로써 랜의 속도향상을 위해 선택한 칩이다. 각 포트는 10Mbps 또는 100Mbps의 데이터레이트(data rate)를 가진다.

허브의 기능은 컴퓨터 간의 네트워크 연결, 허브와 라우터 등 다른 네트워크 장비와 연결, 신호 증폭 등으로 요약할 수 있다. 이렇게 단순히 허브의 기본 역할만 충실히 수행하는 것을 더미 허브(Dummy Hub)라 부른다. 이는 일반적으로 SOHO(Small Office Home Office) 네트워크에 흔히 사용되는 허브로, 다른 기능이 제공되지 않고 단순히 각 포트를 연결하는 역할만 한다.

여기서 발전된 형태가 관리 기능이 첨가된 인텔리전트 허브로, 이는 SNMP(Simple Network Management Protocol) 모듈이 지원되거나 전용 관리 소프트웨어가 제공된다. 이 관리 기능이 있으면 전용 관리 툴을 사용해 허브의 몇 번 포트에 어떤 시스템이 접속됐는지, 이 시스템의 접속이 제대로 되는지 등의 정보를 알 수 있다.

인텔리전트 허브는 스위칭 허브와 슈퍼 허브 등으로 더욱 기능이 다양해지고, 허브의 개념을 확장시켰다. 최근 들어 등장한 스위칭 허브(Switching Hub)는 LAN의 전송 속도를 향상시키기 위해, 고유한 의미의 허브(더미허브)에 스위칭 개념을 도입한 새로운 네트워크 장비다.

일반적으로 허브는 10Mbps 네트워크의 경우, 10Mbps의 속도를 모든 포트가 공유해 사용한다. 따라서 네트워크에 동시에 접속한 사용자가 많으면 그만큼 속도가 느려진다. 이런 단점을 해결한 것이 스위칭 허브로, 10Mbps를 모든 포트가 공유하는 게 아니라 각 포트마다 10Mbps를 할당해 사용자가 증가해도 데이터 충돌이 없어 속도가 빠르다.

스위칭 허브는 각 포트에 접속된 네트워크에서 패킷이 들어오면 이 패킷을 해석하고, 보낼 곳을 선별해 데이터를 보낸다. 이렇게 데이터를 보낼 때 사용되는 방식에는 세 가지가 있다. 컷쓰루(Cut through), 축적 전송(store & forward), 어댑티브(adaptive) 방식이 그것이다.

컷쓰루 방식은 입력이 들어오면 바로 출력되는 구조로, 속도는 빠르지만 에러가 많아 주로 저가형에 사용된다. 축적 전송은 입력이 들어오면 잠시 버퍼에 저장해 둔 후 전송하는 방식이다. 속도가 약간 느리나 패킷 전달이 안전해, 가격이 좀더 비싸다. 어댑티브는 앞의 두 방식을 혼용한 형태다.

스위칭 허브는 네트워크의 속도를 향상시키고자 할 때, 다른 장비를 추가 도입하거나 건드리지 않고 단지 허브만 교체함으로써 속도를 향상시킬 수 있다. 따라서 전체 네트워크를 그대로 둔 상태에서 어느 정도의 속도 향상을 원할 때는 유용한 장비가 된다.

이와 같은 이유로 본 실시예에서는 RTL8308을 사용하였다. 그러나 본 실시예를 따르지 않고 더미허브기능을 갖는 모델을 이용하여 상기 허브컨트롤러(9)를 구성하는 것도 가능하다.

다음으로, 상기 ROM의 펌웨어에 대해서 자세히 설명하기로 한다.

ROM에 내장되는 펌웨어의 구성을 간략히 도시한 것이 도6이며 도7은 상기 펌웨어의 순서도이다. 도6을 살펴보면, 가장 기저부에 리얼타임 OS가 있고, 바로 위에 TCP/IP 프로토콜 스택이 있다. 그리고 그 위에 DHCP 서버와 DHCP 클라이언트가 있고, 또 그 위에는 응용프로그램으로서 IP변환 소프트웨어가 있다.

상기 리얼타임 OS는 본 고안에 따른 허브의 전반적인 운영을 담당하는 오퍼레이팅 시스템으로 멀티태스크기능과, 태스크간의 데이터공유, 메시지 처리기능을 수행한다. 리얼타임OS는 임베디드용 네트워크 모듈을 지원하고 또한, 다양한 디버깅기능을 제공하고 있어 임베디드시스템의 개발에 적합한 툴이다. 따라서, 본 실시예에서도 운영시스템으로 리얼타임 OS를 이용하였다. 그러나 본 실시예를 따르지 않고 윈도우즈를 운영시스템으로 이용하는 것도 가능하다.

다음으로, 상기 TCP/IP 프로토콜 스택은 임베디드용 TCP/IP 스택을 개발하기 위한 툴과 다양한 라이브러리를 제공한다. 그리고 네트워크 상태확인을 위한 명령어와 상위 어플리케이션과 인터페이스를 위한 표준함수를 제공한다.

다음으로, 상기 DHCP 클라이언트는 ISP업체로부터 유동 IP를 발급받기 위하여 구성한 것으로 ISP에 가입자 인증을 위한 로그인(login)기능이 있다.

ISP업체에는 일반 가입자들에게 유동IP를 발급하기 위한 DHCP 서버가 있다. 상기 DHCP 클라이언트는 상기 ISP업체의 DHCP 서버에 접속하여 유동 IP를 발급받는다.

도7을 살펴보면, 먼저 시스템이 초기화되면,(S11) TCP/IP 프로토콜 스택 쓰레드를 생성하고,(S12) 관리/모니터링 쓰레드를 생성한다.(S13) 그리고 DHCP 클라이언트 쓰레드를 생성한다.(S14)

상기 관리/모니터링 쓰레드는 각종 시스템 환경을 설정하고 내부동작을 모니터링하는 툴을 제공한다.

상기 DHCP 클라이언트 쓰레드를 생성하는 과정(S14)은 일단, ISP로 유동IP의 발급을 요청한다. 기본적으로 클라이언트들은 시스템이 시작하면 DHCP 서버에 자신의 시스템을 위한 IP주소를 요구한다. 요청에 따라 ISP로부터 유동IP를 받으면, 이 받은 유동IP를 인터넷 연동IP로 설정한다. IP 어드레스를 받으면 TCP/IP 설정은 초기화되고 다른 호스트와 TCP 프로토콜을 사용해서 통신할 수 있게 된다.

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)는 RFC1541에 정의된 프로토콜로서 BOOTP(RFC951)와 같은 UDP상의 프로토콜로 네트워크내의 시스템의 IP어드레스를 일원 관리하기 위한 메커니즘을 제공한다. DHCP 서버는 DHCP 클라이언트의 요구에 응해 IP어드레스를 할당하는데 서버와 클라이언트간의 메시지의 교환에는 BOOTP를 사용한다.

DHCP 서버가 IP어드레스를 할당하는 방법에는 영구적인 IP어드레스를 할당하는 자동할당, 사용기한 한정 IP어드레스를 할당하는 동적할당 및 네트워크관리자가 IP어드레스를 할당해 적합성만을 체크하는 수동할당 등의 3가지 방법이 있다. 네트워크관리자는 이 3가지 방법 중에서 1개 또는 복수의 방법을 사용하는 것이 가능하다.

DHCP 클라이언트는 DHCP 서버를 찾기위하여 디스커버리 브로드캐스트 패킷 요구(discovery broadcast packet request)를 보낸다. 이 DHCP 클라이언트와 서버 프로세스는 라우터에서 브로드캐스트 패킷을 넘기지 않기 때문에 로컬통신이다. 이 브로드캐스트 패킷에 대한 응답으로 DHCP 서버는 DHCP 클라이언트에게 주소 하나를 제공한다. 그러면 DHCP 클라이언트는 다음과 같이 관련된 어드레스 파라미터를 요구한다.

Lease Time(LT) : 이 파라미터는 DHCP 클라이언트가 얼마나 오래 동안 IP어드레스를 사용할 지를 결정한다. 이 LT파라미터의 4바이트 길이의 초단위로 최저 1시간이고 최대는 무기한이다.

Renewal Time(T1) : 이 파라미터는 언제 DHCP 클라이언트가 자신에게 IP어드레스를 주었던 DHCP 서버에게 리스시간(LT)확장(일반적으로 T1의 1/2)을 요구할지 결정한다.

Rebind Time(T2) : 만일 갱신이 실패했다면(DHCP 서버가 다운된 경우), 이 파라미터는 언제 DHCP 클라이언트가 아무 DHCP 서버에서든 IP 어드레스를 얻기 위해 시도할 것인지를 결정한다.

DHCP 통신은 DHCP를 사용하는 클라이언트를 찾기 위한 정보를 나타내는 여러 종류의 옵션 또는 태그도 정의하고 있다. DHCP 명령어 옵션의 정의값들에는 다음의 표1과 같은 것이 있다.

이 외에도 여러가지 DHCP옵션들이 있으나, 이 모든 옵션들이 DHCP 클라이언트에서 사용되는 것은 아니며, 어떠한 옵션을 이용하여 구성되어 있는가에 따라 달라진다. 그리고 DHCP 통신은 다음의 표2와 같은 옵션 코드들에 의해 정의된다.

일반적인 DHCP 서버가 IP주소를 할당하는 과정은 클라이언트가 켜지는 과정에서 다음과 같은 DHCP 명령들을 사용한다.

0x01 DHCP Discover, 0x02 DHCP Offer, 0x03 DHCP Request, 0x05 DHCP ACK

이상 설명한 바와 같이 DHCP 클라이언트는 IP 자동할당기능이 있으므로 ISP업체로부터 IP를 발급받는 것이 가능해진다.

다음으로, 상기 DHCP 서버는 허브에 연결된 클라이언트 PC에 자동으로 IP를 할당하기 위한 구성이다.

도7을 살펴보면, 시스템이 초기화되면(S11) DHCP 서버 쓰레드를 생성한다.(S15) DHCP 서버를 초기화하고, 내부망 즉, 랜을 구성하는 내부의 클라이언트 PC로부터 IP발급요청이 있는지 검사한다. 만약 클라이언트 PC로부터 IP발급요청이 있으면 요청된 PC에 내부 IP를 발급하고 IP 테이블을 업데이트한다. 이와 같은 과정은 계속해서 실행된다. 클라이언트 PC들에게 할당가능한 IP주소들의 영역인 스코프(scpoe)를 유지관리한다.

상기 DHCP 서버가 클라이언트 PC에 자동으로 IP를 발급함으로써 앞서 설명한 바있는 종래에 윈게이트를 설치할 때 각 PC마다 TCP/IP를 설정해주는 부분을 대신하게 된다. 따라서, 사용자가 각 클라이언트 PC의 TCP/IP 등록정보를 설정할 필요가 없게 된다.

도6에는 도시되지 않았지만 상기 ROM에는 앞서 설명한 바와 같이 종래의 윈게이트와 같은 IP공유프로그램이 내장되어 있다. 이에 대한 자세한 설명은 앞서 설명한 바 있으므로 생략하기로 한다.

다음으로, IP변환소프트웨어는 일종의 게이트웨이로서 시스템이 초기화되면 게이트웨이 쓰레드를 생성한다.(S16)

IP변환소프트웨어는 허브에 연결된 클라이언트 PC로부터 TCP/IP패킷을 수신하면 패킷 필터링을 통하여 라우터나 모뎀을 통해 외부 즉, 인터넷으로 나갈 패킷인지를 확인한다. 이 패킷필터링과정은 일단 TCP/IP 계층에서 패킷을 꺼내어 패킷헤더를 검사한다. 패킷헤더를 검사하여 시작지와 도착지주소, 서비스번호 등을 얻어내어 인터넷으로 나갈 패킷인지를 확인한다. 만약, 인터넷으로 나갈 패킷이면 게이트웨이 테이블에 패킷을 보낸 클라이언트 PC의 IP 및 포트번호를 저장하고 인터넷과 연결되어 이더넷컨트롤러의 TCP/IP 계층에 전달하여 수신된 TCP/IP패킷을 인터넷으로 보낸다.

한편, 인터넷으로부터 라우터나 모뎀을 통하여 TCP/IP 패킷이 수신되면 수신된 패킷을 필터링하여 내부 클라이언트 PC로 보낼 패킷인지 확인한다. 이때도 먼저 TCP/IP 계층에서 패킷을 꺼내어 패킷헤더를 분석하고, 시작지와 도착지 주소, 서비스번호 등의 정보를 얻어낸다. 그리고 정보를 분석한 결과 내부 클라이언트 PC로 전달할 패킷인지를 확인한다. 만약, 내부 클라이언트 PC로 전달할 패킷이면 게이트웨이 테이블에 저장된 클라이언트 PC의 IP 및 포트번호를 확인하여 내부와 연결된 이더넷컨트롤러의 TCP/IP 계층에 TCP/IP 패킷을 전달하여 수신된 패킷내용을 내부 클라이언트 PC로 보낸다.

이상 살펴본 바와 같이 본 고안에 따른 IP자동할당기능이 내장된 허브는 DHCP 클라이언트와 DHCP 서버, 게이트웨이기능이 내장되어 있어 허브모듈에 접속된 클라이언트 PC에 별도의 프로그램설치나 설정없이 자동으로 IP할당이 가능하다. 따라서, 별도로 윈게이트와 같은 IP공유프로그램을 구입하여 서버용 PC에 설치하고, TCP/IP의 등록정보를 설정하는 복잡한 과정이 생략되므로 네트워크에 전문적이지 못한 일반인들도 손쉽게 랜구축이 가능해지는 이점이 있다. 따라서, SOHO나 소규모 기업, 일반 가정에서 랜을 손쉽게 구성할 수 있다.

Claims (3)

1. 리피터기능을 가지고 다수개의 클라이언트 PC들을 LAN토폴로지로 묶기 위한 허브모듈(9,11)과;

   모뎀이나 라우터를 통하여 ISP업체에 연결하여 ISP업체의 DHCP서버로부터 IP를 발급받기 위한 DHCP클라이언트와;

   상기 허브모듈(9,11)에 연결된 클라이언트 PC들에게 IP를 자동발급하는 DHCP서버와;

   상기 클라이언트 PC들로부터 입력된 TCP/IP패킷이나 인터넷으로부터 입력된 TCP/IP패킷의 패킷필터링을 통하여 입력된 TCP/IP패킷을 클라이언트 PC로 보낼 것인지 아니면 인터넷으로 보낼 것인지 TCP/IP패킷의 송수신경로를 제어하는 게이트웨이모듈과;

   IP공유프로그램이 내장되어 프록시서버로 동작하는 프록시서버모듈을 포함하여 구성되는 아이피자동할당기능이 내장된 허브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 허브모듈(9,11)은, RLT8308칩을 이더넷 스위치 컨트롤러를 이용하는 것을 특징으로 하는 아이피자동할당기능이 내장된 허브.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 게이트웨이모듈은, RTL8019 이더넷컨트롤러를 이용하는 것을 특징으로 하는 아이피자동할당기능이 내장된 허브.