KR20030026400A - 인터넷에서의 패킷 전달 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 인터넷에서의 패킷 전달 방법은, 단일 서버와 다수의 수신장비간에 패킷 전달을 수행하는 네트워크에서 특정 수 이상의 수신 장비가 각각의 전달 경로 중 중복되는 경로를 포함할 경우 서버에서 중복되는 라우터까지 유니캐스트 방식으로 전달하고, 그 라우터에서 각각의 수신 장비로 유니캐스트 방식을 반복하여 패킷을 전달하는 패킷 전달 방법에 관한 것이다.

Description

인터넷에서의 패킷 전달 방법{Method for transmitting packet in internet}

본 발명은 인터넷에서의 패킷 전달 방법에 관한 것으로, 특히 단일 서버와 다수의 수신장비간에 패킷 전달을 수행하는 네트워크에서 특정 수 이상의 수신 장비가 각각의 전달 경로 중 중복되는 경로를 포함할 경우 서버에서 중복되는 라우터까지 유니캐스트 방식으로 전달하고, 그 라우터에서 각각의 수신 장비로 유니캐스트 방식을 반복하여 패킷을 전달하는 패킷 전달 방법에 관한 것이다.

일반적으로 동영상, 오디오 등을 저장하고 있는 서버는 웹 브라우저, 동영상 처리 소프트웨어, 통신 소프트웨어 등을 사용하여 사용자가 수신 장비를 통해 서버에 저장된 특정 데이터의 수신을 요청하면, 이에 응답하여 해당 데이터를 인터넷 장비에 접속되어 네트워크를 통해 사용자에게 전달하는데, 이때 데이터 전송을 위한 패킷은 유니캐스트 전송 방식 또는 멀티캐스트 전송 방식으로 전달된다.

여기서, 유니캐스트(unicast) 전송 방식은, 단일 출발지(source)에서 단일 목적지(destination)로 라우팅 프로토콜에 의해 결정된 최단경로를 따라 패킷이 전달되는 방식이고, 멀티캐스트(multicast) 전송 방식은, 단일 출발지에서 다수의 목적지로 구성된 그룹(group)으로 패킷이 전달되는 방식이다.

먼저, 서버에서 수신장비로 하향(down)하는 패킷에 대하여 유니캐스트 전송 방식을 통해 패킷이 전달되는 절차는 다음과 같다.

임의의 서버에서 데이터를 수신 받고자 하는 사용자는 수신장비에서 웹 브라우저, 미디어 플레이어 등을 통해 해당 서버의 위치 정보를 입력하고 데이터 수신을 요청한다.

데이터의 수신요청 정보를 갖는 패킷이 인터넷을 구성하는 라우터들을 거쳐 서버에 전송되면, 서버는 해당 데이터를 패킷으로 나눈 후, 인터넷을 구성하는 라우터들을 통하여 수신장비로 전달한다.

그러나, 유니캐스트 전송 방식을 이용하면 단일 서버가 다수의 수신장비로부터 동시에 요구된 접속요구에 대하여 각각의 수신장비로 반복된 데이터를 생성하여 전달해야 하기 때문에, 인터넷 방송용 서버 등과 같이 고속의 전송속도가 요구되고, 동시에 접속하고자하는 사용자가 많을 경우, 사용자 수와 수신하고자하는 데이터 크기에 따라 서버와 전달하는 네트워크에서 부하가 증가하는 문제점이 발생한다

한편, 서버에서 수신장비로 하향(down)하는 패킷에 대하여 멀티캐스트 전송 방식을 통해 패킷이 전달되는 절차는 다음과 같다.

임의의 서버에서 데이터를 수신하고자하는 사용자는 수신장비에서 웹 브라우저, 미디어 플레이어 등을 통해 수신할 멀티캐스트 그룹 주소(multicast group address)정보를 입력하고 데이터 수신을 요청한다. 수신장비는 인터넷 그룹 관리 프로토콜(internet group management protocol, IGMP)을 통해 접속된 첫 번째 라우터(first hop router)에 자신이 해당 그룹에 가입할 것을 알린다.

라우터들은 멀티캐스트 그룹에 가입한 수신 장비들간에 멀티캐스트 라우팅 프로토콜을 이용하여 서버와 서버로부터 데이터를 수신하기 위해 멀티캐스트 그룹에 가입한 수신장비들간에 멀티캐스트 트리(tree)를 만든다.

서버에서는 데이터를 수신하고자하는 수신장비의 수나 위치에 관계없이 멀티캐스트 그룹 주소를 목적지로 하여 접속된 첫 번째 라우터로 데이터를 전달하고, 라우터들은 멀티캐스트 라우팅을 통해 구성된 멀티캐스트 트리에 따라 수신장비로 패킷을 전달한다.

그러나, 멀티캐스트 전송 방식으로 패킷을 전송하기 위해서는 멀티캐스트 목적지 그룹을 정의하기 위한 멀티캐스트 주소(address)를 할당받아야 하고, 수신장비가 목적지 그룹에 가입(join)하거나 해지(leave)하는 것을 관리하기 위한 그룹 관리 프로토콜을 수신장비와 수신장비가 접속된 라우터(first hop router)에서 동작시켜야 하며, 서버에서 수신장비까지 네트워크를 구성하는 모든 라우터들에서 멀티캐스트 패킷을 그룹에 가입된 멤버에게 루프(loop)없이 전달하도록 멀티캐스트트리를 만들어 라우팅 정보를 관리하는 멀티캐스트 라우팅 프로토콜이 동작시켜야만 하는 문제점이 발생한다.

또한, 라우터에서 멀티캐스트 라우팅 프로토콜을 동작시킬 경우, 서버와 수신장비의 수가 증가할수록 멀티캐스트 트리를 구성하기 위해 과도한 프로세스 오버헤드(overhead)를 유발하여 라우터의 성능을 저하시키는 문제점이 발생한다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 네트워크 내에서 복잡한 멀티캐스트 라우팅 처리를 위한 오버헤드를 제거하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 인터넷에서 단일 서버와 다수의 수신장비간에 패킷을 전달할 때 서버 부하와 사용 대역폭(bandwidth)을 감소시키는 것이다.

도 1은 본 발명을 적용한 인터넷 망 구조를 간략히 보인 개념도.

도 2는 도 1의 개념도에서, 서버와 수신장비간의 패킷 전달을 나타낸 개념도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 서버11-18 : 라우터

21-26 : 수신장비

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 패킷 전달 방법은, 다수의 수신장비가 서버에 데이터 수신을 요청하였을 때, 서버에서 각각의 수신장비의 전달 경로를 확인하여 중복되는 경로의 분배 라우터를 결정하고, 상기 분배 라우터로 상기 수신 장비들의 IP 주소를 전달하여 상기 서버에서 분배 라우터로 유니캐스트 방식으로 패킷을 전달하고, 상기 분배 라우터에서 전달된 패킷의 목적지 IP 주소를 각각의 수신장비의 IP 주소로 변경하여 유니캐스트 전송을 반복하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 적용한 인터넷 망 구조를 간략히 보인 개념도이다.

인터넷 망 구조는, 서버(10), 수신장비(21-26), 서버(10) 접속을 위한 라우터(11), 백본(backbone) 라우터(12-14) 및 수신장비(21-26) 접속을 위한 라우터(15-18)를 포함하여 구성된다.

인터넷 망을 형성하는 각 장비들에 대한 IP 주소는 다음의 [표 1]과 같다.

[표 1]

장비	IP 주소
서버(10)	10.1.1.100
라우터(11)	10.1.2.100
라우터(12)	10.1.3.100
라우터(13)	20.1.1.100
라우터(14)	30.1.1.100
라우터(15)	20.1.1.100
라우터(16)	20.1.40.100
라우터(17)	30.1.1.100
라우터(18)	30.1.50.100
수신장비(21)	20.2.1.1.
수신장비(22)	20.2.1.2
수신장비(23)	20.2.40.1

서버(10)는 동영상, 오디오 등을 저장하고, 인터넷 장비에 접속되어 사용자가 수신 장비(21-26)의 웹 브라우저, 동영상 처리 소프트웨어, 통신 소프트웨어 등을 통해 특정 데이터 수신 요청에 응답하여 해당 데이터를 네트워크를 통해 사용자에게 전달한다.

여기서, 인터넷 장비는 라우터(11-18)로 구성되는데, 라우터(11-18)는 복수의 구내정보통신망(LAN)과 광역 통신망(WAN)의 회선을 상호 접속하여 네트워크 계층 라우팅 프로토콜에 의해 패킷을 교환(forwarding)하거나 제한한다.

도 2는 본 발명이 적용된 서버와 수신장비간의 패킷 전달을 나타낸 개념도이다.

수신장비 접속을 위한 라우터(16)에 연결된 임의의 수신장비(21)로부터 가입자들이 웹 브라우저, 미디어 플레이어 등을 통해 서버(10)로 수신하고자하는 서버(10)의 위치 정보를 입력하고 데이터 수신을 요청한다(S1).

여기서, 수신장비(21)에서 서버(10)로의 데이터 수신 요청은 유니캐스트 방식을 이용한 일반적인 데이터 수신 요청과 동일하게 수행된다.

데이터 수신요청을 받은 서버(10)는 수신장비(21)로 데이터를 송신하기 전에 서버(10)에 설치된 경로추적(traceroute) 프로그램을 이용하여 수신장비(21)까지의 경로 정보를 구한다(S2).

여기서, 경로 추적 프로그램은 인터넷 제어 메시지 프로토콜(ICMP)과 IP 헤더의 TTL(time to live) 필드를 이용하여 특정 목적지까지의 경로를 추적하는 프로그램이다.

서버에서 데이터 수신을 요청한 수신장비별로 추적된 전송 경로를 관리하는 테이블을 다음의 [표 2]에 나타내었다.

[표 2]

경로순서	수신장비(21)	수신장비(22)	---	수신장비(23)
1	10.1.2.10	10.1.2.10		10.1.2.10
2	10.1.3.10	10.1.3.10		10.1.3.10
3	20.1.1.10	20.1.1.10		20.1.1.10
4	20.2.1.10	20.2.1.10		20.2.40.10
5	20.3.1.1.	20.3.1.2		20.3.40.1

서버(10)에서는 현재까지 서버에 접속되어 경로 정보가 구해진 수신장비들(본 발명의 실시예에서는 라우터(15)에 20대, 라우터(16)에 10대가 서버에 접속된 것으로 가정한다)까지 경로 정보를 비교하여 특정 수 이상(본 발명의 실시예에서는 30으로 가정한다)의 수신장비까지 경로가 중복되는 분배 라우터(27)의 존재여부를 확인한다.

이때, 수신장비 쪽에 연결된 라우터(15)로부터 서버 쪽 라우터(11)까지 순서대로 중복여부를 판단하며, 특정 수(여기서는 "30") 이상 서버로부터 라우터까지 중복되는 경로를 포함한 라우터가 존재하면 해당 수신장비에 대한 분배 라우터 선택을 종료한다.

서버(10)에 접속된 수신장비가 특정 수 이하이면, 분배라우터가 존재하지 않을 경우이므로, 기존의 유니캐스트 방식으로 패킷을 전달한다.

서버(10)로부터 특정 수 이상 경로가 중복되는 최장 거리 라우터(분배 라우터)를 선택하는 과정을 다음의 [표 3]에 도시하였다.

[표 3]

라우터 번호	서버까지 중복 수신장비 수	분배 라우터 여부
15	20	X
13	10	O
12	-	-
11	-	-

분배 라우터(여기서는 라우터(13))가 선택되면, 서버(10)에서 해당 분배 라우터(13)로 경로가 중복되는 수신장비들의 목적지 IP 주소를 분배 라우터(13)로 전송한다(S3).

분배 라우터(13)는 서버(10)로부터 수신된 각각의 수신장비 IP 주소들을 저장하고, 서버(10)로 데이터가 정확히 수신되었음을 알린다(S4).

서버(10)에서 분배라우터(13)로부터 IP 주소 수신확인 메시지를 수신하면, 서버(10)는 수신장비(21)로부터 요청된 데이터의 목적지 IP 주소를 분배 라우터(13)의 IP 주소로 설정하여 유니 캐스트 방식으로 패킷을 분배라우터(13)로 전송한다(S5).

패킷이 분배 라우터(13)로 전달되면, 분배 라우터(13)는 송신 IP 주소(source IP address)를 서버(10)의 IP 주소로 설정하고, 목적지 IP 주소(destination IP address)를 저장된 수신장비(21)의 IP 주소로 설정하여 수신장비(21)까지 유니캐스트 방식으로 패킷을 전송한다(S6).

한편, 분배 라우터(13)가 활성화(enable)된 상태에서 서버(10)에서 분배 라우터(13)까지의 경로가 중복되는 새로운 수신장비가 서버 접속을 시도하면, 서버(10)에서 해당 수신장비의 IP 주소를 분배 라우터(13)로 전송하고, 분배 라우터(13)에서는 해당 IP 주소를 저장하고, 서버(10)로부터 새롭게 도착하는 패킷부터 반복되는 유니캐스트 전송 방식으로 패킷을 전송한다.

상기한 본 발명의 패킷 전달 방법은 다양한 인터넷 망 구조에서도 동일하게 적용될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 패킷 전달 방법은, 서버와 라우터 내에 구현되어 인터넷에서 서버와 다수의 수신장비로 패킷 전송할 때, 서버에서특정 수 이상의 경로가 중복되는 수신장비들의 패킷 처리 절차를 단순화함으로써 단일 서버에 다수의 수신 장비로부터 동시에 요구된 접속 요구에 대하여 각각의 수신 장비로 반복된 데이터를 생성하여 전달할 때 발생되는 서버와 네트워크의 부하를 감소시키고, 멀티캐스트 라우팅을 네트워크에 적용함으로써 발생하는 복잡성과 부하를 제거하는 효과가 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (3)

1. 단일 서버와 다수의 수신장비간의 패킷 전달 방법에 있어서,

   다수의 수신장비가 서버에 데이터 수신을 요청하였을 때, 서버에서 각각의 수신장비의 전달 경로를 확인하여 중복되는 경로의 분배 라우터를 결정하고,

   상기 분배 라우터로 상기 수신 장비들의 IP 주소를 전달하여 상기 서버에서 분배 라우터로 유니캐스트 방식으로 패킷을 전달하고,

   상기 분배 라우터에서 전달된 패킷의 목적지 IP 주소를 각각의 수신장비의 IP 주소로 변경하여 유니캐스트 전송을 반복하는 것을 특징으로 하는 패킷 전달 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분배 라우터를 결정하는 방법은,

   상기 서버로부터 가장 원거리에 위치하며, 서버에서 수신장비들로 패킷이 전달될 때 특정 수 이상 패킷 전달 경로가 중복되는 라우터를 분배 라우터로 결정하는 것을 특징으로 하는 패킷 전달 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유니캐스트 전송을 반복하는 방법은,

   상기 서버에서 상기 분배 라우터까지 유니캐스트 방식으로 전달된 패킷의 송신 IP 주소를 서버의 IP 주소로 설정하고, 목적지 IP 주소를 각각의 수신장비의 IP 주소로 설정하여, 유니캐스트 전송을 반복하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.