KR20030035917A

KR20030035917A - 소결합 고도 병렬 라우터 내의 라우팅 조정 프로토콜을위한 프리픽스 통합 방법

Info

Publication number: KR20030035917A
Application number: KR1020020063793A
Authority: KR
Inventors: 최명수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2003-05-09
Also published as: US20030084187A1; US7814185B2; KR100480272B1

Abstract

소결합 고도 병렬 라우터의 조정 프로토콜을 위한 프리픽스 통합기술은, 라우팅 테이블을 관리하는 제1유니트(unit)에서 복수 개의 노드(node)로부터 프리픽스 트리(prefix tree)를 형성하며, 상기 각 노드는 프리픽스, 깊이(depth), 컬러필드(color field), 그리고 페어런트 노드(parent node)에 대한 제1포인터(pointer), 레프트 차일드 노드(left child node)에 대한 제2포인터 및 라이트 차일드 노드(right child node)에 대한 제3포인터를 포함하는 적어도 세 개의 포인터들을 포함하는 단계; 상기 프리픽스에 따라 제1노드로부터 제2노드까지 루트를 정하는 단계; 그리고 상기 컬러필드에 따라 복수 개의 노드로부터 임의의 노드를 통합하는 단계를 포함한다. 본 발명은 상기 프리픽스, 깊이, 및 컬러필드에 따라 새로운 프리픽스를 임의의 노드에 삽입하는 단계를 더 포함한다. 상기 노드는 상기 프리픽스에 따라 삭제될 수도 있다.

Description

소결합 고도 병렬 라우터 내의 라우팅 조정 프로토콜을 위한 프리픽스 통합 방법{A PREFIX AGGREGATION METHOD FOR ROUTING COORDINATION PROTOCOL IN A LOOSELY COUPLED MASSIVELY PARALLEL ROUTER}

본 발명은 네트워크 장치에 관한 것으로, 특히 소결합 고도 병렬 라우터 내의 라우팅 조정(routing coordination) 프로토콜을 위한 프리픽스(prefix) 통합(aggregation) 방법에 관한 것이다.

네트워크상에서 데이터를 처리하는 데에 특정 목적의 장치들 또는 소프트웨어 패키지들이 사용되었다. 예를 들어, 라우터들, 스위치들(switches), 허브들(hubs) 및 브리지들(bridges)은 일반적으로 인터넷 사용자의 증가와 이에 따른 트래픽의 증가로 인해 매우 중요한 장치가 되었다. 라우터는 원래 다른 네트워크들 사이에서 교환되는 메시지 또는 패킷의 루트(route)를 정하는 장치이다. 예를 들어, 구내정보통신망(LAN; Local Area Network) 또는 광역통신망(WAN; Wide Area Network)에서와 같이 한 네트워크로부터 다른 네트워크로 데이터 패킷을 전송한다. 라우터는 라우팅 테이블(routing tables)과 라우팅 프로토콜들(routing protocols)을 기초로 하여 각각의 전송된 패킷 내의 네트워크 주소를 읽어보고 가장 적절한 루트(트래픽 부하, 선로 비용, 속도, 불량 선로 등)를 기초로 하여 이것의 전송방법을 결정한다. 라우터는 프로토콜 스택의 계층 3에서 동작하는 데 반하여, 브리지와 스위치는 계층 2에서 동작한다.

네트워크 상의 트래픽이 증대됨에 따라 각 메시지의 목적 루트를 정하는 처리 능력이 더욱 요구되는데, 이는 더 큰 부피의 데이터를 더 빠른 속도로 처리하는데에 더 빠른 속도와 효율이 요구되기 때문이다. 소결합 고도 병렬 라우터를 구성하고 있는 개개의 독립 라우터에서의 라우팅 테이블 공간을 상당히 절감하고, 각 구성 라우터들 사이의 트래픽을 줄일 필요가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 라우팅 테이블에서의 순회시간 및 메시지 트래픽을 감소시키는, 소결합 고도 병렬 라우터 내의 라우팅 조정 프로토콜을 위한 프리픽스 통합 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 각각의 소결합 고도 병렬 라우터를 구성하고 있는 라우터에서 라우팅 테이블 공간을 절감하고 라우터들 사이의 트래픽을 감소시키는, 라우터 내의 라우팅 조정 프로토콜을 위한 프리픽스 통합 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 라우팅 테이블을 관리하는 제1유니트(unit)에서 복수개의 노드(node)로부터 프리픽스 트리(prefix tree)를 형성하며, 상기 각각의 노드는 프리픽스, 깊이(depth), 컬러필드(color field), 및 페어런트 노드(parent node)에 대한 제1포인터(pointer), 레프트 차일드 노드(left child node)에 대한 제2포인터 및 라이트 차일드 노드(right child node)에 대한 제3포인터를 포함하는 적어도 세 개의 포인터들을 포함하는 단계; 상기 프리픽스에 따라서 제1노드로부터 제2노드까지 루트를 정하는 단계; 및 상기 컬러필드에 따라서 복수개의 노드로부터 임의의 노드를 통합하는 단계를 포함하는 소결합 고도 병렬 내의 라우팅 조정 프로토콜을 위한 프리픽스 통합 알고리즘이 제공되어 있다.

또한 본 발명은 상기 프리픽스와 깊이 및 컬러필드에 따라 신규한 프리픽스를 임의의 노드에 삽입하는 것을 더 포함한다. 또한 상기 프리픽스에 따라 노드를 삭제할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 라우터들 사이의 트래픽을 줄일 수 있거나 라우터 구조 내의 입출력 처리기와 스위치 모듈 사이의 트래픽을 줄일 수 있으면서 실행시키기 용이한 소결합 고도 병렬 라우터를 구현할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 통합기술은 일반 라우터에서 동작하는 라우팅 프로토콜에도 적용 가능하다.

도 1은 소결합 고도 병렬 라우터 시스템에서 소프트웨어 모듈들 사이의 상호작용을 나타내는 도면

도 2는 소결합 고도 병렬 라우터 시스템에서의 라우팅 테이블을 나타내는 도면

도 3A는 통합법을 사용하지 않는 루트 알리기를 나타내는 도면

도 3B는 통합법을 사용하는 루트 알리기를 나타내는 도면

도 4는 프리픽스 트리를 나타내는 도면

도 5는 프리픽스 트리의 구성 방법을 나타낸 도면

도 6은 새로운 프리픽스를 현재의 프리픽스 트리에 삽입하는 방법을 나타낸 도면

도 7은 프리픽스 트리로부터 한 노드를 삭제하는 방법을 나타낸 도면

도 8은 프리픽스 트리의 통합을 나타내는 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 하기 설명에서는 구체적인 인터넷 프로토콜 어드레스, 컬러 등과 같은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

통합법은 IOP들과 소프트웨어 모듈들 사이의 트래픽 감소에 초점을 맞추어 설계되며, 이를 위해 프리픽스 트리와 컬러링 스킴(coloring scheme)은 중요한 요소이다.

이하 본 발명에 개시된 프리픽스 트리는 프리픽스, 길이, 그리고 컬러 필드들로 이루어진 노드를 갖는다. 또한 본 발명은 상기와 같은 프리픽스 트리에서 구성, 삽입, 삭제, 그리고 통합 작업들을 개시한다.

상기 구성, 삽입, 삭제, 그리고 통합 작업들이 실시될 때 상기 프리픽스 트리에서 각 노드의 구별이 용이하도록 하기 위해서 컬러링 스킴을 사용한다. 순회법은 후위 순회법을 기초로 한다. 컬러링 스킴을 사용하면 새로운 구조를 생성하지 않고도 프리픽스 트리를 갱신할 수 있다.

도 1은 소결합 고도 병렬 라우터 시스템에서 소프트웨어 모듈들 사이의 상호작용을 나타내는 도면이다.

IOP(Input-Output Processor: 입출력 처리기) 보드 10에서, 예를 들어 RIP(Routing Information Protocol) 디먼 12, OSPF(Open Shortest Path First) 디먼 14, 및 BGP(Border Gateway Protocol) 디먼 16과 같은 라우팅 디먼들(routing daemons)은, 라우팅 테이블 22를 관리하는 라우팅 테이블 관리 디먼 18에 의해 라우팅 정보(routing information)를 상호 교환한다. 상기 라우팅 정보는 라우팅 디먼들 자신의 라우팅 프로토콜에 의해 발생된 것이다.

IOP 10의 LUE(Loosely-coupled Unified Environment) 디먼 20은 소켓 커뮤니케이션(Socket Communication)에 의해 라우팅 테이블 관리 디먼 18에 연결된다. 각SWP(Switch Processor; 스위치 처리기) 보드에서, 지정 SWP 40의 지정 LUE(designated LUE) 디먼 24 및 백업으로 지정 SWP 50의 백업으로 지정된 LUE(backup designated LUE) 디먼 28은, 일치하는 정보를 갖도록 하기 위해서, 각 IOP의 라우팅 정보를 수집하여 이것을 모든 IOP들에게 동보(同報)한다. 이러한 작업을 실시하기 위해서, 상기 지정된 LUE 디먼 24와 백업으로 지정된 LUE 디먼 28은 일치하는 링크 상태 데이터베이스(Link State Database: 이하 LSDB라 함.) 26 및 30을 각각 가져야 한다. 상기 도 1에서, 편의상 SWP 40과 50에 하나의 IOP 10만 연결되어 있는 형태로 나타내었으나 실제로는 다수의 IOP가 연결된 형태이다.

다른 라우팅 소프트웨어 모듈과는 달리, 상기 LUE 디먼 20은 자신의 라우팅 테이블을 보유하지 않는데, 왜냐하면 상기 LUE 디먼 20은 IOP들의 라우팅 테이블들 사이의 조정(coordination)과 동기화(synchronization)를 단지 수행만 하기 때문이다. 게다가, 사용자의 시각에서 볼 때 마치 모든 IOP들이 하나의 라우터로서 동작하고 있는 것과 같이, 모든 IOP들은 전체적으로 일치된 라우팅 테이블을 갖는다.

도 2는 소결합 고도 병렬 라우팅 소프트웨어에서 라우팅 테이블의 구조를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 라우팅 테이블은 각 노드가 프리픽스 100과 상기 프리픽스 100의 레프트 차일드, 라이트 차일드, 및 페어런트에 대한 포인터들을 갖는 트리(tree) 구조로 표시된다. 또한 라우팅 노드는 자신의 라우팅 테이블에 자기 참조적 방식(a self-referential way)으로 연결된다.

외부 네트워크 형태로부터 라우팅 테이블이 변경될 때마다, 라우팅 테이블관리 디먼 18 라우팅 테이블 관리자는 이것의 라우팅 테이블을 지정된 LUE 디먼 24와 백업으로 지정된 LUE 디먼 28로 전송해야 한다. 이 경우 라우팅 테이블 관리 디먼 18은 도 2에 도시되어 있는 라우팅 테이블을 순회하여 이것을 LUE 디먼 20에 전송한다. 라우팅 테이블에서의 순회시간을 줄이고 또 LUE 디먼 20과 지정된 LUE 디먼 24 (또는 백업으로 지정된 LUE 디먼 28) 사이의 메시지 트래픽을 줄이기 위해서, 본 발명에서는 통합법(또는 루트법)을 도입한다.

도 3A와 도 3B를 비교해보면, 통합법(Aggregation Scheme)을 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우를 차이를 알 수 있다. 도 3A는 통합법을 사용하지 않는 경우의 루트 알리기(route advertisement)를 나타낸 도면이다. 예를 들어, 라우터 200은 172.0.0.0 ~ 172.24.255.255의 루트 엔트리들(route entries)을 포함하여야만 한다. 상기 라우터 200의 저장된 루트 엔트리들을 알리기 위해서는 172.24.1.0, 172.24.2.0 및 172.24.3.0을 모두 함께 전송하여야 한다. 반면에, 도 3B는 통합법{또는 CIDR(Classless Inter - Domain Routing)법}이 사용되는 경우의 루트 알리기를 나타낸 도면이다. 라우터 250은 단지 한 루트 172.24.0.0/16을 통합하며, 172.24.0.0/16만이 다른 라우터 260에 전송된다. 이렇게 하면 각 라우터에서 라우팅 테이블 공간을 절약할 수 있으며, 라우터들 사이의 트래픽을 상당히 줄일 수 있다. 다시 말해서, 루트 엔트리들을 통합하는 라우터는 자신의 라우팅 테이블에 모든 루트 엔트리들을 보관하고 오로지 하나의 루트 엔트리만 전송한다.

그러므로 갖가지 기수 트리(radix tree), 즉 프리픽스 트리를 사용하는 통합법을 제안한다.

도 4는 프리픽스 트리를 나타내는 도면이다. 상기 도 4에 대하여 설명하면, 라우팅 테이블에서 루트 엔트리들을 갱신하는 경우, 라우팅 테이블 관리 디먼은 프리픽스 트리라 불리는 추가적인 데이터 구조를 유지한다. 프리픽스 트리는, 각각의 노드 300이 컬러필드, 프리픽스, 프리픽스 길이, 그리고 페어런트 310, 레프트 320, 및 라이트 330에 대한 세 개의 포인터들을 갖는 트리로 정의된다. 각 리프노드(leaf node)가 프리픽스 및 프리픽스 길이를 포함하기 때문에 프리픽스 트리로 명명된다. 트리의 루트노드(root node)로부터, 프리픽스(루트)의 제1비트가 비트 0으로 시작하는 경우 레프트 차일드에 연결되고, 프리픽스의 제1비트가 비트 1로 시작하는 경우에는 라이트 차일드에 연결된다. 최종 비트와 일치된 노드에 도달할 때까지 제1비트로부터 순회된다. 최종노드 400에 도달하는 경우 화이트 컬러를 그레이 컬러로 바꾸어 설정한다. 이와 같이 컬러를 바꾸는 것은 프리픽스를 갖는 노드라는 것을 표시하거나 후에 통합될 예정인 노드라는 것을 나타내기 위해서이다. 또한 이러한 컬러는 단지 구별을 위한 것일 뿐, 해당 색깔 자체는 의미가 없다. 라우팅 테이블에서 루트를 갱신할 때 그 갱신되는 것과 동일한 라우팅 정보에 의거 프리픽스 트리도 동시에 변경될 것이다. 각 IOP에서, 루트 엔트리가 갱신될 때, 상기 루트 엔트리는 각 라우팅 테이블과 그것의 프리픽스 트리에서 각각 갱신되어야만 하고, 오로지 통합된 루트 엔트리들만 지정된 LUE 디먼 24에 전송된다.

도 5는 프리픽스 트리의 구성 방법을 나타낸 도면이다. 각각의 노드는 3개의 포인터들, 프리픽스, 및 깊이(또는 프리픽스 길이)를 포함한다. 프리픽스 010...1/18이 삽입되는 경우, 제1비트가 0이다. 그러므로 "0"이 레프트 링크를 의미하며, "1"이 라이트 링크를 의미하기 때문에, 레프트 노드로 순회할 것이다. 최종 비트(18번째 비트)가 1인 최종노드에 도달한 이후에, 리프로서 대응하는 노드가 구성된다. 노드 590은 프리픽스와 그 프리픽스의 깊이로 채워져 있으며, 그레이 컬러로 된다.

도 6은 새로운 프리픽스를 현재의 프리픽스 트리에 삽입하는 방법을 나타낸 도면이다. 프리픽스 010/3(참조부호 610)이 트리에 삽입될 것이다. 동일한 순회 규칙을 이용하여 노드 600에 도달한다. 이때 상기 노드 600의 컬러는 화이트이며 널(null) 프리픽스와 깊이를 갖는다. 그런 다음, 노드 600은 노드 610의 프리픽스와 길이로 채워지고 컬러는 그레이로 변한다.

도 7은 프리픽스 트리로부터 한 노드를 삭제하는 방법을 나타낸 도면이다. 도시한 예에 따르면, 프리픽스 010...101/32를 갖는 노드 790이 삭제된다. 프리픽스를 갖는 노드를 삭제하기 위해서는 그 노드와 일치하도록 순회가 이루어져야 한다. 노드를 찾아서 삭제하고자 하는 것과 프리픽스가 일치되는 경우 그 노드의 컬러를 그레이에서 화이트로 바꾼다.

도 8은 프리픽스 트리의 통합을 나타낸 도면이다. 프리픽스 트리의 순회법은 후위 순회법(post-order travesal)을 기초로 한다. 010...100/32(참조부호 810)와 010...101/32(참조부호 820)를 갖는 노드들이 방문되는데, 이들은 이미 그레이 컬러를 갖고 있다. 이 경우 상기 노드들 양자가 010...10/31을 갖는 노드(830)로 통합될 수 있다. 이때 상기 노드의 컬러는 그레이에서 블랙으로 변경되어야 하며, 상기 노드 상에서 프리픽스와 길이로 채워져야 한다. 상기 통합법은 순회가 루트 노드에 도달할 때까지 반복적으로 지속된다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 포괄적인 적용성을 갖는다. 현재 대부분의 라우팅 프로토콜은 CIDR(Classless Inter-Domain Routing)법을 지지하는 데 요구된다. 이 경우 효율적인 통합법이 각 프로토콜 수행에 요구된다. 본 발명의 상술한 기술은 LUE(Loosely-Coupled Unified Environment)에 적용될 수 있으며, 라우터에서 어느 다른 라우팅 프로토콜에 적용될 수 있다.

본 발명은 고도 병렬 라우터(massively parallel router)에서 LUE라 불리는 라우팅 조정 프로토콜로부터 유래하는 IOP와 소프트웨어 모듈들 사이의 라우팅 관련 트래픽을 현저히 감소시킬 수 있다. 본 발명은 CIDR법이 요구되고 지지되는, 예를 들어 BGP-4(Border Gateway Protocol) 및 OSPF(Open Shortest Path First)와 같은 라우팅 프로토콜의 다른 실행에도 이용될 수 있다. 효율적인 통합법의 사용은, 라우터가 라우팅 테이블을 절감하면서 라우팅 테이블을 전송하는 데 불가결하며, 라우터들 사이의 트래픽을 줄이거나 라우터 구조에서 IOP와 소프트웨어 모듈 사이의 트래픽을 줄이는 데 불가결하다.

Claims

라우팅 테이블을 관리하는 제1유니트에서 복수 개의 노드로부터 프리픽스 트리를 형성하며, 상기 각각의 노드는 프리픽스, 깊이, 컬러필드, 그리고 페어런트 노드에 대한 제1포인터, 레프트 차일드 노드에 대한 제2포인터 및 라이트 차일드 노드에 대한 제3포인터로 이루어진 적어도 세 개의 포인터들을 포함하는 단계;

상기 프리픽스에 따라 제1노드로부터 제2노드까지 루트를 정하는 단계; 및

상기 컬러필드에 따라 복수 개의 노드로부터 임의의 노드를 통합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 프리픽스와 깊이 및 컬러필드에 따라 새로운 프리픽스를 임의의 노드에 삽입하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 프리픽스에 따라 노드를 삭제하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 노드를 삭제하는 단계는, 삭제될 예정인 선택된 프리픽스와 일치하는 프리픽스를 갖는 노드까지 프리픽스 트리를 순회하는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

제1컬러의 컬러필드와 널 프리픽스 및 깊이를 갖는 임의의 노드로 순회함으로써 새로운 프리픽스를 삽입하는 단계와,

상기 임의의 노드의 프리픽스와 깊이를 채우면서 상기 컬러필드를 제2컬러로 변하게 하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
라우팅 테이블을 관리하고, 컬러필드, 프리픽스, 프리픽스 길이, 그리고 레프트 차일드에 대한 제1포인터, 라이트 차일드에 대한 제2포인터 및 페어런트에 대한 제3포인터를 포함하는 복수 개의 포인터들을 포함하는 복수 개의 노드를 포함하는 프리픽스 트리를 가지는 제1유니트를 포함하며,

상기 컬러필드는 어느 노드가 통합될 것인지를 나타내고,

상기 프리픽스는 레프트 차일드 또는 라이트 차일드 중 어느 하나인, 제1노드로부터 제2노드까지 취해진 루트를 나타내는 것임을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서, 삽입된 프리픽스를 가질 수 있는 제1노드 또는 삭제된 제1노드를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서,

상기 프리픽스 트리를 갖는 제1유니트를 포함하는 메모리와,

인터넷 프로토콜 스위치에서 제1유니트를 관리하는 제어기를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.