KR20030055766A - 공중망에서 사설망 내의 디바이스를 제어하기 위한 장치및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공중망에서 사설망 내의 디바이스를 제어하기 위한 디렉토리 서버 장치 및 방법에 관한 것으로, 서버 장치는, 사설망의 디바이스들에 대한 디스크립션 문서로부터 사설 주소로 이루어진 URL 정보를 추출하여 그에 대응하는 공인 주소로 바꾸어, URL 정보가 공인 주소로 변경된 디스크립션 문서를 생성하는 컨트롤 포인트 제어부; 및 공중망의 클라이언트가 보낸 유니캐스트 발견 메시지를 수신하여, 그에 대한 응답으로 상기 변경된 디스크립션 문서의 URL 정보를 보내며, 공중망의 클라이언트로부터 디스크립션 요청이 오면 상기 변경된 디스크립션 문서를 보내는 프록시 서버 제어부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 인터넷과 같은 외부 공중망에서도 사설망 내부의 디바이스들을 제어할 수 있다.

Description

공중망에서 사설망 내의 디바이스를 제어하기 위한 장치 및 방법 {Apparatus and method for controlling devices in private network from public network}

본 발명은 인터넷에서 댁내 디바이스를 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 공중망에서 사설망 내의 디바이스를 제어하기 위한 디렉토리 서버 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공중망의 호스트에서 사설망의 호스트로 접근하기 위한 문제는 NAT(Network Address Translation) 기술을 사용하여 해결할 수 있다. 그러나, 사설망의 UPnP(Universal Plug and Play) 디바이스를 UPnP의 통신 매카니즘을 그대로 이용하여 제어하기 위해서는 NAT 기술만으로는 해결하기 어렵다. 이는 UPnP의 서비스 발견 프로토콜인 SSDP(Simple Service Discovery Procotol)가 멀티캐스트만을 지원하며 UPnP 구조는 중재자가 없는 peer-to-peer 방식인 것에 기인한다.

SSDP는 서비스를 찾기 위해서 멀티캐스팅 방식을 사용하여 원하는 서비스를 찾는 방법을 정의하고 있다. 이 방법은 댁내 또는 소규모 사무실과 같은 적은 수의 서브넷으로 구성되는 LAN 환경에 적합한 방식이다. 그러나, 외부 인터넷 상의 UPnP 컨트롤 포인트가 댁내의 UPnP 디바이스를 찾기 위해서는 이 프로토콜만으로 가능하지 않다. 그 이유는 첫째, 댁내에 인터넷 액세스를 제공해 주는 ISP들이 관리하는 라우터들은 UPnP를 위한 멀티캐스팅을 제공하지 않기 때문이다. 둘째, ISP의 라우터들이 멀티캐스팅을 지원한다고 하더라도 대규모 인터넷에서 멀티캐스팅으로 원하는 디바이스를 찾는 것은 상당한 트래픽을 유발하기 때문이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 외부 공중망의 클라이언트가 내부 사설망 내에서 사설 IP를 가지는 디바이스를 제어하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 공중망의 클라이언트가 사설망의 디바이스를 제어하고자 할 때, 공중망의 클라이언트와 사설망의 디바이스를 제어하는 디렉토리 서버 사이의 통신 프로토콜에 사용되는 메시지의 데이터 구조를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 UPnP 디렉토리 서버 장치의 블록도이다.

도 2a-2d는 본 발명에 따라 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)가 내부 사설망의 UPnP 디바이스(100)를 제어하는 방법을 단계별로 설명하는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)가 내부 사설망의 UPnP 디바이스(100)를 제어하기 위해서 수행되는 통신 절차의 흐름을 보여주는 도면이다.

도 4는 외부 공중망의 UPnP 클라이언트와 UPnP 디렉토리 서버 간에 주고 받는 메시지를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 사설망 내의 UPnP 디바이스

200 : UPnP 디렉토리 서버

300 : 공중망의 UPnP 클라이언트(컨트롤 포인트)

400 : 네트웍 주소 변환 기능을 수행하는 NAT 라우터

상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 디렉토리 서버 장치는, 사설망의 디바이스들에 대한 디스크립션 문서로부터 사설 주소로 이루어진 URL 정보를 추출하여 그에 대응하는 공인 주소로 바꾸어, 상기 URL 정보가 공인 주소로 변경된 디스크립션 문서를 생성하는 컨트롤 포인트 제어부; 및 공중망의 클라이언트가 보낸 유니캐스트 발견 메시지를 수신하여, 그에 대한 응답으로 상기 컨트롤 포인트 제어부에서 생성된 상기 변경된 디스크립션 문서의 URL 정보를 보내며, 공중망의 클라이언트로부터 디스크립션 요청이 오면 상기 변경된 디스크립션 문서를 보내는 프록시 서버 제어부를 포함한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른, 공중망의 클라이언트가 사설망의 디바이스를 제어하는 방법은, 사설망의 디바이스에 대한 정보를 수집하는 단계; 상기 디바이스의 원본 디스크립션 문서에서 사설주소로 된 URL 정보를 추출하여 네트웍 주소 변환에 의하여 그에 대응하는 공인주소로 된 URL 정보를 할당하고, 상기 공인주소로 된 URL 정보를 가지는 변경된 디스크립션을 생성하는 단계; 공중망의 클라이언트로부터 유니캐스트 디스크립션 요청을 받아서 상기 변경된 디스크립션을 전달하는 단계; 및 공중망의 클라이언트로부터 상기 변경된 디스크립션에 있는 URL 정보에 의해서 제어, 이벤트 등록 또는 프리젠테이션 요청이 있으면 상기 디바이스는 제어 응답, 이벤트 전달, 또는 프리젠테이션 전달을 하는 단계를 포함한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 메시지 데이터 구조는, 공중망의 클라이언트가 사설망의 디바이스를 제어하고자 할 때, 공중망의 클라이언트와 상기 디바이스를 제어하는 디렉토리 서버 사이의 통신 프로토콜에 사용되는 메시지의 데이터 구조에 있어서, 상기 디렉토리 서버의 URL 정보를 포함하는, 멀티캐스트 발견 메시지와 구분되는 유니캐스트 발견 메시지; 및 상기 유니캐스트 발견 메시지에 응답하여, 상기 사설망 내의 디바이스의 디스크립션 문서에 대한 사설 주소로 이루어진 URL 정보가 네트웍 주소 변환에 의하여 공인 주소로 이루어진 URL 정보로 변환되어, 상기 디스크립션 문서에 대해 공인주소로 변환된 URL정보를 포함하는 응답 메시지를 포함한다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

인터넷 사용자의 폭발적 증가와 함께 통신망 기술의 발전은 기간망에서 시작하여 액세스망으로 확산되었으며, 이러한 추세는 최근 댁내망(Home Network)으로 확산되어 댁내의 가전기기들을 연결하는 댁내망을 구축하려는 움직임이 활발하다.하지만 기존의 네트웍은 설정, 확장, 관리하기가 복잡하여 댁내망의 사용자인 일반인들이 사용하기가 어렵다. 이러한 문제를 해결하고 네트웍 내의 디바이스를 자동으로 찾아서 설정하고 최소한의 사용자 간섭으로 다른 디바이스를 통해서 접근 가능하도록 하기 위해서 여러 가지 서비스 발견 기술들이 개발되었으며, 서비스 발견 기술들로는 UPnP, JINI, SLP, Salutation 등이 있다.

UPnP(Universal Plug and Play)는 IP 기반으로 디바이스 간에 주고 받는 정보를 XML로 표현하며, HTTP 프로토콜을 이용하여 통신하는 방식으로, 그 구조가 간단하여 처리 능력이 약한 소형 가전제품에도 쉽게 이식될 수 있다. 댁내망을 구성하는 각 디바이스들이 UPnP를 지원하기 위해서는 IP 주소를 가져야 한다. 하지만 IPv4 체계에서는 IP 주소의 개수가 한정되어 댁내망 내의 모든 디바이스들이 공인된 IP 주소를 가지기는 어렵다. 이러한 IP 주소 고갈을 해결하기 위해서 IPv6가 나왔지만, IPv4에서 IPv6로 전이(migration)되는데는 앞으로도 많은 시간이 소요될 것으로 전망된다. 따라서 당분간은 댁내망 내의 디바이스들은 IPv4 체계에서 사설 IP 주소를 가질 것으로 전망된다.

UPnP(Universal Plug and Play)는 IP기반의 서비스 발견 기능을 제공하기 위한 미들웨어 구조이다. 댁내망을 구성하는 각 디바이스들이 UPnP를 지원하기 위해서는 IP 주소를 가져야 한다. 그러나, IPv4 체계에서는 IP 주소의 개수가 한정되어 있기 때문에 IPv6가 보급되기 전까지는 댁내망의 디바이스들은 주로 사설 IP를 사용하게 될 것이다. 이런 상황에서 동일 사설망에 속하는 UPnP 디바이스들 간의 통신은 문제가 없으나, 공중망인 인터넷 상에서 이 디바이스들을 제어하기 위해서는 고유의 UPnP 기능만으로는 이루기 어렵다.

다시 말하면, 댁내망 내의 디바이스들이 사설 IP로 할당된 상황에서 댁내망 내부의 디바이스들끼리 UPnP 방식으로 통신하는 것은 가능하지만, 댁내망 외부(즉, 인터넷)에서 댁내망 내부의 UPnP 디바이스와 통신할 때에는 인터넷 상의 클라이언트가 사설 IP를 가진 댁내망 내의 디바이스를 바로 인식할 수 없으므로 문제가 발생한다.

이렇게 외부 인터넷에서 사설망으로 이루어진 댁내망 내부의 UPnP 디바이스를 접근하기 위해서 본 발명에서는 댁내망 내의 UPnP 디바이스들에 대한 URL 정보를 네트웍 주소 변환(NAT) 기술에 의해 변환한 후, 외부 인터넷 상의 클라이언트에게 그 정보를 제공하는 UPnP 디렉토리 서버를 두는 방법을 제안한다. 또한, 외부 인터넷 상의 클라이언트가 디렉토리 서버 상의 UPnP 디바이스 정보를 탐색하기 위해 유니캐스트를 사용하도록 SSDP(Simple Service Discovery Protocol)를 확장하는 방안을 제시한다.

먼저, UPnP에 대해서 설명하기로 한다. UPnP는 댁내망의 여러 디바이스들을 peer-to-peer 방식으로 연결시켜 주는 미들웨어 구조이다. UPnP는 특정 운영체제나 프로그래밍 언어, 미디어와 독립적으로 네트웍 상의 디바이스 간에 명령과 제어를 가능하게 한다. 댁내망이나 SOHO 환경의 네트웍에 단순하고 유연하며 표준에 기반한 연결성을 제공함으로써, UPnP는 사용자가 직접 네트웍 설정, 유지 관리를 하지 않고도 쉽게 디바이스와 서비스의 연결성을 제공한다.

UPnP에서 디바이스 간에 주고 받는 정보는 XML로 표현되며, HTTP 프로토콜을이용하여 통신한다. UPnP를 통한 디바이스 간의 통신은 다음의 다섯 가지 기본 단계, 즉 발견단계, 디바이스 기술(description) 단계, 제어 단계, 이벤트 가입 단계 및 프리젠테이션 단계로 이루어진다.

첫 번째의 발견 단계에서 컨트롤 포인트(UPnP 디바이스의 서비스를 사용하고자 하는 클라이언트)는 서비스들을 찾고, 서비스들은 컨트롤 포인트에게 자신의 존재를 알린다. UPnP는 SSDP 프로토콜을 사용하며 이는 발견을 위해서 멀티캐스트 UDP(User Datagram Protocol) 상에서 동작하는 HTTP와 발견에 대한 응답을 위한 유니캐스트 UDP상에서 동작하는 HTTP로 이루어진다. SSDP 프로토콜에서 발견 메시지는 클라이언트가 네트웍 상의 어느 곳에 있는지를 모르는 디바이스를 찾기 위한 방법으로 효율성을 위해서 멀티캐스트를 고려하여 설계되어 있다.

다음으로, 디바이스 기술(description) 단계에서는 일단 컨트롤 포인트가 서비스를 찾으면 TCP 상의 HTTP를 통해서 기술 문서를 요청한다. 이는 표준 HTTP GET 명령을 통해서 수행된다. 디바이스에 대한 UPnP 기술 문서는 XML로 표현되며, 모델명, 모델 번호, 시리얼 번호, 제조자명, 벤더 종속적인 웹사이트의 URL 등과 같은 벤더에 종속적인 정보와 제조자의 정보도 포함한다. 또한 기술 문서는 제어, 이벤팅, 프리젠테이션을 위한 URL뿐만 아니라 내장된 디바이스 또는 서비스의 리스트도 포함한다. 각 서비스에 대한 기술 문서는 그 서비스가 응답할 명령(또는 액션), 각 명령에 대한 매개변수 리스트를 포함한다. 또한 서비스에 대한 기술 문서는 변수 리스트를 포함하며 변수들은 런타임 때 서비스의 상태를 나타낸다.

제어 단계에서는, 컨트롤 포인트가 디바이스의 기술 문서를 가져온 후, 컨트롤 포인트는 디바이스의 서비스에게 명령을 보낼 수 있다. 이를 위해서 컨트롤 포인트는 서비스의 제어 URL로 적합한 제어 메시지를 보낸다. 제어 메시지는 XML로 표현되며, SOAP(Simple Object Access Protocol) 프로토콜을 사용한다. 함수 호출처럼 제어 메시지에 응답하기 위해서 서비스는 명령에 종속적인 값을 반환한다. 서비스의 런타임 상태를 나타내는 변수 값이 변화됨으로써 명령의 효과가 나타난다.

이벤트 및 가입 단계에서는, 서비스에 대한 UPnP 기술 문서는 서비스가 응답하는 명령의 리스트와 런타임 때 서비스의 상태를 나타내는 변수들의 리스트가 포함되어 있다. 서비스는 변수가 변했을 때 이 변수가 변했음을 알리며, 컨트롤 포인트는 이 정보를 받기 위해서 서비스에 등록할 수 있다. 서비스는 이벤트 메시지를 보냄으로써 갱신을 알린다. 이벤트 메시지는 하나 이상의 상태 변수의 이름과 그러한 변수들의 현재 값을 포함한다. 이벤트 메시지는 XML로 표현되며 GENA(General Event Notification Architecture)를 사용하여 구성된다.

프리젠테이션 단계에서는, 디바이스가 프리젠테이션을 위한 URL을 가지고 있다면, 컨트롤 포인트는 이 URL로부터 페이지를 가져와서 브라우져에 로드시켜, 브라우져를 통해 사용자가 디바이스를 제어하거나 디바이스 상태를 볼 수 있게 한다. 프리젠테이션 페이지를 가져오는 프로토콜은 디스크립션 문서를 가져올 때와 마찬가지로 단순한 TCP (Transmission Control Protocol) 기반 HTTP이다.

다음으로, 네트웍 주소 변환 (NAT; Network Address Translation)에 대하여 설명한다. NAT는 한 영역의 IP 주소를 다른 영역의 IP 주소로 바꾸는 기술이다.일반적으로 네트웍 상의 패킷들은 시작점에서 도착점으로 전달될 때 많은 링크를 거치게 된다. NAT가 없다면 이들 링크들은 패킷의 시작 주소나 도착 주소를 변경하지 않는다. 만일 이들 링크들 중 하나가 NAT 기능을 수행하게 되면 패킷의 시작 주소 또는 도착 주소가 바뀌게 된다. NAT를 수행하는 링크는 자신이 바꾼 패킷 정보를 기억하며 반대 방향으로 응답 패킷이 지나갈 때 그 응답 패킷에 대해서 다시 주소 변경을 수행한다. NAT를 수행하는 링크를 제외한 나머지 링크들은 패킷의 주소가 바뀌었다는 것을 알 수 없다. NAT는 패킷의 시작 주소를 변환하는 시작점 NAT(SNAT)과 목적지 주소를 변환하는 목적지 NAT(DNAT)의 두 가지 형태로 나누어진다.

사설망에서 인터넷과 같은 공중망으로의 연결을 위해서 SNAT(시작점 NAT)을 사용한다. SNAT은 다음과 같이 동작한다. 패킷이 내부 네트웍 상의 한 호스트로부터 외부 네트웍 상의 한 호스트로 전달될 때 NAT 라우터는 시작 주소(IP 주소 및 포트 번호)를 외부 네트웍에서 인식 가능한 자신의 공인 IP 주소와 포트 번호로 변경한다. 시작 주소가 변경된 패킷을 목적지 호스트로 보내면 목적지 호스트는 그 패킷을 받아서 처리한 다음 응답 패킷을 보낸다. 이때 응답 패킷은 NAT 라우터가 고친 주소로 보내진다. NAT 라우터는 응답 패킷을 받아서 응답 패킷의 목적지 주소를 본래의 내부 네트웍 상의 호스트의 주소로 변경하여 해당 호스트로 패킷을 전달한다.

인터넷과 같은 외부 네트웍으로부터 사설망 내의 내부 호스트로 연결을 위하여 DNAT(목적지 NAT)을 사용할 수 있으며, 포트 포워딩, 부하 분산, 투명한 프락시등에 사용된다. DNAT은 다음과 같이 동작한다. 외부 네트웍상의 한 호스트에서 NAT 라우터의 특정 주소로 패킷을 보내면 NAT 라우터는 이 특정 주소에 해당하는 내부 네트웍 상의 호스트의 주소로 목적지 주소를 변경한다. 목적지 주소가 변경된 패킷은 내부 네트웍 상의 호스트로 전달된다. 내부 네트웍 상의 호스트에서 발생한 응답 패킷은 다시 NAT 라우터에 의해서 그 주소가 변경되어 외부 네트웍 상의 호스트로 전달된다. 본 발명의 실시예에서는 외부 인터넷에서 사설망으로 구성된 댁내망의 UPnP 디바이스를 접근하기 위해서 DNAT 기능을 사용한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 UPnP 디렉토리 서버 장치의 블록도이다. 본 실시예에서는 내부 사설망 내의 UPnP 디바이스들(100)에 대한 URL 정보를 네트웍 주소 변환(NAT) 기술에 의해 변환한 후, 외부 인터넷 상의 공중망 UPnP 클라이언트들(300)에게 그 정보를 제공하는 UPnP 디렉토리 서버(200)를 구비하고, 외부 인터넷 상의 클라이언트(300)가 디렉토리 서버 상의 UPnP 디바이스(100)의 정보를 탐색하기 위해 유니캐스트를 사용하도록 SSDP(Simple Service Discovery Protocol)를 확장 적용한다.

도면에서, 100은 사설망 내의 UPnP 디바이스, 200은 UPnP 디렉토리 서버, 300은 공중망의 UPnP 클라이언트(컨트롤 포인트), 400은 네트웍 주소 변환 기능을 수행하는 NAT 라우터를 나타낸다.

UPnP 디렉토리 서버(200)는 컨트롤 포인트 시스템(21), 프록시 서버 시스템(24) 및 UPnP 기능을 수행하는 코어 모듈(260)을 구비한다. 컨트롤 포인트 시스템(21)은 댁내의 UPnP 디바이스들에 대한 URL주소 정보가 변경된 디스크립션문서를 관리하는 기능을 수행하기 위하여, UPnP 컨트롤 포인트 기능 모듈(210), 디바이스 디스크립션의 URL 정보를 추출하여 변경하는 URL 정보 변경 모듈(220) 및 (사설주소, 공인주소) 매핑 정보를 관리하는 NAT 등록 관리 모듈(230)을 포함한다. 프록시 서버 시스템(24)은 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)로부터 디스크립션 요청이 왔을 때 해당되는 변경된 디스크립션 문서(270)를 보내주는 역할을 수행하며, 공중망의 UPnP 클라이언트로부터 유니캐스트 발견 메시지를 수신하거나 홍보하는 유니캐스트 발견/홍보 모듈(240)과 공중망의 UPnP 클라이언트로부터의 디스크립션 요청을 처리하는, 변경된 디스크립션 요청 관리 모듈(250)을 포함한다.

컨트롤 포인트 시스템(21)은 댁내의 UPnP 디바이스들(100)에 대한 디스크립션 문서를 가져와서 사설 주소로 이루어진 URL 정보를 추출하여 그에 대응하는 공인 주소로 바꾸어, URL 정보를 공인 주소로 이루어진, URL 정보가 변경된 디스크립션 문서(270)를 생성한다. 프록시 서버 시스템(24)은 외부 공인망 공중망의 UPnP 클라이언트(300)가 보낸 유니캐스트 발견 메시지를 수신하여 그에 대한 응답으로 컨트롤 포인트 시스템(21)이 생성한 디스크립션 문서에 대한 URL 정보를 보내주며, 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)로부터 디스크립션 요청이 왔을 때 그에 해당되는, URL 정보가 변경된 디스크립션 문서를 보내주는 역할을 한다.

컨트롤 포인트 시스템(21)에서, UPnP 컨트롤 포인트 기능 모듈(210)은 UPnP의 멀티캐스트 발견 기능 및 디스크립션 요청, 수신 기능을 수행하며, URL 정보 변경 모듈(220)은 UPnP 컨트롤 포인트 기능 모듈(210)이 가져온 내부 사설망의 디바이스들(100)의 디스크립션 문서로부터 URL 정보들을 추출하여 사설 주소에 대응하는 공인 주소를 할당하고, 공인 주소로 바뀐 URL 정보를 가지는 변경된 디스크립션 문서(270)를 생성한다. NAT 등록 관리 모듈(230)은 URL 정보 변경 모듈(220)로부터 (사설 주소, 공인 주소)에 관한 매핑 값을 받아서 그 값을 NAT 라우터(400)에 등록하고 등록된 매핑 값을 NAT 테이블(280)에서 저장, 관리한다.

프록시 서버 시스템(24)에서, 유니캐스트 발견/홍보 처리 모듈(240)은 외부 공중망 상의 UPnP 클라이언트(300)가 보낸 유니캐스트 발견 메시지를 받아서 그에 대한 디바이스 디스크립션의 URL 정보를 응답하고, 내부 사설망 내에 새로운 디바이스 디스크립션 정보가 발생할 경우 이를 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)로 유니캐스트 홍보 메시지를 보낸다. 그리고, 디스크립션 요청 관리 모듈(250)은 외부 공중망의 UPnP클라이언트(300)로부터 디스크립션 요청이 왔을 때 컨트롤 포인트 시스템(21)의 URL 정보 변경 모듈(220)이 생성한 디스크립션 문서(270)를 보내 주는 기능을 수행한다.

도 2a-2d는 본 발명에 따라 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)가 내부 사설망의 UPnP 디바이스(100)를 제어하는 방법을 단계별로 설명하는 도면이다. 도 2a는 디렉토리 서버(200)가 사설망의 디바이스들(100)의 정보를 수집하는 단계, 도 2b는 디렉토리 서버(200)가 사설망의 디바이스(100)의 원본 디스크립션에서 사설주소로 된 URL을 추출하여 그에 대응하는 공인주소로 된 URL을 할당하여 NAT 라우터(400)에 등록하고, 공인주소로 된 URL을 가지는 변경된 디스크립션을 생성하는 단계, 도 2c는 외부 UPnP 클라이언트(300)로부터 유니캐스트 디스크립션 요청을 받아서 디렉토리 서버(200)에서 상기 변경된 디스크립션을 전달하는 단계, 도 2d는외부 클라이언트(300)에서 상기 변경된 디스크립션에 있는 URL 정보에 의해서 제어, 이벤트 등록, 프리젠테이션 요청을 하며 사설망의 디바이스(100)는 제어 응답, 이벤트 전달, 프리젠테이션 전달을 하는 단계를 나타낸다.

본 발명에서는 사설 네트웍상의 디바이스들(100)에 대한 정보를 공인 네트웍 상의 컨트롤 포인트(300)에게 전달하여 주는 매개체로 UPnP 디렉토리 서버(200)를 두어, 사설 네트웍상의 디바이스들(100)에 대한 일종의 프락시 기능을 수행하도록 한다. 또한 인터넷을 통해서 컨트롤 포인트(300)가 디렉토리 서버(200)를 접근하여 사설 네트웍 상의 디바이스(100)에 대한 정보를 찾을 수 있도록 UPnP의 SSDP를 확장한다. 공중망의 컨트롤 포인트(300)가 사설망 내의 디바이스(100)에 접근하는 과정은 다음과 같다.

단계 1 (도 2a)에서, 디렉토리 서버(200)는 사설 네트웍 내의 UPnP 디바이스(100)에 대한 정보(디바이스 기술(description) 문서에 대한 URL들)를 기존의 UPnP 발견/홍보 방법에 의해서 모은다. 그렇게 찾은 각 디바이스(100)의 기술 문서 URL을 이용하여 각 디바이스(100)의 디바이스 기술 문서(description 1, .., n)를 가져온다.

단계 2 (도 2b)에서, 디렉토리 서버(200)는 사설망의 각 디바이스(100)의 디바이스 기술 문서에 있는 사설 주소로 이루어진 Base URL을 추출하여, NAT 라우터(400)를 이용하여 각 디바이스(100)의 Base URL을 나타내는 사설 주소에 대응하는 공인 주소(예, NAT 라우터 기능을 하는 홈 게이트웨이의 공인 주소)를 할당한다. 그 다음, 할당된 공인 주소로 대치된 디바이스 기술 문서를 생성한다.

단계 3 (도 2c)에서, 외부 인터넷 상의 UPnP 컨트롤 포인트(300)는 URL 정보가 변경된 디바이스 기술 문서를 디렉토리 서버(200)로부터 가져온다. 이때 외부 UPnP 컨트롤 포인트(300)가 URL 정보가 변경된 디바이스 기술 문서를 디렉토리 서버(200)로부터 가져오기 위해서는 UPnP 발견 프로토콜의 확장이 필요하다.

단계 4 (도 2d)에서, 외부 인터넷 상의 UPnP 컨트롤 포인트(300)는 가져온 디바이스 기술 문서를 이용하여 UPnP의 제어, 이벤트, 프리젠테이션 기능을 이용할 수 있다.

상술한 바와 같은 단계의 동작에 대해, UPnP 발견 프로토콜 확장 과정과 UPnP 디렉토리 서버 동작 과정으로 나누어 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, UPnP 발견 프로토콜 확장과정과 관련하여, 공중망에서 사설망의 UPnP 디바이스를 접근할 때 앞에서 언급한 SSDP의 문제점을 해결하기 위해서는 SSDP에 멀티캐스트가 아닌 유니캐스트로 디바이스를 찾는 메시지를 추가함으로써 가능하다. 이때 외부 인터넷에서 댁내의 UPnP 디바이스에 접근하고자 하는 사용자는 댁내의 디렉토리 서버의 주소(URL)를 알고 있어야 한다. 유니캐스팅 발견 메시지의 구조는 도 4의 M1에 도시되어 있다.

유니캐스팅 발견 메시지를 디렉토리 서버로 보내면 디렉토리 서버(200)는 이 발견 메시지의 응답으로 자신이 관리하고 있는 댁내의 각 디바이스들(100)의 기술 문서 URL(공인 주소로 변경된 URL)을 돌려준다. 외부 인터넷의 컨트롤 포인트(300)는 이 유니캐스트 메시지를 사용하여 디렉토리 서버(200)가 관리하고 있는 댁내 디바이스들(100)의 변경된 기술 문서 URL들을 가져올 수 있다.

UPnP 디렉토리 서버(200)는 사설 네트웍으로 구성된 댁내의 UPnP 디바이스를 찾아서 각 디바이스들에 대한 기술 문서를 가져와서 NAT에 의해서 변경된 주소가 담긴 기술 문서들을 보관한다. 인터넷 상의 클라이언트가 요청을 하면 주소가 변경된 UPnP 디바이스 정보(description)를 전달해 주는 역할을 한다.

디렉토리 서버(200)는 먼저 서비스 발견/홍보 방식에 의해서 댁내의 UPnP 디바이스들(100)을 찾는다. 그 다음 댁내에 있는 UPnP 디바이스들로부터 디바이스 기술 문서를 받아서 각 디바이스의 Base URL을 추출한다. 이 Base URL들은 사설 IP와 포트 번호로 시작할 것이다. 각각의 디바이스들의 사설 IP와 포트 번호 쌍에 대해서 공인 IP를 가지고 있는 NAT 라우터(Home Gateway)의 외부 IP와 포트 번호를 할당한다. (사설 IP, 포트)와 (외부 IP, 포트)와의 관계를 테이블로 관리하며, 이 관계를 NAT에 등록한다. 이때 디바이스 기술 문서에서 제어 URL, 이벤트 가입 URL, 프리젠테이션 URL은 모두 Base URL을 따른다고 가정한다. 만일 이런 URL들이 Base URL을 따르지 않는다면, 즉 Base URL과는 다른 IP 또는 포트 번호를 가진다면, 각각의 URL별로 NAT에 등록하여야 한다.

디렉토리 서버(200)는 외부 인터넷의 컨트롤 포인트(300)가 유니캐스트 발견 메시지를 보내면 그에 대한 응답으로 자신이 찾은 댁내의 디바이스들(100)에 대한 정보(description URL)를 돌려준다. 이 기술 문서 URL은 실제 디바이스들이 가지고 있는 기술 문서가 아니라 디렉토리 서버가 가지고 있는 각각의 디바이스들에 대한 기술 문서(다시 말하면, 기술 문서 내의 URL들이 NAT에 의해서 외부 IP와 포트 번호로 주소가 변경된 것)에 대한 URL이다. 외부의 컨트롤 포인트(300)는 이 기술문서를 보고 기술 문서 내에 있는 제어 URL로 제어 메시지를 보내거나, 이벤트 가입 URL로 이벤트 등록 메시지를 보내거나, 프리젠테이션 URL로 프리젠테이션 페이지 요청을 한다. 그러면 NAT(400)에 의해서 그 메시지들이 댁내의 해당되는 디바이스들(100)로 전달되게 된다. 각 디바이스가 발생시킨 응답 메시지와 이벤트 메시지는 다시 네트웍 주소 변환(NAT)에 의해서 인터넷 상의 컨트롤 포인트(300)로 전달된다.

도 4는 도1에 도시된 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)가 내부 사설망 내의 디바이스(100)를 제어하고자 할 때, 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)와 UPnP 디렉토리 서버(200) 간에 주고받는 메시지를 나타내는 도면이다.

공중망의 UPnP 클라이언트(300)가 사설망의 UPnP 디바이스(100)를 접근하고자 할 때는 SSDP(Simple Service Discovery Protocol)의 멀티캐스트 발견 및 홍보 방법에 의해서는 디바이스의 정보를 찾을 수가 없다. 이를 해결하기 위해서 SSDP에 멀티캐스트가 아닌 유니캐스트로 디바이스를 찾는 메시지를 추가함으로써 가능하다. 이때 외부 인터넷에서 댁내의 UPnP 디바이스에 접근하고자 하는 사용자는 댁내의 디렉토리 서버(200)의 주소(URL)를 알고 있다고 가정한다. 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)가 디렉토리 서버(200)로 보내는 유니캐스트 발견 메시지(M1)는, 멀티캐스트 발견 메시지와 구분하기 위한 U-SEARCH 라는 매쏘드 이름을 가지며, HOST 필드에는 디렉토리 서버(200)에 대한 URL이 포함된다.

외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)가 유니캐스트 발견 메시지를 디렉토리 서버(200)로 보내면, 디렉토리 서버(200)는 이 발견 메시지의 응답으로 자신이 관리하고 있는 내부 사설망 내의 UPnP 디바이스들(100)의 변경된 디스크립션 문서에 대한 URL을 LOCATION 필드로 포함하는 응답 메시지(M2)를 돌려준다. 디렉토리 서버(200)는 유니캐스트 발견 메시지에 있는 탐색 목표에 일치하는 모든 디바이스들에 대해서 각각의 응답 메시지를 보내 준다.

외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)는 위의 유니캐스트 발견 메시지를 사용하여 디렉토리 서버(200)가 관리하고 있는 댁내 디바이스들(100)의 변경된 디스크립션 문서에 대한 URL들을 가져올 수 있다.

만일 내부 사설망 내에 새로운 디바이스가 추가되거나 기존의 디바이스가 삭제되었을 때, 디렉토리 서버(200)는 UPnP 홍보 매카니즘에 의해서 그것을 감지할 수 있다. 디렉토리 서버(200)는 외부 공중망 상에서 디렉토리 서버에게 유니캐스트 발견 메시지를 보낸 클라이언트의 주소를 기억하고 있다가 내부 사설망의 디바이스 연결 상태가 변하게 되면 그것을 외부 공중망의 클라이언트(300)에게 알린다. 즉, 디렉토리 서버(200)에 등록된 외부 클라이언트들(300) 각각에게 유니캐스트로 홍보 메시지(M3, M4)를 보낸다. 내부 사설망에 새로운 디바이스가 추가될 때의 홍보 메시지(M3)는, 멀티캐스트 홍보 메시지와 구분하기 위해 U-NOTIFY 라는 매쏘드 이름을 가지며, HOST 필드에는 외부 클라이언트의 호스트 주소 및 포트 번호를 포함하며, LOCATION 필드에는 해당 디바이스의 변경된 디스크립션에 대한 URL을 포함한다. 내부 사설망에서 기존의 디바이스가 제거되었을 때의 홍보 메시지(M4)는, 멀티캐스트 홍보 메시지와 구분하기 위해 U-NOTIFY 라는 매쏘드 이름을 가지며, HOST 필드에는 외부 클라이언트의 호스트 주소 및 포트 번호를 포함한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)가 내부 사설망의 UPnP 디바이스(100)를 제어하기 위해서 수행되는 통신 절차의 흐름을 보여주는 도면이다.

UPnP 디렉토리 서버(200)는 먼저 UPnP의 서비스 발견/홍보 방식에 의해서 댁내의 UPnP 디바이스들(100)을 찾는다(31, 32, 33). 발견된 UPnP 디바이스들에 대해서 디스크립션을 요청하여(34), UPnP 디바이스들(100)로부터 디바이스 원본 디스크립션 문서를 받는다(35). 디렉토리 서버(200)는 디스크립션 문서에서 사설 주소로 이루어져 있는 베이스 URL, 서비스 디스크립션 URL, 컨트롤 URL, 이벤트 URL, 프리젠테이션 URL을 추출한 후, 추출한 각 URL에 대해서 공인 주소를 가지는 NAT 라우터(400)의 외부망 인터페이스의 공인 IP와 포트 번호를 할당한다(36). 각 URL에 대한 사설 주소와 공인 주소와의 관계를 테이블로 저장, 관리하며, 이 관계를 NAT 라우터(400)에 등록한다(37). 또한, 디렉토리 서버(200)는 URL 정보가 변경된 공인 주소로 이루어지는 디스크립션을 생성하여 보관한다(38).

디렉토리 서버(200)는 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)가 유니캐스트 발견 메시지를 보내면(39) 그에 대한 응답으로 자신이 찾은 댁내의 디바이스들(100)에 대한 디스크립션의 URL정보를 돌려준다(40). 이 디스크립션 URL은 실제 디바이스들이 가지고 있는 디스크립션 주소가 아니라 디렉토리 서버(200)가 가지고 있는, 디스크립션 문서 내의 URL들이 공인 IP와 포트 번호로 주소가 변경된 디스크립션 문서에 대한 URL이다. 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)는 이 디스크립션 URL을 받아서 디스크립션을 요청하게 되고(41), 디렉토리 서버(200)는 자신이 가지고있는, URL 정보가 변경된 디스크립션을 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)로 보내준다(42). 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)는 이 디스크립션을 받아서, 디스크립션 내에 있는 제어 URL로 제어 메시지를 보내거나(43), 이벤트 가입 URL로 이벤트 등록 요청 메시지를 보내거나(45), 프리젠테이션 URL로 프리젠테이션 페이지 요청을 한다(47). 그러면, NAT 라우터(400)에 의해서 그 메시지들이 댁내의 해당되는 디바이스들(100)로 전달되게 된다(49). 각 디바이스가 발생시킨 제어 응답 메시지(44), 이벤트 메시지(46), 프리젠테이션(48)은 다시 NAT 라우터(400)에 의해서 주소 변환되어(49) 외부 공중망의 UPnP 클라이언트(300)로 전달된다.

본 발명에 의한 상기 방법들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 의한 통신 프로토콜에 사용되는 메시지의 데이터 구조는 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 저장되고 전송될 수 있다. 여기서, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 공중망의 클라이언트에서 사설망 내의 디바이스를 제어하기 위한 디렉토리 서버 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 인터넷과 같은 외부 공중망에서도 사설망 내부의 디바이스들을 제어할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 외부 공중망의 클라이언트와 디렉토리 서버 사이에서, 및 외부 공중망의 클라이언트와 내부 사설망의 디바이스 사이에서 UPnP 프로토콜을 그대로 사용할 수 있으므로, 추가적인 프로토콜을 사용할 필요가 없다는 장점이 있다.

UPnP는 IP 기반의 네트웍 환경에서 서비스를 자동으로 발견하여 디바이스 간의 연결성을 제공하는 미들웨어 구조이다. IPv6가 보편화되기까지는 앞으로도 상당한 시일이 걸릴 것으로 예상되어 당분간은 댁내망 내의 디바이스들은 IPv4 체계에서 사설 IP 주소를 가질 것으로 전망된다. 댁내망 내의 디바이스들이 사설 IP로 할당된 상황에서 댁내망 내부의 디바이스들끼리 UPnP 방식으로 통신하는 것은 문제가 없지만, 댁내망 외부, 즉 인터넷에서 댁내망 내부의 UPnP 디바이스와 통신할 때에는 인터넷 상의 클라이언트가 사설 IP를 가진 댁내망 내의 디바이스를 바로 인식할 수 없으므로 문제가 발생한다.

외부 인터넷에서 사설망으로 이루어진 댁내망 내부의 UPnP 디바이스를 접근하기 위해서 본 발명에서는 댁내망 내의 UPnP 디바이스들에 대한 URL 정보를 NAT에 의해 변환한 후 외부 인터넷 상의 클라이언트에게 그 정보를 제공하는 UPnP 디렉토리 서버를 두어 위의 문제를 해결하는 방안을 제시하였다. 또한 외부 인터넷 상의 클라이언트가 디렉토리 서버 상의 UPnP 디바이스 정보를 탐색하기 위해 유니캐스트를 사용하도록 하는 SSDP 확장 방안을 제시하였다.

본 발명에 의하면, 외부망의 클라이언트와 디렉토리 서버 사이에서도 UPnP 프로토콜을 그대로 사용하며, 특정 디바이스에 독립적인 디렉토리 서버를 구현할 수 있으므로, UPnP의 사용범위를 댁내망에서 인터넷으로 확장 가능한 능력을 제공한다.

Claims (10)

1. 사설망의 디바이스들에 대한 디스크립션 문서로부터 사설 주소로 이루어진 URL 정보를 추출하여 그에 대응하는 공인 주소로 바꾸어, 상기 URL 정보가 공인 주소로 변경된 디스크립션 문서를 생성하는 컨트롤 포인트 제어부; 및

   공중망의 클라이언트가 보낸 유니캐스트 발견 메시지를 수신하여, 그에 대한 응답으로 상기 컨트롤 포인트 제어부에서 생성된 상기 변경된 디스크립션 문서의 URL 정보를 보내며, 공중망의 클라이언트로부터 디스크립션 요청이 오면 상기 변경된 디스크립션 문서를 보내는 프록시 서버 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디렉토리 서버 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤 포인트 제어부는

   멀티캐스트 발견 기능 및 디스크립션 요청 및 수신 기능을 수행하는 컨트롤 포인트 기능 모듈; 및

   상기 컨트롤 포인트 기능 모듈이 가져온 사설망의 디바이스들의 디스크립션 문서로부터 URL 정보들을 추출하여, 사설 주소에 대응하는 공인 주소를 할당하여, 공인 주소로 바뀐 URL 정보를 가지는 변경된 디스크립션 문서를 생성하는 URL 정보 변경 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 디렉토리 서버 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 URL 정보 변경 모듈에서 생성된 사설 주소와 공인 주소 간의 매칭관계를 NAT 테이블에 저장하여 관리하는 NAT 등록 관리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디렉토리 서버 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 프록시 서버 제어부는

   공중망 상의 클라이언트가 보낸 유니캐스트 발견 메시지를 받아서 그에 대한 디바이스 디스크립션의 URL 정보를 응답하고, 사설망 내에 새로운 디바이스 디스크립션 정보가 발생할 경우 이를 공중망의 클라이언트로 유니캐스트 홍보 메시지를 보내는 유니캐스트 발견/홍보 처리 모듈; 및

   공중망의 클라이언트로부터 디스크립션 요청이 오면 상기 컨트롤 포인트 제어부에서 생성된 상기 변경된 디스크립션 문서를 보내는, 변경된 디스크립션 요청관리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 디렉토리 서버 장치.
5. (a) 사설망의 디바이스에 대한 정보를 수집하는 단계;

   (b) 상기 디바이스의 원본 디스크립션 문서에서 사설주소로 된 URL 정보를 추출하여 네트웍 주소 변환에 의하여 그에 대응하는 공인주소로 된 URL 정보를 할당하고, 상기 공인주소로 된 URL 정보를 가지는 변경된 디스크립션을 생성하는 단계;

   (c) 공중망의 클라이언트로부터 유니캐스트 디스크립션 요청을 받아서 상기 변경된 디스크립션을 전달하는 단계; 및

   (d) 공중망의 클라이언트로부터 상기 변경된 디스크립션에 있는 URL 정보에 의해서 제어, 이벤트 등록 또는 프리젠테이션 요청이 있으면 상기 디바이스는 제어 응답, 이벤트 전달, 또는 프리젠테이션 전달을 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공중망의 클라이언트가 사설망의 디바이스를 제어하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 생성된 사설 주소와 공인 주소 간의 매칭관계를 NAT 테이블에 저장하여 관리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공중망의 클라이언트가 사설망의 디바이스를 제어하는 방법.
7. 공중망의 클라이언트가 사설망의 디바이스를 제어하고자 할 때, 공중망의 클라이언트와 상기 디바이스를 제어하는 디렉토리 서버 사이의 통신 프로토콜에 사용되는 메시지의 데이터 구조에 있어서,

   상기 디렉토리 서버의 URL 정보를 포함하는, 멀티캐스트 발견 메시지와 구분되는 유니캐스트 발견 메시지; 및

   상기 유니캐스트 발견 메시지에 응답하여, 상기 사설망 내의 디바이스의 디스크립션 문서에 대한 사설 주소로 이루어진 URL 정보가 네트웍 주소 변환에 의하여 공인 주소로 이루어진 URL 정보로 변환되어, 상기 디스크립션 문서에 대해 공인주소로 변환된 URL정보를 포함하는 응답 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 데이터 구조.
8. 제7항에 있어서, 상기 사설망에 새로운 디바이스가 추가되었을 때, 상기 디렉토리 서버에서 상기 공중망의 클라이언트로 보내는, 상기 공중망의 클라이언트의 주소 및 포트번호와 함께 상기 변경된 디스크립션에 대한 URL정보를 포함하는, 멀티캐스트 홍보 메시지와 구분되는 유니캐스트 홍보 메시지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 데이터 구조.
9. 제7항에 있어서, 상기 사설망에서 디바이스가 제거되었을 때, 상기 디렉토리 서버에서 상기 공중망의 클라이언트로 보내는, 상기 공중망의 클라이언트의 주소 및 포트번호를 포함하는, 멀티캐스트 홍보 메시지와 구분되는 유니캐스트 홍보 메시지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 데이터 구조.
10. 제5항에 기재된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.